电机拖动实验指导书_电机拖动实验指导

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电机学实验指导书 华南农业大学工程学院 自动化系

2005.3 1 实验的基本要求

电机实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据 实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需 数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中 精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列基本要求。

一、实验前的准备

实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与 步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的 编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。

实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作 实验。

认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验 设备都是很重要的。

二、实验的进行

1、建立小组，合理分工

每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3 人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据 准确可靠。

2、选择组件和仪表

实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组 件和仪表便于测取数据。

3、按图接线

根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先 接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。

4、起动电机，观察仪表

在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观

察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。

5、测取数据

预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步 骤逐次测取数据。

6、认真负责，实验有始有终

实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用 的组件、导线及仪器等物品整理好。2

三、实验报告

实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨 论后写出的心得体会。

实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。实验报告包括以下内容：

1)实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。

2)列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据(PN、UN、IN、nN）等。3)列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源 端编号等。

4)数据的整理和计算

5)按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲 线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。

6)根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题 提出一些自己的见解并最后写出结论。实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。7)每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。实验安全操作规程

为了按时完成电机实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安 全操作规程：

1)实验时，人体不可接触带电线路。

2)接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。

3)学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学

引起注意后方可接通电源。实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理 故障后，才能继续进行实验。

4)电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路 回路存在，以免损坏仪表或电源。

5)总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能由指 导人员允许后方可操作，不得自行合闸。3 目 录

实验一 三相变压器………………………………………………………………4 实验二 三相变压器的联接组和不对称短路……………………………………11 实验三 单相变压器的并联运行…………………………………………………21 实验四 直流电机认识实验… … … … … … … … … … … … … … … … … 24 实验五 直流并励电动机… … … … … … … … … … … … … … … … … … 28 实验六 直流串励电动机… … … … … … … … … … … … … … … … … … 32 实验七 三相鼠笼异步电动机的工作特性………………………………………36 实验八 单相电容起动异步电动机………………………………………………45 实验九 直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性………………………48 实验十 三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性………………………52 实验十一 三相异步电动机的正反转控制线路…………………………………57 实验十二 顺序控制线路…………………………………………………………60 实验十三 三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路………………………63 实验十四 设计性实验……………………………………………………………67 实验十五 综合性实验……………………………………………………………67 4 实验一 三相变压器

一、实验目的1、通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。

2、通过负载实验，测取三相变压器的运行特性。

二、预习要点

1、如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。

2、三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？

3、如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。

4、变压器空载和短路实验时应注意哪些问题？一般电源应加在哪一方比较合适？

三、实验项目

1、测定变比

2、空载实验

测取空载特性U0L=f(I0L)，P0=f(U0L), cosφ0=f(U0L)。

3、短路实验

测取短路特性UKL=f(IKL)，PK=f(IKL)，cosφK=f(IKL)。

4、纯电阻负载实验

保持U1=UN，cosφ2=1 的条件下，测取U2=f(I2)。

四、实验方法

1、实验设备

序号 型 号 名 称数 量 1 D33 交流电压表 1件 2 D32 交流电流表 1件D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1件 4 DJ12 三相心式变压器 1件D42 三相可调电阻器 1件 6 D51 波形测试及开关板 1件

2、屏上排列顺序

D33、D32、D34－

3、DJ12、D42、D513、测定变比

图 1-1 三相变压器变比实验接线图 D D 0 1三相调压交流电源U V W a b c x y z X Y Z A B C U 1 V V U 2 5 实验线路如图1-1 所示，被测变压器选用DJ12 三相三线圈心式变压器，额定容量 PN=152/152/152W，UN=220/63.6/55V，IN=0.4/1.38/1.6A，Y/△/Y 接法。实验时只用高、低压两组线圈,低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位 置。开启控制屏上电源总开关，按下“开”按钮，电源接通后，调节外施电压U=0.5UN＝ 27.5V 测取高、低线圈的线电压UAB、UBC、UCA、Uab、Ubc、Uca，记录于表1-1 中。表1-1 高压绕组线电压(V)低压绕组线电压(V)变比(K)UAB Uab KAB UBC Ubc KBC UCA uca KCA 计算：变比 K： 平均变比：

4、空载实验

图 1-2 三相变压器空载实验接线图

1)将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮调到输出电压为零的位置，按下“关”按钮, 在断电的条件下，按图1-2 接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。

2)按下“开”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压U0L=1.2UN。3)逐次降低电源电压，在(1.2～0.2)UN 范围内，测取变压器三相线电压、线电流和功 率。

4)测取数据时，其中U0=UN 的点必测,且在其附近多测几组。共取数据8-9 组记录于 表1-2 中。ca CA CA bc BC BC U U K U U = K = = ab AB AB U U K()3 1 AB BC CA K = K + K + K D D 0 1三相调压交流电源 U V W a b c x y z X Y Z A B C V 2 V 1 V 3 W 2 W 1 A 2 A 1 A 3 * * * * 65、短路实验

1)将三相交流电源的输出电压调至零值。按下“关”按钮，在断电的条件下，按图 1-3 接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

2)按下“开”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流 IKL=1.1IN。

表1-2 实 验 数 据计 算 数 据 U0L(V)I0L(A)P0(W)序 号

Uab Ubc Uca Ia0 Ib0 Ic0 P01 P02 U0L(V)I0L(A)P0(W)cosΦ0

图 1-3 三相变压器短路实验接线图 3)逐次降低电源电压，在1.1～0.2IN 的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及 功率。U V W A B C X Y Z x y z a c V2 V1 V3 W2 W1 A2 A1 A3 * * * * 7 4)测取数据时，其中IKL=IN 点必测，共取数据5-6 组。记录于表1-3 中。实验时记下 周围环境温度(℃)，作为线圈的实际温度。

6、纯电阻负载实验

1)将电源电压调至零值，按下“关”按钮，按图1-4 接线。变压器低压线圈接电源, 高压线圈经开关S 接负载电阻RL，RL 选用D42 的1800Ω变阻器共三只，开关S 选用D51 挂件。将负载电阻RL 阻值调至最大，打开开关S。

2)按下“开”按钮接通电源，调节交流电压，使变压器的输入电压U1=UN。

3)在保持U1=U1N 的条件下，合上开关S，逐次增加负载电流，从空载到额定负载范 围内，测取三相变压器输出线电压和相电流。

4)测取数据时，其中I2=0 和I2=IN 两点必测。共取数据7-8 组记录于表1-4 中。表1-3 室温 ℃ 实验 数 据 计 算 数 据 UKL(V)IKL(A)PK(W)序 号

UAB UBC UCA IAK IBK ICK PK1 PK2 UKL(V)IKL(A)PK(W)cosΦK

图 1-4 三相变压器负载实验接线图 U V W a b c x y z X Y Z A B C U 1 V V U 2 A 1 A 2 A 3 S R L 8 OL OL a b c L ab bc ca L U I P P P P I I I I U U U U 3 cos 3 3 0 0 0 01 02 0 0 = = + + + = + + = φ

表1-4 U1=U1N= V； cosφ2=1 序 U2（V）I2（A）

号UAB UBC UCA U2 IA IB IC I2

五、注意事项

在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操 作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。

六、实验报告

1、计算变压器的变比

根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。

2、根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数

(1)绘出空载特性曲线U0L =f(I0L)，P0=f(U0L)，cosφ0=f(U0L)表 1-1 中

(2)计算激磁参数

从空载特性曲线查出对应于U0L=UN 时的I0L 和P0 值，并由下式求取激磁参数。ca CA CA bc BC BC ab AB AB U U K U U K U K = U

=

= , , 9 2 ' 2 ' 2 ' K X X K r r K Z Z K K K K K K = = = 0 0 2 0 0 0 0 2 2 3 3 m L m L m m m r P I U U Z I I X Z r ϕ ϕ ϕ = = = = −

式中 0 0L 0 0 , I I 3 = = ϕ ϕ

L U U，P0 ——变压器空载相电压，相电流，三相空载功率（注： Y 接法，以后计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相电流）。

3、绘出短路特性曲线和计算短路参数

(1)绘出短路特性曲线 UKL=f(IKL)，PK=f(IKL)，cosφK=f(IKL)式中

(2)计算短路参数

从短路特性曲线查出对应于IKL=IN 时的UKL 和PK 值，并由下式算出实验环境温度θ ℃时的短路参数

式中 , PK——短路时的相电压、相电流、三相短路 功率。

折算到低压方

换算到基准工作温度下的短路参数ｒK75℃和ZK75℃，计算短路电压百分数 1 2 3 3 cos 3 AB BC CA AK BK CK KL KL K K K K K KL KL U U U U I I I I P P P P U I φ

+ + + + = = = + = ； ； ' '2 '2 ' 2 ' 3 3 K K K KL KL K K K K K K X Z r I U I U Z I r P = − = = = ϕ ϕ ϕ, I I I 3 K KL N = = = ϕ ϕ KL K U U 10 KN N K C P I r ° = 75 3 2ϕ)100% cos 1(*2 2 0 2 * 2 2 0 2 × + + + = − ∗ N KN KN I P P I P P I P ϕ η 75 2 2 75 75 234.5 75 K C K 234.5 K C K C K r r Z r X θ θ ° ° ° + = + = + 75 75 100% 100% 100% N K C K N N K C Kr N N K KX N I Z u U u I r U u I X U ϕ ϕ ϕ ϕ ° ° = ×

= × = ×

计算 IK=IN 时的短路损耗

4、根据空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器的“T”型等效电路。

5、变压器的电压变化率

(1)根据实验数据绘出cosφ2=1 时的特性曲线U2=f(I2)，由特性曲线计算出I2=I2N 时的 电压变化率 20 2 20 u U U 100% U − Δ = ×

(2)根据实验求出的参数，算出I2=IN，cosφ2=1 时的电压变化率2(cos sin)Kr KX Δu = β u ϕ + u ϕ

6、绘出被试变压器的效率特性曲线

(1)用间接法算出在cosφ2=0.8 时，不同负载电流时变压器效率，记录于表1-5 中。表1-5 cosφ2=0.8 P0= W PKN= W I2* P2(W)η 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 11 KN m P β = P0

式中 I*2PNcosφ2=P2 PN 为变压器的额定容量

PKN 为变压器IKL=IN 时的短路损耗 P0 为变压器的U0L=UN 时的空载损耗

(2)计算被测变压器η=ηmax 时的负载系数βm。实验二 三相变压器的联接组和不对称短路

一、实验目的1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。

2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。

3、研究三相变压器不对称短路。

二、预习要点

1、联接组的定义。为什么要研究联接组。国家规定的标准联接组有哪几种。

2、如何把Y/Y-12 联接组改成Y/Y-6 联接组以及把Y/Δ-11 改为Y/Δ-5 联接组。

3、在不对称短路情况下，哪种联接的三相变压器电压中点偏移较大。

三、实验项目

1、测定极性

2、连接并判定以下联接组(1)Y/Y-12(2)Y/Y-6(3)Y/Δ-11(4)Y/Δ-53、不对称短路

(1)Y/Y0-12 单相短路(2)Y/Y-12 两相短路

4、测定Y/Y0 连接的变压器的零序阻抗。

四、实验方法

1、实验设备 12 序号 型号 名 称 数 量 1 D33 交流电压表 1 件D32 交流电流表 1 件D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 4 DJ11 三相组式变压器 1 件 5 DJ12 三相心式变压器 1 件 6 D51 波形测试，开关板 1 件 7 单踪示波器（另配）1 台

2、屏上排列顺序

D33、D32、D34-

3、DJ12、DJ11、D513、测定极性

(1)测定相间极性

被测变压器选用三相心式变压器DJ12，用其中高压和低压两组绕组，额定容量

PN=152/152W，UN=220/55V，IN=0.4/1.6A，Y/Y 接法。测得阻值大的为高压绕组，用A、B、C、X、Y、Z 标记。低压绕组标记用a、b、c、x、y、z。1)按图2-1 接线。A、X 接电源的U、V 两端子，Y、Z 短接。2)接通交流电源，在绕组A、X 间施加约50%UN 的电压。

3)用电压表测出电压UBY、UCZ、UBC，若UBC=│UBY-UCZ│，则首末端标记正确； 若UBC=│UBY+UCZ│，则标记不对。须将B、C 两相任一相绕组的首末端标记对调。4)用同样方法，将B、C 两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、末端正确的标记。2-1 测定相间极性接线图

(2)测定原、副方极性

1)暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然后按图2-2 接线，原、副 方中点用导线相连。

2)高压三相绕组施加约50%的额定电压，用电压表测量电压UAX、UBY、UCZ、Uax、U V W A B C X Y Z x y z a b c D D 0 1三相调压交流电源 13 图 2-2 测定原、副方极性接线图

Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc，若UAa=UAx-Uax，则A 相高、低压绕组同相，并且首端A 与a 端点为同极性。若UAa=UAX+Uax，则A 与a 端点为异极性。3)用同样的方法判别出B、b、C、c 两相原、副方的极性。4)高低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。

4、检验联接组

(1)Y/Y-12 图 2-3 Y/Y-12 联接组(α)接线图(ｂ)电势相量图

按图 2-3 接线。A、a 两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出UAB、Uab、UBb、UCc 及UBc，将数据记录于表2-1 中。表2-1 实验 数 据 计 算 数 据 UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)U V W A B C X Y Z x y z a b c D D 0 1三相调压交流电源 X Y Z A B c C b E a b E A B U V W A B C X Y Z x y z a b c D D 0 1 三相调压交流电源(b)ab L U U K AB = 14 ab AB L Bc ab L L Bb Cc L ab U K U U U K K U U K U = = − + = = − 1(1)2(1)(1)= 2 + + = = + Bc ab L L Bb Cc L ab U U K K U U K U 根据Y/Y-12 联接组的电势相量图可知： 为线电压之比

若用两式计算出的电压UBb，UCc，UBc 的数值与实验测取的数值相同，则表示绕组连接正

确，属Y/Y-12 联接组。(2)Y/Y-6 图 2-4 Y/Y-6 联接组

(α)接线图(ｂ)电势相量图 将Y/Y-12 联接组的副方绕组首、末端标记对调,A、a 两点用导线相联，如图2-4 所示。按前面方法测出电压UAB、Uab、UBb、UCc 及UBc，将数据记录于表 2-2 中。根据 Y/Y-6 联接组的电势相量图可得 表 2-2 实验 数 据 计 算 数 据 UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc

(V)若由上两式计算出电压UBb、UCc、UBc 的数值与实测相同，则绕组连接正确，属于Y/Y-6 ab L U U K AB = X Y Z B C b E a b E A B U V W A B C X Y Z x y a c D D 0 1三相调压交流电源 * * * * a c A z *(a)(b)15 联接组。

(3)Y/△-11 按图 2-5 接线。A、a 两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取UAB、Uab、UBb、UCc 及UBc，将数据记录于表2-3 中 图 2-5 Y/Δ-11 联接组(α)接线图(ｂ)电势相量图 表 2-3 实验 数 据 计 算 数 据 UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)根据Y/Δ-11 联接组的电势相量可得 若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc 的数值与实测值相同，则绕组连接正确，属Y/Δ-11 联接组。

(4)Y/Δ-5 将Y/Δ-11 联接组的副方绕组首、末端的标记对调，如图2-6 所示。实验方法同前，测取UAB、Uab、UBb、UCc 和UBc，将数据记录于表2-4 中。根据Y/Δ-5 联接组的电势相量图可得

若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc 的数值与实测相同，则绕组联接正确，属于Y/ Δ-5 联接组。

5、不对称短路 ab L U U K AB = = = = 2 − 3 +1 Bb Cc Bc ab L L U U U U K K X Y Z B C b E a b U E A B V W A B C X Y Z a c D D 0 1三相调压交流电源 * * a A c * * * *(a)(b)= = = 2 + 3 +1 Bb Cc Bc ab L L U U U U K K 16 图 2-6 Y/Δ-5 联接组(α)接线图(ｂ)电势相量图 表 2-4 实验 数 据 计 算 数 据 UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)(1)Y/Y0 连接单相短路 三相心式变压器

按图 2-7 接线。被试变压器选用三相心式变压器。将交流电压调到输出电压为零的位 置，接通电源，逐渐增加外施电压, 直至副方短路电流I2K≈I2N 为止，测取副方短路电流 I2K 和原方电流IA、IB、IC。将数据记录于表2-5 中。图2-7 Y/Y0 连接单相短路接线图 ab L U U K AB = U V W a b c X Y Z x y z A B C U 1 V V U 2 D D 0 1三相调压交流电源 A A A I2 K X Y Z B C b E A B U V W A B C X Y Z a c D D 0 1三相调压交流电源 * * * * a A c *(a)(b)* E a b 17 表2-5 I2K(A)IA(A)IB(A)IC(A)Ua(V)Ub(V)Uc(V)UA(V)UB(V)UC(V)UAB(V)UBC(V)UCA(V)三相组式变压器

被测变压器改为三相组式变压器，接通电源，逐渐施加外加电压直至UAB=UBC=UCA=220V，测取

副方短路电流和原方电流IA、IB、IC。将数据记录于表2-6 中。表 2-6 I2K(A)IA(A)IB(A)IC(A)Ua(V)Ub(V)Uc(V)UA(V)UB(V)UC(V)UAB(V)UBC(V)UCA(V)(2)Y/Y 联接两相短路 三相心式变压器

按图2-8 接线。将交流电源电压调至零位置。接通电源，逐渐增加外施

电压，直至I2K≈I2N 为止，测取变压器副方电流I2K 和原方电流IA、IB、IC 将数 据记录于表2-7 中。

图2-8 Y/Y 连接两相短路接线图 表 2-7 I2K(A)IA(A)IB(A)IC(A)Ua(V)Ub(V)Uc(V)UA(V)UB(V)UC(V)UAB(V)UBC(V)UCA(V)U V W a c X Y Z x y z A B C D D 0 1三相调压交流电源 A A A I2 K 18 三相组式变压器

被测变压器改为三相组式变压器，重复上述实验，测取数据记录于表2-8 中。表2-8 I2K(A)IA(A)IB(A)IC(A)Ua(V)Ub(V)Uc(V)UA(V)UB(V)UC(V)UAB(V)UBC(V)UCA(V)

6、测定变压器的零序阻抗(1)三相心式变压器

按图2-9 接线。三相心式变压器的高压绕组开路，三相低压绕组首末端串联后接到电

源。将电压调至零，接通交流电源，逐渐增加外施电压，在输入电流I0=0.25IN 和I0=0.5IN 的两种情况下，测取变压器的I0、U0 和P0，将数据记录于表2-9 中。图2-9 测零序阻抗接线图 表2-9 I0L(A)U0L(V)P0L(W)0.25IN= 0.5IN=(2)三相组式变压器

由于三相组式变压器的磁路彼此独立，因此可用三相组式变压器中任何一台单相变压

器做空载实验，求取的激磁阻抗即为三相组式变压器的零序阻抗。若前面单相变压器空载 实验已做过，该实验可略。

五、实验报告

1、计算出不同联接组的UBb、UCc、UBc 的数值与实测值进行比较，判别绕组连接是 否正确。

2、计算零序阻抗 U V W a b c x y z V W D D 0 1三相调压交流电源 * * 19 Y/Y0 三相心式变压器的零序参数由下式求得：

式中： , P0——变压器空载相电压，相电流，三相空载功率

分别计算 I0=0.25IN 和I0=0.5IN 时的Z0、r0、X0，取其平均值作为变压器的零序阻抗，电阻

和电抗，并按下式算出标么值：

式中 Nϕ I 和Nϕ U 为变压器低压绕组的额定相电流和额定相电压。

3、计算短路情况下的原方电流(1)Y/Y0 单相短路 副方电流, 0..2.= = = ⋅

I a I K I b I c 原方电流设略去激磁电流不计，则 式中K 为变压器的变比。将A I.、B I.、C I.计算值与实测值进行比较，分析产生误差的原因，并讨论Y/Y0 三相 组式变压器带单相负载的能力以及中点移动的原因。(2)Y/Y两相短路 副方电流, 0.2...I a = − I b = I K I C = 2 0 2 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 X Z r I P r I U I U Z L L = − = = = ϕ ϕ ϕ L L I I U U 0 0 0 0 , 3 = = ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ N N N N N N U I X X U I r r U I Z Z * 0 0 * 0 0 * 0 0 = = = K I I I K I I K B C K A 3 3 2 2...2..= = = − 20 原方电流, 0 2....= − = − = C K A B I K I I I 把实测值与用公式计算出的数值进行比较，并做简要分析。

4、分析不同连接法和不同铁心结构对三相变压器空载电流和电势波形的影响。

5、由实验数据算出Y/Y 和Y/Δ接法时的原方UAB/UAX 比值, 分析产生差别的原因。

六、附录

变压器联接组校核公式

（设 ab AB L ab L U = 1，U = K ×U = K）组别 UBb=UCc UBc UBc/UBb 12 −1 L K 2 − +1 L L K K >1 1 2 − 3 +1 L L K K 2 +1 L K >1 2 2 − +1 L L K K 2 + +1 L L K K >1 3 2 +1 L K 2 + 3 +1 L L K K >1 4 2 + +1 L L K K +1 L K >1 5 2 + 3 +1 L L K K 2 + 3 +1 L L K K =1 6 +1 L K 2 + +1 L L K K

2 − 3 +1 L L K K 2 − 3 +1 L L K K =1 21 实验三 单相变压器的并联运行

一、实验目的1、学习变压器投入并联运行的方法。

2、研究并联运行时阻抗电压对负载分配的影响。

二、预习要点

1、单相变压器并联运行的条件。

2、如何验证两台变压器具有相同的极性。若极性不同，并联会产生什么后果。

3、阻抗电压对负载分配的影响。

三、实验项目

1、将两台单相变压器投入并联运行。

2、阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行，研究其负载分配情况。

3、阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行，研究其负载分配情况。

四、实验线路和操作步骤

1、实验设备

2、屏上排列顺序

D33、D32、DJ11、D41、D51 图 3-1 单相变压器并联运行接线图 序号 型 号 名 称 数 量 1 D33 交流电压表 1 件 2 D32 交流电流表 1 件DJ11 三相组式变压器 1 件 4 D41 三相可调电阻器 1 件 5 D51 波形测试及开关板 1 件 U V W V 1 A 1 X 2 A 2 X 2 x R S 2 2 a A I2 1 x 1 a A I1 S 3 A I R L 22 实验线路如图3-1 所示。图中单相变压器1、2 选用三相组式变压器DJ11 中任意两台，变压器的高压绕组并联接电源，低压绕组经开关S1 并联后，再由开关S3 接负载电阻RL。由于负载电流较大，RL 可采用并串联接法(选用D41 的90Ω与90Ω并联再与180Ω串联，共225Ω阻值)的变阻器。为了人为地改变变压器2 的阻抗电压，在其副方串入电阻R(选 用D41 的90Ω与90Ω并联的变阻器)。

3、两台单相变压器空载投入并联运行步骤。(1)检查变压器的变比和极性。

1)将开关S1、S3 打开，合上开关S2。

2)接通电源，调节变压器输入电压至额定值,测出两台变压器副方电压

U1a1x 和U2a2x 若U1a1x=U2a2x，则两台变压器的变比相等，即K1=K2。

3)测出两台变压器副方的1a 与2a 端点之间的电压U1a2a，若U1a2a=U1a1x-U2a2x，则首端

1a 与2a 为同极性端，反之为异极性端。(2)投入并联

检查两台变压器的变比相等和极性相同后，合上开关S1，即投入并联。若K1 与K2 不 是严格相等，将会产生环流。

4、阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行。1)投入并联后，合上负载开关S3。

2)在保持原方额定电压不变的情况下，逐次增加负载电流，直至其中一台变压器的输 出电流达到额定电流为止。

3)测取I、I1、I2，共取数据4～5 组记录于表3-1 中。表 3-1 I1(A)I2(A)I(A)

5、阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行。

打开短路开关S2，变压器2 的副方串入电阻R，R 数值可根据需要调节（一般取5-10 Ω之间），重复前面实验测出I、I1、I2，共取数据5～6 组记录于表3-2 中。23 表 3-2 I1(A)I2(A)I(A)

五、实验报告

1、根据实验(2)的数据，画出负载分配曲线I1=f(I)及I2=f(I)。

2、根据实验(3)的数据，画出负载分配曲线I1=f(I)及I2=f(I)。

3、分析实验中阻抗电压对负载分配的影响。实验四 直流电机认识实验

一、实验目的1、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。

2、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速 的方法。

二、预习要点

1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。

2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什 么严重后果?

3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励 磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?

4、直流电动机调速及改变转向的方法。

三、实验项目

1、了解DD01 电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。

2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。

3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。

四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 241、实验设备

序 号 型 号 名 称 数 量DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 台 2 DJ23 校正直流测功机 1 台 3 DJ15 直流并励电动机 1 台 4 D31 直流数字电压、毫安、安培表 2 件 5 D42 6 D44 7 D51 8 D41 三相可调电阻器 1 件

可调电阻器、电容器 1 件 波形测试及开关板 1 件 三相可调电阻器 1 件

2、控制屏上挂件排列顺序

D31、D42、D41、D51、D31、D44

五、实验说明及操作步骤

1、由实验指导人员介绍DDSZ-1 型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。

2、用伏安法测电枢的直流电阻 图4-1 测电枢绕组直流电阻接线图

（1）按图4-1 接线，电阻R 用D44 上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A 表选用D31 直流、毫安、安培表，量程选用5A 档。开关S 选用D51 挂箱。（2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V。调节R 使电枢电流达到0.2A（如果 电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由 于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I。将电机分别旋转三 分之一和三分之二周，同样测取U、I 三组数据列于表4-1 中。

（3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A，用同样方法测取六组数据列于表4-1 中。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值()3 1 a a1 a2 a3 R = R + R + R +2 5 0 V可调直流电枢电源 R V S 1 S 2 +0 1 1 60 60 tf P P f t N n S n = = N Δ

= 39 注意事项

在测量时，电动机的转子须静止不动。测量通电时间不应超过1 分钟。

(2)电桥法

用单臂电桥测量电阻时，应先将刻度盘旋到电桥大致平衡的位置。然后按下电池按钮，接通电源，等电桥中的电源达到稳定后，方可按下检流计按钮接入检流计。测量完毕，应 先断开检流计，再断开电源，以免检流计受到冲击。数据记录于表7-3 中。电桥法测定绕组直流电阻准确度及灵敏度高，并有直接读数的优点。表7-3 绕 组 Ⅰ 绕 组 Ⅱ 绕 组 Ⅲ R（Ω）

5、判定定子绕组的首末端

先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意两相绕组串联，如图7-2 所示。将控制屏左侧调压器旋钮调至零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通交流电源。调节调压旋钮，并在绕组端施以单相低电压U=80～100V,注意电流不应超过额定值，测出 第三相绕组的电压，如

图 7-2 三相交流绕组首末端测定

测得的电压值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联，如图4-2(a)所示。反之，如测得电压近似为零，则两相绕组的末端与末端(或首端与首端)相联，如图4-2(b)所示。用同样方法测出第三相绕组的首末端。

6、空载实验

1)按图7-3 接线。电机绕组为Δ接法(UN=220V)，直接与测速发电机同轴联接，负载 电机DJ23 不接。

2)把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观 察电机旋转方向。并使电机旋转方向符合要求(如转向不符合要求需调整相序时，必须切 断电源)。

3)保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。A V U = 8 0～1 0 0 V Y B X A Z C U = 0 A V U = 8 0～1 0 0 V Y B X A Z C U = 0 40 图 7-3 三相鼠笼式异步电动机试验接线图

4)调节电压由1.2 倍额定电压开始逐渐降低电压，直至电流或功率显著增大为止。在 这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。

5)在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据7～9 组记录于表7-4 中。

7、短路实验 1)测量接线图同图7-3。用制动工具把三相电机堵住。制动工具可用DD05 上的圆盘 固定在电机轴上，螺杆装在圆盘上。

2)调压器退至零，合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至短路电流到1.2 倍额 定电流，再逐渐降压至0.3 倍额定电流为止。

3)在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率。表 7-4 序 U0L（V）I0L（A）P0（W）

号 UAB UBC UCA U0L IA IB IC I0L PⅠ PⅡ P0 cosφ0 V W W U V W A V V A A A M A R f V R L * * * * M G IF If +-2 2 0 V 励磁电源

表 7-5 序 UKL（V）IKL（A）PK（W）

号 UAB UBC UCA UKL IA IB IC IKL PⅠ PⅡ PK cosφK

4)共取数据5～6 组记录于表7-5 中。

8、负载实验

1)测量接线图同图7-3。同轴联接负载电机。图中Rf 用D42 上1800Ω阻值，RL 用D42 上1800Ω阻值加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。

2)合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至额定电压并保持不变。

3)合上校正过的直流电机的励磁电源，调节励磁电流至校正值(50mA 或100mA)并保 持不变。

4)调节负载电阻RL（注：先调节1800Ω电阻，调至零值后用导线短接再调节450Ω 电阻），使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.25 倍额定电流。

5)从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、直流电机的负载电流IF 等数据。6)共取数据8～9 组记录于表7-6 中。表 7-6 U1φ=U1N=220V（Δ）If= mA 序 I1L（A）P1（W）号 IA IB IC I1L PⅠ PⅡ P1 IF(A)T2(N·m)n(r/min)42

五、实验报告

1、计算基准工作温度时的相电阻

由实验直接测得每相电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。按下式换 算到基准工作温度时的定子绕组相电阻：

式中ｒ1ref —— 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω； ｒ1c ——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω； θref ——基准工作温度，对于 E 级绝缘为75℃； θc ——实际冷态时定子绕组的温度，℃；

2、作空载特性曲线：I0L、P0、cosφ0=f(U0L)

3、作短路特性曲线：IKL、PK=f(UKL)

4、由空载、短路实验数据求异步电机的等效电路参数。(1)由短路实验数据求短路参数 短路阻抗： 短路电阻： 短路电抗：

式中，PK——电动机堵转时的相电压，相电流，三相短 路功率（Δ接法）。转子电阻的折合值：

≈

式中r1C 是没有折合到75℃时实际值。定、转子漏抗：

≈ ≈

(2)由空载试验数据求激磁回路参数 空载阻抗 空载电阻 C ref ref C r r θ θ + + = 235 235 1 1 KL KL K K K I U I U Z = = 3 ϕ ϕ2 2KL K K K K I P I r = P = ϕ 2 2 K K K X = Z − r 3 , IK KL K KL U =U = I ϕ ϕ '2 r K C r r1 − 1σ X ' 2σ X 2 K X L L I U I U Z 0 0 0 0 0 3 = = ϕ ϕ 2 0 0 2 0 0 0 3 L I P I r = P = ϕ 43 空载电抗

式中，P0——电动机空载时的相电压、相电流、三相空载 功率（Δ接法）。激磁电抗

激磁电阻

式中PFe 为额定电压时的铁耗，由图7-4 确定。2 0 U ' 0 P(2)0 ' 0 P = f U 2N U P m e c P F e O K 图 7-4 电机中铁耗和机械耗

5、作工作特性曲线P1、I1、η、S、cosφ1=f(P2)。由负载试验数据计算工作特性，填入表7-7 中。表 7-7 U1=220V(Δ)If = mA

序 电动机输入电动机输出 计 算 值

号(A)P1(W)T2(N·m)n(r/min)P2(W)S(%)η(%)cosφ1 2 0 2 0 0 X = Z − r 3 , I I0L 0 0 0 = = ϕ L ϕ U U 0 1σ X X X m = − 2 0 2 0 3 L Fe Fe m I P I r = P = ϕ 1ϕ I 44 计算公式为：

式中 ——定子绕组相电流，A； ——定子绕组相电压，V； S——转差率；

η——效率。

6、由损耗分析法求额定负载时的效率 电动机的损耗有： 铁 耗： PFe 机械损耗： Pmec 定子铜耗： 转子铜耗：

杂散损耗 Pad 取为额定负载时输入功率的0.5%。式中 Pem——电磁功率，W；

铁耗和机械损耗之和为：

为了分离铁耗和机械损耗，作曲线，如图7-4。

延长曲线的直线部分与纵轴相交于K 点，K 点的纵座标即为电动机的机械损耗Pmec，过K 点作平行于横轴的直线，可得不同电压的铁耗PFe。电机的总损耗 1ϕ I 1ϕ U 1 2 1 1 P 3I r CU ϕ = P Pem S CU 100 2 = em cu Fe P = P − P − P 1 1 1 2 0 0 ' 0 P P P P I r Fe mec ϕ = + = −

Σ = + + + + Fe cu cu ad mec P P P P P P 1 2 100% 0.105 3 cos 100% 1500 1500 3 3 3 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 = × = = × − = + + = = P P P nT U I