電機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)電氣信息工程學(xué)院2017年07月前 言1、電機(jī)實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)研究電機(jī)理論的重要環(huán)節(jié)，其目的在于通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和研究電機(jī)理論，使學(xué)生掌握電機(jī)實(shí)驗(yàn)的方法和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真事實(shí)求是的科學(xué)作風(fēng)。所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。2、本實(shí)驗(yàn)主要介紹電氣自動(dòng)化和電力系統(tǒng)自動(dòng)化中常用的直流電機(jī)、變壓器、異步電機(jī)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)原理，學(xué)生可以掌握實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會(huì)選擇儀表，測(cè)取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等基本實(shí)驗(yàn)研究技能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)電機(jī)學(xué)理論知識(shí)的理解。 3、本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)可作為電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化等強(qiáng)電方向?qū)I(yè)的輔助教材和參考書(shū)。 4、本次修訂工作主要針對(duì)電機(jī)學(xué)教學(xué)大綱并結(jié)合教儀設(shè)備進(jìn)行了必要的調(diào)整。

2、 目 錄本實(shí)驗(yàn)課程的說(shuō)明2實(shí)驗(yàn)一 他勵(lì)直流電機(jī)的工作特性與調(diào)速性能測(cè)定()3實(shí)驗(yàn)二 他勵(lì)直流電機(jī)的工作特性與調(diào)速性能測(cè)定()9實(shí)驗(yàn)三 單相變壓器空載、短路和負(fù)載實(shí)驗(yàn)17實(shí)驗(yàn)四 三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性24 - 32 - 本實(shí)驗(yàn)課程的說(shuō)明1、電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)是將課堂上所講電機(jī)理論進(jìn)一步深化的必備環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和電機(jī)理論相結(jié)合，能使學(xué)生掌握電機(jī)實(shí)驗(yàn)的分析方法和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題能力。2、電機(jī)實(shí)驗(yàn)課是電機(jī)學(xué)和其相近課程的重要組成部分，本實(shí)驗(yàn)講義只側(cè)重于掌握實(shí)驗(yàn)方法，并運(yùn)用課堂上學(xué)到的電機(jī)理論知識(shí)來(lái)分析研究實(shí)驗(yàn)中的各種問(wèn)題，得出必要的結(jié)論，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生在電機(jī)這門(mén)學(xué)科中具備分析問(wèn)題和解

3、決問(wèn)題的初步能力。3、所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類(lèi)型均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一 他勵(lì)直流電機(jī)的工作特性與調(diào)速性能測(cè)定() 一、實(shí)驗(yàn)類(lèi)型驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1學(xué)習(xí)電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求與安全操作注意事項(xiàng)。2認(rèn)識(shí)在直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)中所用的電機(jī)、儀表、變阻器等部件及使用方法。3熟悉他勵(lì)電動(dòng)機(jī)（即并勵(lì)電動(dòng)機(jī)按他勵(lì)方式）的接線、起動(dòng)、改變電機(jī)方向與調(diào)速的方法。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與任務(wù)1了解電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的直流穩(wěn)壓電源、渦流測(cè)功機(jī)、變阻器、多量程直流電壓表、電流表、毫安表及直流電動(dòng)機(jī)的使用方法。2用伏安法測(cè)直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的電樞繞組的冷態(tài)電阻。3直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向。四、實(shí)驗(yàn)條件1直流電動(dòng)機(jī)電樞電

4、源（NMEL-18/1）2直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源（NMEL-18/2）3可調(diào)電阻箱（NMEL-03/4）4電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量（NMEL-13）5直流電壓、電流表6直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)M03五、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式描述了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于作用在原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在電樞電壓、勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系 由電機(jī)的電路原理可得機(jī)械特性的表達(dá)式： n0稱(chēng)為理想空載轉(zhuǎn)速。六、實(shí)驗(yàn)步驟1由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員講解電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求，實(shí)驗(yàn)臺(tái)各面板的布置及使用方法，注意事項(xiàng)。

5、2在控制屏上按次序懸掛NMEL-13、NMEL-03/4組件，并檢查NMEL-13和渦流測(cè)功機(jī)的連接。3用伏安法測(cè)電樞的直流電阻，接線原理圖見(jiàn)圖1-1。R：可調(diào)電阻箱（NMEL-03/4）中的單相可調(diào)電阻R1。V：直流電壓表A：直流安培表（1）經(jīng)檢查接線無(wú)誤后，直流電動(dòng)機(jī)電樞電源調(diào)至最小，R1調(diào)至最大，直流電壓表量程選為300V檔，直流電流表量程選為2A檔。（2）依次按下主控制屏綠色“閉合”按鈕開(kāi)關(guān)，使直流電動(dòng)機(jī)電樞電源的船形開(kāi)關(guān)處于“ON”，建立直流電源，并調(diào)節(jié)直流電源至110V輸出。調(diào)節(jié)R1使電樞電流達(dá)到0.2A（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，測(cè)量無(wú)法進(jìn)行，如果此時(shí)電流太小，

6、可能由于接觸電阻產(chǎn)生較大的誤差），改變電壓表量程為20V，迅速測(cè)取電機(jī)電樞兩端電壓UM和電流Ia。將電機(jī)轉(zhuǎn)子分別旋轉(zhuǎn)三分之一和三分之二周，同樣測(cè)取UM、Ia，填入表1-1。（3）增大R（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）使電流分別達(dá)到0.15A和0.1A，用上述方法測(cè)取六組數(shù)據(jù)，填入表1-1。取三次測(cè)量的平均值作為實(shí)際冷態(tài)電阻值Ra=。（4）計(jì)算基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的電樞電阻由實(shí)驗(yàn)測(cè)得電樞繞組電阻值，此值為實(shí)際冷態(tài)電阻值，冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的電樞繞組電阻值： Raref=Ra 式中Raref換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)電樞繞組電阻。（）Ra 電樞繞組的實(shí)際冷態(tài)電阻。（）ref基準(zhǔn)工作溫度，對(duì)于E級(jí)絕緣為7

7、50C。a 實(shí)際冷態(tài)時(shí)電樞繞組的溫度。（0C）4直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，將NMEL-13“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開(kāi)關(guān)撥向“轉(zhuǎn)矩控制”，”轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩設(shè)定” 旋鈕逆時(shí)針旋到底。（1）按圖1-2接線，檢查電機(jī)導(dǎo)軌和NMEL-13的連接線是否接好，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路接線是否牢靠。（2）將直流電動(dòng)機(jī)電樞電源調(diào)至最小，直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源調(diào)至最大。（3）合上控制屏的漏電保護(hù)器，按次序按下綠色“閉合”按鈕開(kāi)關(guān)，分別使直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源船形開(kāi)關(guān)和直流電動(dòng)機(jī)電樞電源船形開(kāi)關(guān)處于“ON”位置，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞電源的綠色工作發(fā)光二極管亮，指示直流電壓已建立，調(diào)節(jié)旋鈕，使電動(dòng)機(jī)電樞電源輸出220V電壓。5調(diào)節(jié)他勵(lì)

8、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 （1）分別改變電動(dòng)機(jī)電樞電源和勵(lì)磁電流，觀察轉(zhuǎn)速變化情況。（2）調(diào)節(jié)”轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩設(shè)定” 旋鈕，改變轉(zhuǎn)矩，注意轉(zhuǎn)矩不要超過(guò)1.1N.m，以上兩種情況可分別觀察轉(zhuǎn)速變化情況。6改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向?qū)⒅绷麟妱?dòng)機(jī)電樞電源調(diào)至最小，”轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底，先斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)電樞電源，再斷開(kāi)勵(lì)磁電源，使電動(dòng)機(jī)停機(jī)，將電樞或勵(lì)磁回路的兩端接線對(duì)調(diào)后，再按前述起動(dòng)電機(jī)，觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速表的讀數(shù)。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表1-1 室溫 0C序號(hào)UM（V）Ia（A）R（）Ra平均（）Raref（）1Ra11Ra1Ra12Ra132Ra21Ra2Ra22Ra233Ra31Ra3Ra32R

9、a33表中Ra1=（Ra11+Ra12+Ra13）/3Ra2=（Ra21+Ra22+Ra23）/3Ra3=（Ra31+Ra32+Ra33）/3八、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)1直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，須將勵(lì)磁電源調(diào)到最大，先接通勵(lì)磁電源，使勵(lì)磁電流最大，同時(shí)必須將電樞電源調(diào)至最小，然后方可接通電源，使電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)，起動(dòng)后，將電樞電源調(diào)至220V，使電機(jī)正常工作。2直流他勵(lì)電機(jī)停機(jī)時(shí)，必須先切斷電樞電源，然后斷開(kāi)勵(lì)磁電源。同時(shí)，必須將電樞電源調(diào)回最小值，勵(lì)磁電源調(diào)到最大值，給下次起動(dòng)作好準(zhǔn)備。3測(cè)量前注意儀表的量程及極性，接法。九、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與思考題1如何正確選擇使用儀器儀表，特別是電壓表、電流表的量程。

10、2直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁電源和電樞電源應(yīng)如何調(diào)節(jié)？為什么？若勵(lì)磁回路斷開(kāi)造成失磁時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？3直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向的方法。十、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1畫(huà)出直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞串電阻起動(dòng)的接線圖。2曲線圖應(yīng)用記錄儀器描記出的曲線圖，這些指標(biāo)的變化趨勢(shì)形象生動(dòng)、直觀明了。實(shí)驗(yàn)二 他勵(lì)直流電機(jī)的工作特性與調(diào)速性能測(cè)定()一、實(shí)驗(yàn)類(lèi)型驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求了解直流電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的機(jī)械特性。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與任務(wù)1電動(dòng)及回饋制動(dòng)特性。2電動(dòng)及反接制動(dòng)特性。3能耗制動(dòng)特性。四、實(shí)驗(yàn)條件1電機(jī)導(dǎo)軌及轉(zhuǎn)速表2可調(diào)電阻（NMEL-03/4）3開(kāi)關(guān)板（NMEL-05）4直流電壓、電流、毫安表5直流電

11、動(dòng)機(jī)電樞電源（NMEL-18/1）6直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源（NMEL-18/2）7直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源（NMEL-18/3）五、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式描述了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于作用在原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在電樞電壓、勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系 由電機(jī)的電路原理可得機(jī)械特性的表達(dá)式： n0稱(chēng)為理想空載轉(zhuǎn)速。六、實(shí)驗(yàn)步驟1電動(dòng)及回饋制動(dòng)特性接線圖如圖2-1a。M為直流發(fā)電機(jī)M01作電動(dòng)機(jī)使用（接成他勵(lì)方式）。G為直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)M03（接成他勵(lì)方式），UN=220V，IN

12、=1.1A，nN=1600r/min;直流電壓表V的量程為300V；直流電流表A的量程為5A；R1用（NMEL-03/4中R2的兩組電阻并聯(lián)再與R3的兩組電阻并聯(lián)相串聯(lián)）。開(kāi)關(guān)S1、S2選用NMEL-05B中的雙刀雙擲開(kāi)關(guān)。按圖2-1a接線，在開(kāi)啟電源前，檢查開(kāi)關(guān)、電阻等的設(shè)置；（1）開(kāi)關(guān)S1合向“2”端，S2合向“3”端。（2）R2阻值至最大位置，直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源、直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源調(diào)至最大，直流電動(dòng)機(jī)電樞電源調(diào)至最小。（3）直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源船形開(kāi)關(guān)、直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源船形開(kāi)關(guān)和直流電動(dòng)機(jī)電樞電源船形開(kāi)關(guān)須在斷開(kāi)位置。 圖 2-1a 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性接線圖實(shí)驗(yàn)步驟。a按次序先按下綠

13、色“閉合”電源開(kāi)關(guān)、再合直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源、直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源船型開(kāi)關(guān)和直流電動(dòng)機(jī)電樞電源船形開(kāi)關(guān)，使直流電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)直流電機(jī)電樞電源，使UN=220伏。b分別調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)M的勵(lì)磁電源，發(fā)電機(jī)G勵(lì)磁電源、負(fù)載電阻R1，使直流電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速nN=1600r/min，If+Ia=IN=0.55A，此時(shí)If=IfN，記錄此值。c保持電動(dòng)機(jī)的U=UN=220V，If=IfN不變，改變R1及直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源，測(cè)取M在額定負(fù)載至空載范圍的n、Ia，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表2-1中。d折掉開(kāi)關(guān)S2的短接線，調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源，使發(fā)電機(jī)G的空載電壓達(dá)到最大（不超過(guò)220伏），并且極性與電動(dòng)機(jī)電

14、樞電壓相同。e保持電樞電源電壓U=UN=220V，If=IfN，把開(kāi)關(guān)S2合向“4”端，把R1值減小，直至為零。再調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源使勵(lì)磁電流逐漸減小，電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)A1表的電流值為0時(shí)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速，繼續(xù)減小直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，則電動(dòng)機(jī)進(jìn)入第二象限回饋制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行直至電流接近0.8倍額定值（實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不超過(guò)2100轉(zhuǎn)/分）。測(cè)取電動(dòng)機(jī)M的n、Ia，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表2-2中。因?yàn)門(mén)2=CMI2，而CM中為常數(shù)，則TI2，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，只要求n=f（Ia）特性，見(jiàn)圖5-2。2電動(dòng)及反接制動(dòng)特性。接線圖如圖2-1b。3能耗制動(dòng)特性接線圖如圖2-1b，R1

15、用NMEL-03/4中的R2兩組電阻并聯(lián)，R2用NMEL-03/4中的R3兩組電阻并聯(lián)。操作前，把S1合向“1”端，直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源及直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源調(diào)至最大值，直流電動(dòng)機(jī)電源電源調(diào)至最小值，R1置360，R2置300歐，S2合向“4”端。按前述方法起動(dòng)發(fā)電機(jī)G（此時(shí)作電動(dòng)機(jī)使用），調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)電樞電源使U=UN=220伏，調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁使電動(dòng)機(jī)M的If=IfN，調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源使發(fā)電機(jī)G的If=80mA，調(diào)節(jié)R2并先使R2阻值減小，使電機(jī)M的能耗制動(dòng)電流Ia接近0.4IaN數(shù)據(jù)，記錄于表2-4中。調(diào)節(jié)R1至180，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)取Ia、n，共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表2-

16、5中。當(dāng)忽略不變損耗時(shí)，可近似為電動(dòng)機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩等于電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T=CMIa，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在磁通不變的情況下，其機(jī)械特性可以由曲線n=f（Ia）來(lái)描述。畫(huà)出以上二條能耗制動(dòng)特此曲線n=f（Ia）。 圖2-1b 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性接線圖七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表2-1 UN=220伏 IfN= AIa（A）n（r/min）表2-2 UN=220伏 IfN= AIa（A）n（r/min）表2-3R2=900UN=220VIfN=AI2（A）n（r/min）表2-4R2=360IfN=mAIa（A）n（r/min）表2-5R2=180IfN=mAIa（A）n（r/min）八、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

17、中的注意事項(xiàng)調(diào)節(jié)串并聯(lián)電阻時(shí)，要按電流的大小而相應(yīng)調(diào)節(jié)串聯(lián)或并聯(lián)電阻，防止電阻過(guò)流燒毀熔斷絲。九、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與思考題1改變他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)械特性有哪些方法？2他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在什么情況下，從電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)時(shí)，能量傳遞關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)平衡方程式及機(jī)械特性又是什么情況？3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)時(shí)，能量傳遞關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)平衡方程式及機(jī)械特性。十、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出三相繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)運(yùn)行在三種狀態(tài)下的機(jī)械特性。實(shí)驗(yàn)三 單相變壓器空載、短路和負(fù)載實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)類(lèi)型驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1通過(guò)空載和短路實(shí)驗(yàn)測(cè)定變壓器的變比和參數(shù)。2通過(guò)負(fù)載實(shí)驗(yàn)測(cè)取變壓器的運(yùn)行特

18、性。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與任務(wù)1空載實(shí)驗(yàn) 測(cè)取空載特性UO=f(IO)，PO=f(UO)。2短路實(shí)驗(yàn) 測(cè)取短路特性UK=f(IK)，PK=f(I)。3負(fù)載實(shí)驗(yàn) 保持U1=U1N，=1的條件下，測(cè)取U2=f(I2)。四、實(shí)驗(yàn)條件1交流電壓表、電流表、功率、功率因數(shù)表2可調(diào)電阻箱（NMEL-03/4）3開(kāi)關(guān)（NMEL-05）4單相變壓器五、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段單相變壓器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合大批量的現(xiàn)代化生產(chǎn)，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和效益。相同容量的單相變壓器比三相變壓器三相變壓器的供應(yīng)商用鐵減少20%，用銅減少10%。尤其是采用卷鐵芯結(jié)構(gòu)時(shí)，變壓器的空載損耗可下降15%以上，這將使單相變壓器的制造成本和使用成本

19、同時(shí)下降，從而獲得最佳的壽命周期成本。六、實(shí)驗(yàn)步驟1空載實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)線路如圖3-1。實(shí)驗(yàn)時(shí)，變壓器低壓線圈2U1、2U2接電源，高壓線圈1U1、1U2開(kāi)路。A、V1、V2分別為交流電流表、交流電壓表。其中用一只電壓表，交替觀察變壓器的原、副邊電壓讀數(shù)。W為功率表，需注意電壓線圈和電流線圈的同名端，避免接錯(cuò)線。a未上主電源前，將調(diào)壓器旋鈕逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)到底。并合理選擇各儀表量程。b合上交流電源總開(kāi)關(guān)，即按下綠色“閉合”開(kāi)關(guān)，順時(shí)針調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U0=1.2UN。c然后，逐次降低電源電壓，在1.20.5UN的范圍內(nèi)；測(cè)取變壓器的U0、I0、P0，共取67組數(shù)據(jù)，記錄于表3-1中。其中

20、U=UN的點(diǎn)必須測(cè)，并在該點(diǎn)附近測(cè)的點(diǎn)應(yīng)密些。為了計(jì)算變壓器的變化，在UN以下測(cè)取原邊電壓的同時(shí)測(cè)取副邊電壓，填入表3-1中。e測(cè)量數(shù)據(jù)以后，斷開(kāi)三相電源，以便為下次實(shí)驗(yàn)作好準(zhǔn)備。2短路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)線路如圖3-2。（每次改接線路時(shí)，都要關(guān)斷電源） 圖3-1 空載實(shí)驗(yàn)接線圖 圖3-2 短路實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)時(shí)，變壓器T的高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。A、V、W分別為交流電流表、電壓表、功率表，選擇方法同空載實(shí)驗(yàn)。a未上主電源前，將調(diào)壓器調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底。b合上交流電源綠色“閉合”開(kāi)關(guān)，接通交流電源，逐次增加輸入電壓，直到短路電流等于1.1IN為止。在0.51.1IN范圍內(nèi)測(cè)取變壓器的UK、IK、

21、PK，共取67組數(shù)據(jù)記錄于表3-2中，其中IK=IN的點(diǎn)必測(cè)。并記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)周?chē)h(huán)境溫度（ºC）。3負(fù)載實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)線路如圖3-3所示。變壓器T低壓線圈接電源，高壓線圈經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)S接到負(fù)載電阻R上。R選用NMEL-03/4的R1電阻。開(kāi)關(guān)S采用NMEL-05的雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，電壓表、電流表、功率表（含功率因數(shù)表）的選擇同空載實(shí)驗(yàn)。a未上主電源前，將調(diào)壓器調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底，S斷開(kāi)，負(fù)載電阻值調(diào)節(jié)到最大。b合上交流電源，逐漸升高電源電壓，使變壓器輸入電壓U1=UN。c在保持U1=UN的條件下，合下開(kāi)關(guān)S，逐漸增加負(fù)載電流，即減小負(fù)載電阻R的值，從空載到額定負(fù)載范圍內(nèi)，測(cè)取變壓器的輸出電壓U2和

22、電流I2。d測(cè)取數(shù)據(jù)時(shí)，I2=0和I2=I2N必測(cè)，共取數(shù)據(jù)67組，記錄于表3-3中。 圖3-3 負(fù)載實(shí)驗(yàn)接線圖七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表3-1序 號(hào)實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)U0（V）I0（A）PO（W）U1U1。1U21234567表3-2 室溫= OC序 號(hào)實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)U（V）I（A）P（W）123456表3-3 =1 U1=UN序 號(hào)1234567U2（V）I2（A）八、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)1在變壓器實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)注意電壓表、電流表、功率表的合理布置。2短路實(shí)驗(yàn)操作要快，否則線圈發(fā)熱會(huì)引起電阻變化。九、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與思考題1變壓器的空載和短路實(shí)驗(yàn)有什么特點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)中電源電壓一般加在哪

23、一方較合適？2在空載和短路實(shí)驗(yàn)中，各種儀表應(yīng)怎樣聯(lián)接才能使測(cè)量誤差最??？3如何用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定變壓器的鐵耗及銅耗？十、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1計(jì)算變比由空載實(shí)驗(yàn)測(cè)取變壓器的原、副方電壓的三組數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出變比，然后取其平均值作為變壓器的變比K。K=U1u1.1U2U2u1.2u22繪出空載特性曲線和計(jì)算激磁參數(shù)（1）繪出空載特性曲線UO=f(IO)，PO=f(UO)，=f(UO)。式中：（2）計(jì)算激磁參數(shù)從空載特性曲線上查出對(duì)應(yīng)于Uo=UN時(shí)的IO和PO值，并由下式算出激磁參數(shù) 3繪出短路特性曲線和計(jì)算短路參數(shù)（1）繪出短路特性曲線UK=f(IK)、PK=f(IK)、=f(IK)。（2）計(jì)算短路參數(shù)。從

24、短路特性曲線上查出對(duì)應(yīng)于短路電流IK=IN時(shí)的UK和PK 值，由下式算出實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度：折算到低壓方, , 由于短路電阻rK隨溫度而變化，因此，算出的短路電阻應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)換算到基準(zhǔn)工作溫度75ºC時(shí)的阻值。 式中：234.5為銅導(dǎo)線的常數(shù)，若用鋁導(dǎo)線常數(shù)應(yīng)改為228。阻抗電壓IK = IN時(shí)的短路損耗4利用空載和短路實(shí)驗(yàn)測(cè)定的參數(shù)，畫(huà)出被試變壓器折算到低壓方的“”型等效電路。 5變壓器的電壓變化率U (1)繪出=1和外特性曲線U2=f(I2)，由特性曲線計(jì)算出I2=I2N時(shí)的電壓變化率U 實(shí)驗(yàn)四 三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性一、實(shí)驗(yàn)類(lèi)型驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

25、和調(diào)速的方法。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與任務(wù)1異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)。2異步電動(dòng)機(jī)星形三角形（Y-）換接起動(dòng)。3自耦變壓器起動(dòng)。4繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入可變電阻器起動(dòng)。5繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入可變電阻器調(diào)速。四、實(shí)驗(yàn)條件1直流電動(dòng)機(jī)電樞電源（NMEL-18/1）2電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)、矩矩轉(zhuǎn)速測(cè)量組件（NMEL-13）3交流電壓表、電流表、功率、功率因數(shù)表4可調(diào)電阻箱（NMEL-03/4）5開(kāi)關(guān)（NMEL-05）6三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)M047繞線式異步電動(dòng)機(jī)M09五、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段三相異步電動(dòng)機(jī)主要有由定子和轉(zhuǎn)子，軸承組成。定子主要由鐵心，三相繞組，機(jī)座，端蓋組成。定子鐵心一般由0.350.5

26、毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。三相繞組由三個(gè)在空間互隔120°電角度、隊(duì)稱(chēng)排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。其作用是通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。機(jī)座通常為鑄鐵件，大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板焊成，微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件，其作用是固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋開(kāi)有通風(fēng)孔，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對(duì)流，以利于散熱。端蓋主要起固定轉(zhuǎn)子，支撐和防護(hù)作用。轉(zhuǎn)子主要由鐵心和繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵

27、心所用材料與定子一樣，由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來(lái)安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來(lái)沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，大、中型異步電動(dòng)機(jī)（轉(zhuǎn)子直徑在300400毫米以上）的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。 （1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個(gè)環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠，故稱(chēng)籠型繞組。小型籠型電動(dòng)機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組，對(duì)于100KW以上的電動(dòng)機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。鼠籠轉(zhuǎn)子分為：阻抗型轉(zhuǎn)子、單鼠籠型轉(zhuǎn)子、雙鼠籠型轉(zhuǎn)子、深槽式

28、轉(zhuǎn)子幾種，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等特性各有不同。 （2）繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個(gè)對(duì)稱(chēng)的三相繞組，一般接成星形，三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上，再通過(guò)電刷與外電路聯(lián)接。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對(duì)稱(chēng)交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。六、實(shí)驗(yàn)步驟1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)試驗(yàn)。按圖4-1接線，電機(jī)繞組為接法。 圖 4-1 異步電機(jī)

29、直接起動(dòng)實(shí)驗(yàn)接線圖起動(dòng)前，把轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱（NMEL-13）中”轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底，“轉(zhuǎn)速控制”、“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開(kāi)關(guān)撥向“轉(zhuǎn)矩控制”，檢查電機(jī)導(dǎo)軌和NMEL-13的連接是否良好。a把三相交流電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底，合上綠色“閉合”按鈕開(kāi)關(guān)。調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓達(dá)電機(jī)額定電壓220伏，使電機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)。（電機(jī)起動(dòng)后，觀察NMEL-13中的轉(zhuǎn)速表，如出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)向不符合要求，則須切斷電源，調(diào)整次序，再重新起動(dòng)電機(jī)。）b斷開(kāi)三相交流電源，待電動(dòng)機(jī)完全停止旋轉(zhuǎn)后，接通三相交流電源，使電機(jī)全壓起動(dòng)，觀察電機(jī)起動(dòng)瞬間電流值。c斷開(kāi)三相交流電源，將調(diào)壓器退到零位。用起子插入測(cè)功機(jī)堵特孔中

30、，將測(cè)功機(jī)定轉(zhuǎn)子堵住。d合上三相交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，觀察電流表，使電機(jī)電流達(dá)23倍額定電流，讀取電壓值UK、電流值IK、轉(zhuǎn)矩值TK，填入表中，注意試驗(yàn)時(shí)，通電時(shí)間不應(yīng)超過(guò)10秒，以免繞組過(guò)熱。對(duì)應(yīng)于額定電壓的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST和起動(dòng)電流I比按下式計(jì)算： 式中Ik：起動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的電流值，A； TK：起動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩值，N.m； 式中UK：起動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的電壓值，V； UN：電機(jī)額定電壓，V；2星形三角形（Y-）起動(dòng)按圖4-2接線，電壓表、電流表的選擇同前，開(kāi)關(guān)S選用NMEL-05。 圖 4-2 異步電動(dòng)機(jī)星形-三角形起動(dòng)實(shí)驗(yàn)接線圖a起動(dòng)前，把三相調(diào)壓器退到零位，三刀雙擲開(kāi)關(guān)合向右邊（Y）接法。合上電源開(kāi)關(guān)，逐漸調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓升高至電機(jī)額定電壓UN=220V，斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，待電機(jī)停轉(zhuǎn)。b待電機(jī)完全停轉(zhuǎn)后，合上電源開(kāi)關(guān)，觀察起動(dòng)瞬間的電流，然后把S合向左邊（接法），電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行，整個(gè)起動(dòng)過(guò)程結(jié)束，觀察起動(dòng)瞬間電流表的顯示值以與其它起動(dòng)方法作定性比較。3自耦變壓器降壓起動(dòng)按圖4-1接線。電機(jī)繞組為接法。a先把調(diào)壓器退到零位，合上電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使輸出電壓達(dá)110伏，斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，待電機(jī)停轉(zhuǎn)。b待電機(jī)完全停轉(zhuǎn)后，再合上電源開(kāi)關(guān)，使電機(jī)就自耦變壓器，降壓起動(dòng)，觀