电机及拖动基础实验指导书

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1、电机与拖动基础实验指导书目 录实验一 认 识 实 验-2实验二 直流并励电动机- 6实验三 直流串励电动机-10实验四 单相变压器-13实验五 三相变压器-20实验六 三相三绕组变压器-27实验七 三相鼠笼异步电动机的工作特性- 30实验八 三相异步电动机的起动与调速（综合性实验）-38实验九 三相同步发电机的运行特性 -42实验一 认 识 实 验一实验目的1学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。2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。3熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。二预习要点1如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表

2、、电流表的量程。2直流他励电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器？不连接会产生什么严重后果？3直流电动机起动时，励磁回路连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MEL系列电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安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。四实验设备及仪器1MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）2电机导轨及测功机、转速转

3、矩测量（MEL-13）或电机导轨及校正直流发电机3直流并励电动机M034220V直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）5电机起动箱（MEL-09）。6直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。五实验说明及操作步骤1由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，实验台各面板的布置及使用方法，注意事项。2在控制屏上按次序悬挂MEL-13、MEL-09组件，并检查MEL-13和涡流测功机的连接。3用伏安法测电枢的直流电阻，接线原理图见图1-1U：可调直流稳压电源R：3000磁场调节电阻（MEL-09）V：直流电压表（MEL-06）A：直流安培表（MEL-06）M：直流电机电枢（1）经检查接线无误后，逆时

4、针调节磁场调节电阻R使至最大。直流电压表量程选为300V档，直流安培表量程选为2A档。（2）按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关，可调直流稳压电源的船形开关以及复位开关，建立直流电源，并调节直流电源至220V输出。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UM和电流Ia。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取UM、Ia，填入表1-1。（3）增大R（逆时针旋转）使电流分别达到0.15A和0.1A，用上述方法测取六组数据，填入表1-1。取三次测量的平均值作为实际冷态

5、电阻值Ra=。表1-1 室温 序号UM（V）Ia（A）R（）Ra平均（）Raref（）1Ra11Ra1Ra12Ra132Ra21Ra2Ra22Ra233Ra31Ra3Ra32Ra33表中Ra1=（Ra11+Ra12+Ra13）/3Ra2=（Ra21+Ra22+Ra23）/3Ra3=（Ra31+Ra32+Ra33）/3（4）计算基准工作温度时的电枢电阻由实验测得电枢绕组电阻值，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电枢绕组电阻值：Raref=Ra 式中Raref换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（）Ra 电枢绕组的实际冷态电阻。（）ref基准工作温度，对于E级绝缘为7

6、5。a 实际冷态时电枢绕组的温度。（）4直流仪表、转速表和变阻器的选择。直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联，并联或串并联的接法。（1）电压量程的选择如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为300V量程档。（2）电流量程的选择。因为直流并励电动机的额定电流为1.1A，测量电枢电流的电表可选用2A量程档，额定励磁电流小于0.16A，测量励磁电流的毫安表选用200mA量程档。（3）电机额定转速为1600r/min，若采用指针表和测速发电机，则选用1800r/min量程档。若采用光电编码器，则不需要量程选

7、择。（4）变阻器的选择变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定。在本实验中，电枢回路调节电阻选用MEL-09组件的100/1.22A电阻，磁场回路调节选用MEL-09的3000/200mA可调电阻。5直流电动机的起动R1：电枢调节电阻（MEL-09）Rf：磁场调节电阻（MEL-09）M：直流并励电动机M03：G：涡流测功机IS：电流源，位于MEL-13，由“转矩设定”电位器进行调节。实验开始时，将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底。U1：可调直流稳压电源U2：直流电机励磁电源V1：可调直流稳压电源自带电压表V

8、2：直流电压表，量程为300V档，位于MEL-06A：可调直流稳压电源自带电流表mA：毫安表，位于直流电机励磁电源部。（1）按图1-2接线，检查M、G之间是否用联轴器联接好，电机导轨和MEL-13的连接线是否接好，电动机励磁回路接线是否牢靠，仪表的量程，极性是否正确选择。（2）将电机电枢调节电阻R1调至最大，磁场调节电阻调至最小，转矩设定电位器（位于MEL-13）逆时针调到底。（3）开启控制屏的总电源控制钥匙开关至“开”位置，按次序按下绿色“闭合”按钮开关，打开励磁电源船形开关和可调直流电源船形开关，按下复位按钮，此时，直流电源的绿色工作发光二极管亮，指示直流电压已建立，旋转电压调节电位器，使

9、可调直流稳压电源输出220V电压。（4）减小R1电阻至最小。6调节他励电动机的转速。（1）分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R1和励磁回路的调节电阻Rf（2）调节转矩设定电位器，注意转矩不要超过1.1N.m，以上两种情况可分别观察转速变化情况7改变电动机的转向将电枢回路调节电阻R1调至最大值，“转矩设定”电位器逆时针调到零，先断开可调直流电源的船形开关，再断开励磁电源的开关，使他励电动机停机，将电枢或励磁回路的两端接线对调后，再按前述起动电机，观察电动机的转向及转速表的读数。六注意事项1直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻Rf调到最小，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同时必须将电枢

10、串联起动电阻R1调至最大，然后方可接通电源，使电动机正常起动，起动后，将起动电阻R1调至最小，使电机正常工作。2直流他励电机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时，必须将电枢串联电阻R1调回最大值，励磁回路串联的电阻Rf调到最小值，给下次起动作好准备。3测量前注意仪表的量程及极性，接法。七实验报告1.画出直流并励电动机电枢串电阻起动的接线图。说明电动机起动时，起动电阻R1 和磁场调节电阻Rf 应调到什么位置？为什么？2.增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？3.用什么方法可以改变直流电动机的转向？4.为什么要求直流并励电动机磁场回路的接

11、线要牢靠？ 实验二 直流并励电动机 一.实验目的1.掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。2.掌握直流并励电动机的调速方法。二.预习要点1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？2.直流电动机调速原理是什么？三.实验项目1.工作特性和机械特性保持U=UN 和If =IfN 不变，测取n、T2 、n=f(Ia)及n=f(T2)。2.调速特性(1)改变电枢电压调速保持U=UN 、If=IfN =常数，T2 =常数，测取n=f(Ua)。(2)改变励磁电流调速保持U=UN ，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(If)。(3)观察能耗制动过程四实验设备及仪器1MEL系列电机教学实验台的

12、主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）。2电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（MEL-13）或电机导轨及编码器、转速表。3可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表）4直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。5直流并励电动机。6波形测试及开关板（MEL-05）。7三相可调电阻900（MEL-03）。五实验方法1并励电动机的工作特性和机械特性。实验线路如图1-6所示U1：可调直流稳压电源R1、Rf：电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于MEL-09。mA、A、V2：直流毫安、电流、电压表（MEL-06）G：涡流测功机IS：涡流测功机励磁电流调节，位于MEL-13。a将R1调至最大，Rf调至最小，毫

13、安表量程为200mA，电流表量程为2A档，电压表量程为300V档，检查涡流测功机与MEL-13是否相连，将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底，打开船形开关，按实验一方法起动直流电源，使电机旋转，并调整电机的旋转方向，使电机正转。b直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R1调至零，调节直流可调稳压电源的输出至220V，再分别调节磁场调节电阻Rf和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此时直流电机的励磁电流If=IfN（额定励磁电流）。c保持U=UN，If=IfN不变的条件下，逐

14、次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器，测取电动机电枢电流Ia、转速n和转矩T2，共取数据7-8组填入表1-8中。表1-8 U=UN=220V If=IfN= A Ka= 实验数据Ia（A）n（r/min）T2（N.m）计算数据P2（w）P1（w）（%）n（%）2调速特性（1）改变电枢端电压的调速a按上述方法起动直流电机后，将电阻R1调至零，并同时调节负载，电枢电压和磁场调节电阻Rf，使电机的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，记录此时的T2= N.mb保持T2不变，If=IfN不变，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua

15、，转速n和电枢电流Ia，共取7-8组数据填入表1-9中。表1-9 If=IfN= A,T2= N.mUa（V）n（r/min）Ia（A）（2）改变励磁电流的调速a直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻Rf调至零，调节可调直流电源的输出为220V，调节“转矩设定”电位器，使电动机的U=UN，Ia=0.5IN，记录此时的T2= N.mb保持T2和U=UN不变，逐次增加磁场电阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia，共取7-8组数据填写入表1-10中。表1-10 U=UN=220V，T2= N.mn（r/min）If（A）Ia（A）(3)能耗制动按图1一7接线U1：可调

16、直流稳压电源R1、Rf：直流电机电枢调节电阻和磁场调节电阻（MEL-09）RL：采用MEL-03中两只900电阻并联。S：双刀双掷开关（MEL-05）a将开关S合向“1”端，R1调至最大，Rf调至最小，起动直流电机。b运行正常后，从电机电枢的一端拨出一根导线，使电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。c重复起动电动机，待运转正常后，把S合向“2”端记录停机时间。d选择不同RL阻值，观察对停机时间的影响。六实验报告1.由表1-8计算出 P2和，并绘出n、T2、=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲线。电动机输出功率P2=0.105nT2式中输出转矩T2 的单位为Nm，转速n的单位为rmin。电动

17、机输入功率P1=UI电动机效率=100电动机输入电流I =Ia +IfN由工作特性求出转速变化率：n= 1002.绘出并励电动机调速特性曲线n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。3能耗制动时间与制动电阻RL的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？七思考题1.并励电动机的速率特性n=f(Ia)为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？2.当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电动机转速降低？3.当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，

18、为什么？4.并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”？为什么？实验三 直流串励电动机一实验目的1.用实验方法测取串励电动机工作特性和机械特性。2.了解串励电动机起动、调速及改变转向的方法。二预习要点1.串励电动机与并励电动机的工作特性有何差别。串励电动机的转速变化率是怎样定义的？2.串励电动机的调速方法及其注意问题。三实验项目1.工作特性和机械特性在保持U=UN的条件下，测取n、T2 、=f(Ia)以及n=f(T2)。2.人为机械特性保持U=UN 和电枢回路串入电阻R1 =常值的条件下，测取n=f(T2)。3.调速特性(1)电枢回路串电阻调速保持U=UN和T2=常值的条件

19、下，测取n=f(Ua)。(2)磁场绕组并联电阻调速保持U=UN、T2=常数及R1=0的条件下，测取n=f(If)。四实验设备及仪器1MEL系列电机教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）2电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13）3可调直流稳压电源（含直流电压、毫安、安倍表）4直流电压、毫安、安倍表（MEL-06）5三相可调电阻器900（MEL-04）6波形测试及开关板（MEL-05）7直流串励电动机（M02）五实验线路及操作步骤实验线路如图1-8所示。U1：可调直流稳压电流V1、V2：直流电压表，分别位于直流电源和MEL-06A1、A2：直流电流表，分别位于直流电源和MEL-

20、06R1、Rf：分别采用MEL-04两只90电阻相串联。M：直流串励电动机M02G：涡流测功机IS：测功机可调励磁电源，位于MEL-13，通过航空插座和测功机相连。开关S选用MEL-051串励电动机的工作特性和机械特性。a由于串励电动机不允许空载起动，所以测功机“转矩设定”电位器顺时针转过一定角度，即给串励电动机施加一定负载（MEL-13的开关设置同实验三）b调节直流串励电动机M的电枢串联起动电阻R1和磁场调节电阻Rf到最大值，断开开关S，按实验一方法起动直流电源，并观察转向是否正确。c电机运转后，调节R1至零，调节可调直流稳压电源使电动机的电枢电压U=UN=220V，同时调节测功机“转矩设定

21、”电位器，使电机电枢电流I=1.2IN。d在保持U1=UN的条件下，逐次减小负载直至n1.5nN为止，每次测取I、N、T2，共取6-7组数据填入表1-10中。表1-10 U1=UN=220V实验数据Ia（A）n（r/min）T2（N.m）计算数据P2（w）（%）e若要在实验中使串励电动机M停机，须将电枢回路的串联起动电阻R1调回到最大值，断开直流电源。2测取电枢串电阻后的人为机械特性。a按前述方法起动串励电动机M后，调节可调直流稳压电源至220V，并同时调节串入电枢的电阻R1和测功机“转矩设定”电位器旋钮，使电机的电枢电流I=IN，转速n=0.8nN。b保持此时的R1不变和U=UN，逐次减小电

22、动机的负载，直至n1.5nN为止，每次测取U2、I、n、T2，共取6-7组数据填入表1-11中。表1-11 U=UN=220V R1=常值实验数据U2（V）Ia（A）n（r/min）T2（N.m）计算数据P2（w）（%）3调速特性（1）电枢回路串电阻调速a按前述方法电动机带负载起动后，将R1调至零。同时调节可调直流稳压电源和测功机“转矩设定”电位器旋转，使U1=UN=220V，IIN，记录此时电动机的n= r/min，I= A，T2= N.mb在保持U1=UN以及T2不变的条件下，逐次增加R1阻值，每次测n、I、U2，共取6-7组数据，填入表1-12中。表1-12 U1=UN=220V，T2=

23、 N.mn（r/min）I（A）U2（V）（2）磁场绕组并联电阻调速a合上电源前，打开开关S，分别将R1和Rf调至最大值。b电机带负载起动后，调节R1至零，合上开关S。c调节可调直流稳压电源使U1=UN=220V，T2=0.8TN，记录此时电动机的N、I、If、T2。d在保持U=UN及T2不变的条件下，逐次减小Rf阻值，注意Rf不能短接，直至n1.5nN为止。每次测取n、I、If，共取6-7组数据后，填入表1-13 中。表1-13 U=UN=220V，T2= N.mn（r/min）I（A）If（A）六实验报告1.绘出直流串励电动机的工作特性曲线n、T2 、=f(Ia )。2.在同一张座标纸上绘

24、出串励电动机的自然和人为机械特性。3.绘出串励电动机恒转矩两种调速的特性曲线。试分析在U=UN 和T2不变条件下调速时的电枢电流变化规律。比较两种调速方法的优缺点。七思考题1.串励电动机为什么不允许空载和轻载起动？2.磁场绕组并联电阻调速时，为什么不允许并联电阻调至零？实验四 单相变压器一实验目的1.通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。2.通过负载实验测取变压器的运行特性。二预习要点1.变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？2.在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？3.如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 三实验项目1.空载实验 测取

25、空载特性UO=f(IO)，PO=f(UO)。2.短路实验 测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(I)。3.负载实验(1)纯电阻负载保持U1=U1N，=1的条件下，测取U2=f(I2)。(2)阻感性负载保持U1=U1N，=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。 四实验设备及仪器1MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表）2功率及功率因数表（MEL-20或含在主控制屏内）3三相组式变压器（MEL-01）或单相变压器（在主控制屏的右下方）4三相可调电阻900（MEL-03）5波形测试及开关板（MEL-05）6三相可调电抗（MEL-08）五实验方法1空载实验实验线路如图2-1变压器

26、T选用MEL-01三相组式变压器中的一只或单独的组式变压器。实验时，变压器低压线圈2U1、2U2接电源，高压线圈1U1、1U2开路。A、V1、V2分别为交流电流表、交流电压表。具体配置由所采购的设备型号不同由所差别。若设备为MEL-I系列，则交流电流表、电压表为指针式模拟表，量程可根据需要选择；若设备为MEL-II系列，则上述仪表为智能型数字仪表，量程可自动也可手动选择。仪表数量也可能由于设备型号不同而不同。若电压表只有一只，则只能交替观察变压器的原、副边电压读数，若电压表有二只或三只，则可同时接上仪表。W为功率表，根据采购的设备型号不同，或在主控屏上或为单独的组件（MEL-20或MEL-24

27、），接线时，需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。a在三相交流电源断电的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。并合理选择各仪表量程。变压器T额定容量PN=77W，U1N/U2N=220V/55V，I1N/I2N=0.35A/1.4Ab合上交流电源总开关，即按下绿色“闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UNc然后，逐次降低电源电压，在1.20.5UN的范围内；测取变压器的U0、I0、P0，共取67组数据，记录于表2-1中。其中U=UN的点必须测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在UN以下测取原方电压的同时测取副方电压，填入表2-1中。e测量数据

28、以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。表2-1序 号实 验 数 据计算数据U0（V）I0（A）PO（W）U1U1。1U212345672短路实验实验线路如图2-2。（每次改接线路时，都要关断电源）实验时，变压器T的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。A、V、W分别为交流电流表、电压表、功率表，选择方法同空载实验。a断开三相交流电源，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底，即使输出电压为零。b合上交流电源绿色“闭合”开关，接通交流电源，逐次增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN为止。在0.51.1IN范围内测取变压器的UK、IK、PK，共取67组数据记录于表2-2中，其中I=IK的点必测。并记录实

29、验时周围环境温度（）。表2-2 室温= 序 号实 验 数 据计算数据U（V）I（A）P（W）1234563负载实验实验线路如图2-3所示。变压器T低压线圈接电源，高压线圈经过开关S1和S2，接到负载电阻RL和电抗XL上。RL选用MEL-03的两只900电阻相串联，XL选用MEL-08。开关S1、S2采用MEL-05的双刀双掷开关，电压表、电流表、功率表（含功率因数表）的选择同空载实验。（1）纯电阻负载a未上主电源前，将调压器调节旋钮逆时针调到底，S1、S2断开，负载电阻值班财到最大。b合上交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=UN=55Vc在保持U1=UN的条件下，合下开关S1，逐

30、渐增加负载电流，即减小负载电阻RL的值，从空载到额定负载范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2。d测取数据时，I2=0和I2=I2N=0.35A必测，共取数据67组，记录于表3-3中。表3-3 =1 U1=UN=55V序 号1234567U2（V）I2（A）（2）阻感性负载（=0.8）（选做）a用电抗器XL和RL并联作为变压器的负载，S1、S2打开，电阻及电抗器调至最大，即将变阻器旋钮和调压器旋钮，逆时针调到底。b合上交流电源，调节电源输出使U1=U1Nc合上S1、S2，在保持U1=U1N及=0.8条件下，逐渐增加负载，从空载到额定负载的范围内，测取变压器U2和I2，共测取数据6-7组记录

31、于表3-4中，其中I2=0和I2=I2N两点必测。表3-4 =0.8 U1=U1N=55V序 号1234567U2（V）I2（A）六注意事项1.在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置。2.短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。七实验报告1.计算变比由空载实验测取变压器的原、副方电压的三组数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。K=U1u1.1U2U2u1.2u22.绘出空载特性曲线和计算激磁参数(1)绘出空载特性曲线UO=f(IO)，PO=f(UO)，=f(UO)。式中：(2)计算激磁参数从空载特性曲线上查出对应于Uo=UN时的IO和PO值，并由下式算出

32、激磁参数 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UK=f(IK)、PK=f(IK)、=f(IK)。（2）计算短路参数。从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK=IN时的UK和PK 值，由下式算出实验环境温度为（OC）短路参数。折算到低压方 ,由于短路电阻rK随温度而变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75OC时的阻值。 式中：234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228。阻抗电压IK = IN时的短路损耗4.利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“”型等效电路。 5.变压器的电压变化率U (1)绘出=1和=0.8两条外特性曲线U2

33、=f(I2)，由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率U (2)根据实验求出的参数，算出I2=I2N、=1和I2=I2N、=0.8时的电压变化率U。 U = ( UKrcosj2 + UKx sinj2 ) 将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对输出电压的影响。 6.绘出被试变压器的效率特性曲线 (1)用间接法算出=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表2-5中。 表2-5 cosj2 = 0.8 Po = W PKN = WI2*(A)P2(W)h0.20.40.60.81.01.2 式中：IPN = P2（W）； PKN为变压器IK=IN时的短路损耗（W）； Po为变压器Uo

34、=UN时的空载损耗（W）。 (2)由计算数据绘出变压器的效率曲线=f(I)。 (3)计算被试变压器=max时的负载系数m =。实验五 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应注意哪些问题？电源应加在哪一方较合适？ 三实验项目1测定变比2空载实验：测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosj0=f(U0)。3短路实验：测取短路特性U

35、K=f(IK)，PK=f(IK)，cosjK=f(IK)。4纯电阻负载实验：保持U1=U1N，cosj2=1的条件下，测取U2=f(I2)。四实验设备及仪器1MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表）2功率及功率因数表（MEL-20或含在主控制屏内）3三相心式变压器（MEL-01）或单相变压器（在主控制屏的右下方）4三相可调电阻900（MEL-03）5波形测试及开关板（MEL-05）6三相可调电抗（MEL-08）五实验方法1.测定变比实验线路如图2-4所示，被试变压器选用MEL-02三相三线圈心式变压器，额定容量PN=152/152/152W,UN=220/63.5/55V,

36、IN=0.4/1.38/1.6A，Y/Y接法。实验时只用高、低压两组线圈，中压线圈不用。a在三相交流电源断电的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。并合理选择各仪表量程。b合上交流电源总开关，即按下绿色“闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压U0=0.5UN，测取高、低压线圈的线电压U1U1.1V1、U1V1.1W1、U1W1.1U1、U3U1.3V1、U3V1.3W1、U3W1.3U1，记录于表2-6中。表2-6U（V）KUVU（V）KVWU（V）KWUK=1/3(KUV+KVW+KWU)U1U1.1V1U3U1.3V1U1V1.1W1U3V1.3W1U1W1.1U1U3W1.

37、3U1KUV= U1U1.1V1/U3U1.3V1KVW= U1V1.1W1/U3V1.3W1KWU= U1W1.1U1/U3W1.3U12.空载实验实验线路如图2-5所示，变压器T选用MEL-02三相心式变压器。实验时，变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。A、V、W分别为交流电流表、交流电压表、功率表。具体配置由所采购的设备型号不同由所差别。若设备为MEL-I系列，则交流电流表、电压表为三组指针式模拟表，量程可根据需要选择，功率表采用单独的组件（MEL-20或MEL-24）；若设备为MEL-II系列，则上述仪表为智能型数字仪表，量程可自动也可手动选择，功率表含在主控屏上。仪表数量也可能由于设

38、备型号不同而不同。故不同的实验台，其接线图也不同。功率表接线时，需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。a接通电源前，先将交流电源调到输出电压为零的位置。合上交流电源总开关，即按下绿色“闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UNb然后，逐次降低电源电压，在1.20.5UN的范围内；测取变压器的三相线电压、电流和功率，共取67组数据，记录于表2-7中。其中U=UN的点必须测，并在该点附近测的点应密些。c测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。 表2-7序号实 验 数 据计 算 数 据U0(V)I0(A)P0(W)UO(V)IO(A)PO(W)cosj0U

39、3U1.3V1U3V1.3W1U3W1.3U1I3U10I3V10I3W10PO1P021234563.短路实验线路如图2-6所示，变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。接通电源前，将交流电压调到输出电压为零的位置，接通电源后，逐渐增大电源电压，使变压器的短路电流IK=1.1IN。然后逐次降低电源电压，在1.10.5IN的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率，共取45组数据，记录于表2-8中，其中IK=IN点必测。实验时，记下周围环境温度（0C），作为线圈的实际温度。表2-8 = OC序号实 验 数 据计 算 数 据UK（V）IK（A）PK（W）UK（V）IK（A）PK（W）cosj

40、KU1U1.1V1U1V1.1U1U1W1.1U1I1U1I1V1I1W1PK1PK2123454.纯电阻负载实验实验线路如图2-7所示，变压器低压线圈接电源，高压线圈经开关S(MEL-05)接负载电阻RL，RL选用三只1800电阻（MEL-03中的900和900相串联）。a将负载电阻RL调至最大，合上开关S1接通电源，调节交流电压，使变压器的输入电压U1=U1N。b在保持U1=U1N的条件下，逐次增加负载电流，从空载到额定负载范围内，测取变压器三相输出线电压和相电流，共取56组数据，记录于表2-9中，其中I2=0和I2=IN两点必测。表2-9 UUV=U1N= V ；cosj2=1序号U（V

41、）I（A）U1U1.1V1U1V1.1W1U1W1.1U1U2I1U1I1V1I1W1I212345 六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。 七实验报告1.计算变压器的变比根据实验数据，计算出各项的变比，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U0=f(I0)，P0=f(U0)，cos0=f(U0) 。式中 (2)计算激磁参数从空载特性曲线查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式求取激磁参数。 3.绘出短路特性曲线和计算短路参数(1)绘出短路

42、特性曲线UK=f(IK)，PK=f(IK)，cosjK=f(IK)。式中 (2)计算短路参数从短路特性曲线查出对应于IK=IN时的UK和PK值， 并由下式算出实验环境温度qOC时的短路参数 折算到低压方 换算到基准工作温度的短路参数为和，计算出阻抗电压。 IK=IN时的短路损耗PKN=3I4.利用由空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器的“”型等效电路。5.变压器的电压变化率U(1)根据实验数据绘出cosj2=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U。 (2)根据实验求出的参数，算出I2=IN，cosj2=1时的电压变化率U 6.绘出被试变压器的效率特性曲

43、线(1)用间接法算出在cosj2=0.8时，不同负载电流时的变压器效率，记录于表2-10中。 表2-10 cosj2=0.8, P0= W, PKN = WI2P2（W）0.20.40.60.81.01.2 式中IPN cosj2 =P2PN为变压器的额定容量PKN为变压器IK =IN时的短路损耗P0为变压器的U0=UN时的空载损耗(2)计算被试变压器=max时的负载系数。实验六 三相三绕组变压器 一实验目的1.掌握三相三绕组变压器参数测定的方法。2.了解三绕组变压器的电压变化率。二、预习要点1.三绕组变压器的等效电路及参数测定方法。2.引起三绕组变压器输出电压变化的因素及电压变化率的计算方法

44、。3.根据被试变压器的铭牌数据，自行设计实验接线图，仪表选用和记录表格。 三实验项目(1)空载实验和变比测定(2)短路实验(3)负载实验 四实验设备及仪器1MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表）2功率及功率因数表（MEL-20或含在主控制屏内）3三相心式变压器（MEL-01）或单相变压器（在主控制屏的右下方）4三相可调电阻900（MEL-03）5波形测试及开关板（MEL-05）6三相可调电抗（MEL-08）五实验说明1.空载实验（1）低压绕组连接法按铭牌标出的连接，其他两绕组开路。（2）实验方法与三相双绕组变压器相同。（3）为了测定变比，在实验中需同时测取高压，中压和低压

45、绕组的空载电压。2.短路实验按照下面方法分别进行三次短路实验：（1）1)高压绕组施加电压，中压绕组短路，低压绕组开路。（2）低压绕组施加电压，高压绕组短路，中压绕组开路。（3）低压绕组施加电压，中压绕组短路，高压绕组开路。测取的数据记录于表中，并记下实验时的周围环境温度。3.负载实验低压绕组接电源，高压绕组接阻感性负载（cosj2= 0.8），中压绕组接纯电阻负载（cosj2 =1）。在保持低压绕组额定电压的情况下，将高、中压绕组的电流分别加到50额定电流为止，测取中、低压绕组输出的电压，电流和功率因数，将数据记录于表格中。 六实验报告1.绘出空载特性曲线计算三相三绕组变压器的变比K12 =U

46、1U2K13 =U1U3K23=U2U3式中U1、U2、U3分别为高、中、低三个绕组的三相平均相电压。2.由短路实验计算参数，并画出等效电路图。 根据短路实验(1)算出ZK12、rK12和XK12。 根据短路实验(2)算出ZK31、rK31和XK31。 根据短路实验(3)算出ZK32、rK32和XK32。 将ZK12折算到低压方：低压绕组的参数 中压绕组的参数 高压绕组的参数 最后，再将短路电阻和电抗换算到基准工作温度时的值。 3.根据下式计算出三绕组变压器的电压变化率。 高压绕组式中 以上各式所有电阻均为基准工作温度时的阻值。U3为低压绕组额定相电压，、分别为折算到低压方的高压和中压方的负载

47、电流。将电压变化率的计算值与实测值进行比较并作简要的分析。 实验七 三相鼠笼异步电动机的工作特性一实验目的1掌握三相异步电机的空载、堵转和负载试验的方法。2用直接负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。3测定三相笼型异步电动机的参数。二预习要点1异步电动机的工作特性指哪些特性？2异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？3工作特性和参数的测定方法。三实验项目1测量定子绕组的冷态电阻。2判定定子绕组的首未端。3空载试验。4短路试验。5负载试验。三实验设备及仪器1MEL系列电机教学实验台主控制屏。2电机导轨及测功机、矩矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。3交流功率、功率因数表（M

48、EL-20或MEL-24或含在实验台主控制屏上）。4直流电压、毫安、安培表（MEL-06或含在实验台主控制屏上）。5三相可调电阻器900（MEL-03）。6波形测试及开关板（MEL-05）。7三相鼠笼式异步电动机M04。五实验方法及步骤1测量定子绕组的冷态直流电阻。准备：将电机在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁芯的温度。当所测温度与冷动介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态。记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻，此阻值即为冷态直流电阻。（1）伏安法测量线路如图3-1。S1，S2：双刀双掷和单刀双掷开关，位于MEL-05。R：四只900和900电阻相串联（MEL-03）。A、V：

49、直流毫安表和直流电压表，或采用MEL-06，或在主控制屏上。量程的选择：测量时，通过的测量电流约为电机额定电流的10%，即为50mA，因而直流毫安表的量程用200mA档。三相笼型异步电动机定子一相绕组的电阻约为50欧姆，因而当流过的电流为50mA时三端电压约为2.5伏，所以直流电压表量程用20V档，实验开始前，合上开关S1，断开开关S2，调节电阻R至最大（3600）。分别合上绿色“闭合”按钮开关和220V直流可调电源的船形开关，按下复位按钮，调节直流可调电源及可调电阻R，使试验电机电流不超过电机额定电流的10%，以防止因试验电流过大而引起绕组的温度上升，读取电流值，再接通开关S2读取电压值。读

50、完后，先打开开关S2，再打开开关S1。调节R使A表分别为50mA，40mA，30mA测取三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻值，记录于表3-1中。表3-1 室温 绕组I绕组绕组I（mA）U（V）R（）注意事项：（1）在测量时，电动机的转须静止不动。（2）测量通电时间不应超过1分钟。（2）电桥法（选做）用单臂电桥测量电阻时，应先将刻度盘旋到电桥能大致平衡的位置，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。测量完毕后，应先断开检流计，再断开电源，以免检流计受到冲击。记录数据于表3-2中。电桥法测定绕组直流电阻准确度以灵敏度高，并有直接读数的优点。表3-2

51、中绕组I绕组II绕组IIIR（）2判定定子绕组的首未端先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意二相绕组串联，如图3-2所示。将调压器调压旋钮退至零位，合上绿色“闭合”按钮开关，接通交流电源，调节交流电源，在绕组端施以单相低电压U=80100V，注意电流不应超过额定值，测出第三相绕组的电压，如测得的电压有一定读数，表示两相绕组的未端与首端相联，如图3-2（a）所示；反之，如测得电压近似为零，则二相绕组的未端与未端（或首端与首端）相连，如图3-2（b）所示。用同样方法测出第三相绕组的首未端。”3空载试验测量电路如图3-3所示。电机绕组为接法（UN=220伏），且电机不同测功机同轴联接，不带测功机。a起动电压前，把交流电压调节旋钮退至零位，然后接