西交電機實驗指導(dǎo)書電子版

1、實驗二 直流發(fā)電機實驗 一、實驗?zāi)康?1掌握用實驗方法測定直流發(fā)電機不同勵磁方式的運行特性。 2通過實驗觀察并勵發(fā)電機的自勵過程和自勵條件。 3了解不同勵磁方式對電機性能的影響。 二、實驗內(nèi)容 1求取他勵發(fā)電機的空載特性當，時，測取隨變化的關(guān)系曲線。 2求取他勵發(fā)電機的外特性當，時，測取隨變化的關(guān)系曲線。 3*。求取他勵發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性當，時，測取隨變化的關(guān)系曲線。 4求取并勵發(fā)電機的外特性當，勵磁回路所串電阻常數(shù)時，測取隨變化的關(guān)系曲線。 5*求取積復(fù)勵發(fā)電機外特性當，勵磁回路所串電阻常數(shù)時，測取隨變化的關(guān)系曲線。 三、實驗說明及操作步驟 1 他勵發(fā)電機 （1）他勵發(fā)電機的接線 按圖2-1接

2、線。圖中為 直流電動機，為直流發(fā)電機，其額定值為：，為渦流測功機，、及由聯(lián)軸器直接聯(lián)接（虛線所示）。電阻選用掛箱上的阻值為、電流為的可調(diào)電阻，作為直流并勵電動機的起動電阻。電阻選用掛箱上的阻值為、電流為的可調(diào)電阻，作為直流并勵電動機勵磁回路串接電阻。電阻選用掛箱上的阻值為（，即兩只串聯(lián)，再和兩只并聯(lián)的相串，實際接線為、端短接,、端短接, 、端接向開關(guān)）的可調(diào)電阻，作為發(fā)電機的負載電阻。電阻選用上的阻值為電阻，作為發(fā)電機的勵磁回路電阻，采用分壓器接法（實際接線為、端接開關(guān)，端接勵磁繞組一端，勵磁繞組另一端經(jīng)電流表接到電阻端）。直流電流表選用勵磁電源上的勵磁電流表（mA），直流電流表選用直流穩(wěn)壓電

3、源上的電樞電流表（A），直流電流表選用掛箱上的毫安表，直流電流表選用掛箱上的安培表，直流電壓表選用掛箱上的電壓表。 開關(guān)、選用掛箱上的、。圖2-1 直流他勵發(fā)電機接線圖 （2）空載特性 操作步驟如下： 打開開關(guān)、，電動機勵磁回路電阻調(diào)至阻值最小，電樞回路起動電阻調(diào)至阻值最大，發(fā)電機勵磁回路電阻調(diào)至輸出電壓最?。措娮柚底钚。┑奈恢?。 將掛箱上的紅色開關(guān)至“ON”位置，勵磁電流表、電樞電流表、電壓表紅色按鈕按下（即“ON”位置），發(fā)電機勵磁電流表選用量程檔(按鈕按下)，電樞電流表選用量程檔（按鈕按下），電壓表選用量程檔（按鈕按下）。注意：若量程選小了，則超量程報警器報警，紅色報警指示燈亮，主電源

4、自動切斷。這時可按超量程表的白色“復(fù)位”按鈕，去除報警聲，重新選擇量程。 將掛箱上的紅色開關(guān)至“ON”位置，“”開關(guān)合向下方，“轉(zhuǎn)速控制/轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)合向“轉(zhuǎn)速控制”端。 合上電源開關(guān)（實驗臺左側(cè)端面），主電源面板紅色指示燈亮，再按下綠色按鈕，綠燈亮，紅燈滅，電源接通。 合上直流電機勵磁電源開關(guān)（紅色開關(guān)至“ON”位置），再合上合上直流穩(wěn)壓電源開關(guān)（紅色開關(guān)至“ON”位置），觀察勵磁電流表讀數(shù)大小（若無讀數(shù)，切不可起動電動機），按下直流穩(wěn)壓電源上的白色“復(fù)位”按鈕，直流電動機起動。 調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源上的“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕，使電動機輸入電壓為（看直流穩(wěn)壓電源上的電壓表，內(nèi)部已接好），電動機電

5、樞回路起動電阻調(diào)至最小值，增加電動機磁場調(diào)節(jié)電阻，使發(fā)電機轉(zhuǎn)速達額定值，并在以后整個實驗過程中始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。 合上發(fā)電機勵磁電源開關(guān)，增加發(fā)電機磁場電阻，使發(fā)電機空載電壓達為止。在保持（調(diào)）條件下，從開始，單方向調(diào)節(jié)分壓器電阻，使發(fā)電機勵磁電流逐次減小，直至。每次測取發(fā)電機的空載電壓和勵磁電流，共取組數(shù)據(jù)，記錄于表2-1中。其中和兩點必須測取，并在 附近多測幾點。表2-1 空載實驗數(shù)據(jù) （3）外特性 操作步驟如下： 空載實驗完成后，把發(fā)電機負載電阻調(diào)到最大值，合上負載開關(guān)。 調(diào)出發(fā)電機的額定運行點，確定發(fā)電機的額定勵磁電流。其方法為：調(diào)節(jié)電動機的磁場調(diào)節(jié)電阻，使發(fā)電機的，調(diào)節(jié)發(fā)電機的

6、磁場調(diào)節(jié)電阻，使發(fā)電機的，調(diào)節(jié)發(fā)電機負載電阻（先減小串聯(lián)電阻到最小，再減小并聯(lián)電阻），使發(fā)電機的。注意：以上三個電阻的調(diào)節(jié)過程是互有影響的，必須互相配合反復(fù)調(diào)節(jié)才可調(diào)出。當發(fā)電機運行滿足、時，該點即為發(fā)電機的額定運行點，此時對應(yīng)的勵磁電流稱為額定勵磁電流。 在保持（調(diào)節(jié)）和不變（即不變）的條件下，逐次增加負載電阻（先增加并聯(lián)電阻，再增加串聯(lián)電阻），即減小發(fā)電機負載電流。從額定負載到空載運行點范圍內(nèi)，測取發(fā)電機的電壓和電流，共取組數(shù)據(jù)，記錄于表2-2?？蛰d點為斷開開關(guān)，其中額定點和空載點必測。表2-2 他勵外特性實驗數(shù)據(jù) （4）調(diào)節(jié)特性 操作步驟如下： 外特性實驗完成后，調(diào)節(jié)發(fā)電機的磁場調(diào)節(jié)電阻

7、，使發(fā)電機空載電壓為額定電壓，調(diào)節(jié)電動機磁場電阻，使發(fā)電機，合上負載開關(guān)。 減小負載電阻(減小方法同上)，逐次增加發(fā)電機輸出電流，同時相應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流，使發(fā)電機端電壓保持額定值，調(diào)節(jié)電動機磁場電阻，使發(fā)電機，從發(fā)電機的空載至額定電流范圍內(nèi)，測取發(fā)電機的輸出電流和勵磁電流，共取組數(shù)據(jù)，記錄于表2-3中。表2-3 調(diào)節(jié)特性實驗數(shù)據(jù) 2.并勵發(fā)電機 他勵發(fā)電機實驗完成后，需要關(guān)掉直流穩(wěn)壓電源開關(guān)停機，重新改接發(fā)電機部分接線。 （1）自勵過程 操作步驟如下： 按圖2-2接線。發(fā)電機端的為串勵繞組（積復(fù)勵時用），它通過開關(guān)控制其是否接入電樞回路。選用 上的（接端，即兩只串聯(lián)），并調(diào)至最大，打開開關(guān)

8、、，閉合開關(guān)（串勵繞組短接）。 將調(diào)至阻值最大，調(diào)至阻值最小，合上直流穩(wěn)壓電源開關(guān)和勵磁電源開關(guān)，按下“復(fù)位”按鈕，起動電動機。 將調(diào)至阻值最小，調(diào)節(jié)電動機磁場調(diào)節(jié)電阻，使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。 合上開關(guān)，逐漸減小觀察發(fā)電機電樞兩端的電壓，若電壓逐漸上升，說明滿足自勵條件，如果不能自勵建壓，將發(fā)電機勵磁回路的兩個端頭對調(diào)聯(lián)接即可。圖2-2 直流并勵發(fā)電機接線圖 （2）外特性 操作步驟如下： 在并勵發(fā)電機建壓后，調(diào)節(jié)負載電阻到最大，合上負載開關(guān)。 調(diào)節(jié)電動機的磁場調(diào)節(jié)電阻，發(fā)電機的磁場調(diào)節(jié)電阻 和負載電阻，使發(fā)電機的、（即發(fā)電機的額定運行點，調(diào)節(jié)方法同上）。 保持此時的值和不變的條件下，逐步減小負載電流

9、（即增大），直至（斷開），從額定到空載運行范圍內(nèi)，測取發(fā)電機的電壓和電流，共取組數(shù)據(jù)，記錄于表2-4中，其中額定點和空載點必測。 表2-4 并勵外特性實驗數(shù)據(jù) 常值 3復(fù)勵發(fā)電機 （1）積復(fù)勵和差復(fù)勵的判別 實驗線路仍為圖2-2。合上開關(guān) 將串勵繞組短接，使發(fā)電機處于并勵狀態(tài)運行，按上述并勵發(fā)電機外特性實驗方法，調(diào)節(jié)發(fā)電機的，。然后打開短路開關(guān)，在保持發(fā)電機， 和不變的條件下，觀察發(fā)電機端電壓的變化，若此時電壓升高即為積復(fù)勵，若電壓降低則為差復(fù)勵。如要把差復(fù)勵改為積復(fù)勵，對調(diào)串勵繞組接線端即可。 （2）積復(fù)勵發(fā)電機的外特性 實驗方法與測取并勵發(fā)電機的外特性相同。先將發(fā)電機調(diào)到額定運行點，在保持

10、此時的和不變的條件下，逐次減小發(fā)電機負載電流，直至。從額定負載到空載范圍內(nèi)，測取發(fā)電機的電壓和電流，共取組數(shù)據(jù)，記錄于表2-5中，其中額定點和空載點必測。表2-5 積復(fù)勵外特性實驗數(shù)據(jù) 常值 12 四、實驗報告 1根據(jù)空載實驗數(shù)據(jù)，作出空載特性曲線，由空載特性曲線計算被試電機的飽和系數(shù)和剩磁電壓的百分數(shù)。從曲線上求的方法如圖2-3所示：延長空載特性曲線的直線部分，與對應(yīng)于額定電壓的直線相交于點。因為的長度相當于勵磁電流產(chǎn)生的空載總磁勢，的長度相當于氣隙中的磁勢，則相當于鐵心部分的磁勢，故飽和系數(shù)為 2在同一張座標上繪出他勵、并勵和復(fù)勵發(fā)電機的三條外特性曲線。分別算出三種勵磁方式下的電壓調(diào)整率：

11、 并分析差異的原因。 3繪出他勵發(fā)電機調(diào)節(jié)特性曲線，分析在發(fā)電機轉(zhuǎn)速不變的條件下，為什么負載增加時，要保持端電壓不變，必須增加勵磁電流的原因。 五、思考題 1為什么直流電動機起動時，要把電樞回路所串電阻放在最大位置？而磁場回路所串電阻放在最小位置？ 2改變并勵直流電動機電源極性，電機轉(zhuǎn)向能否改變？ 3并勵發(fā)電機不能建立電壓有哪些原因？ 4在發(fā)電機電動機組成的機組中，當發(fā)電機負載增加時，為什么機組的轉(zhuǎn)速會變低？為了保持發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，應(yīng)如何調(diào)節(jié)？實驗三 直流他勵電動機實驗 一、實驗?zāi)康?1掌握用實驗方法測取直流他勵電動機的工作特性和機械特性。 2掌握直流他勵電動機的調(diào)速方法。 二、實驗內(nèi)容51 1

12、工作特性和固有機械特性 保持和不變，時，測取工作特性、及固有機械特性。 2調(diào)速特性 （1）改變電樞電壓調(diào)速 保持電動機不變，常數(shù)，測取。 （2）改變勵磁電流調(diào)速 保持，常數(shù)，時，測取。 3觀察能耗制動過程 三、實驗說明及操作步驟 1他勵直流電動機的工作特性和固有機械特性按圖3-4接線，圖中是編號為的直流電動機，其額定值為：，為渦流測功機，、由聯(lián)軸器直接聯(lián)接（虛線所示）。 電阻選用掛箱上的阻值為、電流為的可調(diào)電阻，作為直流并勵電動機的起動電阻，電阻選用掛箱上的阻值為、電流為的可調(diào)電阻，作為直流他勵電動機勵磁回路串接電阻。直流電流表選用勵磁電源上的勵磁電流表（mA），選用直流穩(wěn)壓電源上的電樞電流表

13、（A）。操作步驟如下：（1）將掛箱上的紅色開關(guān)至“ON”位置，“”開關(guān)合向上方，“轉(zhuǎn)速控制/轉(zhuǎn)距控制”選擇開關(guān)合向“轉(zhuǎn)矩控制”端，“轉(zhuǎn)距設(shè)定”旋鈕調(diào)至負載最?。茨鏁r針調(diào)到頭）。將電動機勵磁回路電阻調(diào)至阻值最小，電樞回路起動電阻調(diào)至阻值最大。 （2）合上電源開關(guān)（實驗臺左側(cè)端面），主電源面板紅色指示燈亮，再按下綠色按鈕，綠燈亮，紅燈滅。 （3）合上直流電機勵磁電源開關(guān)（紅色開關(guān)至“ON”位置），再合上直流穩(wěn)壓電源（紅色開關(guān)至“ON”位置），觀察勵磁電流表讀數(shù)大?。ㄈ魺o讀數(shù)，切不可起動電動機），按下直流穩(wěn)壓電源上的白色“復(fù)位”按鈕，直流電動機起動。 （4）調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源上的“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕，使

14、電動機輸入電壓為（看直流穩(wěn)壓電源上的電壓表，內(nèi)部已接好），電動機電樞回路起動電阻調(diào)至最小值，增加電動機磁場調(diào)節(jié)電阻，使電動機轉(zhuǎn)速達額定值。 （5）調(diào)出電動機的額定運行點，確定電動機的額定勵磁電流。其方法為：調(diào)節(jié)掛箱上的“調(diào)零”旋鈕使轉(zhuǎn)距輸出為零，然后調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕，使電動機電樞電流，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源上的“電壓調(diào)壓”旋鈕，使電動機的，調(diào)節(jié)電動機的磁場調(diào)節(jié)電阻，使電動機的。注意：以上三個額定值的調(diào)節(jié)過程是互有影響的，必須互相配合反復(fù)調(diào)節(jié)才可調(diào)出。當電動機的額定值，同時滿足時，其勵磁電流即為額定勵磁電流。（6）在保持，不變的條件下，逐次減小電動機的負載（調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕），在額定負載到空載

15、范圍內(nèi)，測取電動機電樞電流，轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩，共取組數(shù)據(jù)，記錄于表3-1中。 表中：電動機輸入電流，輸入功率，輸出功率，效率。表3-1 工作特性和固有機械特性實驗數(shù)據(jù) 實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù) 2調(diào)速特性 （1）改變電樞電壓的調(diào)速直流電動機起動后，將電阻調(diào)至零，按上述方法調(diào)出電動機的額定運行點，即電動機的，同時滿足，保持此時的值和不變，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源上的“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕，使電樞兩端電壓減小，測取電動機的電樞電壓、轉(zhuǎn)速和電樞電流，從至范圍內(nèi)，共取組數(shù)據(jù)，記錄于表3-2中。表3-2 改變電樞端電壓調(diào)速實驗數(shù)據(jù) （2）改變勵磁電流的調(diào)速直流電動機起動后,將電阻調(diào)至零，同時調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源上的“電壓調(diào)壓”旋鈕

16、使電動機，調(diào)節(jié)上的“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕使，調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻使，保持此時的值和值不變，逐次增加磁場電阻阻值，直至（約），每次測取電動機的、和，共取組數(shù)據(jù)，記錄于表3-3中。表3-3 改變勵磁電流調(diào)速實驗數(shù)據(jù) 3能耗制動按圖3-5接線，制動電阻選用上的電阻（接端，即兩只電阻串聯(lián)），的使用是為了看出電動機的自然停機狀態(tài)。首先將上的“”開關(guān)合向下方，然后將開關(guān)合向電樞電壓端，起動電阻調(diào)至阻值最大，其次合上勵磁電源開關(guān)和直流穩(wěn)壓電源開關(guān)，按下復(fù)位按鈕，起動直流電動機。 按照下列三種情況進行能耗制動操作： （1）起動電動機，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后將開關(guān)斷開，合向端，由于電樞開路，電機處于自由停機狀態(tài)，記錄自由停機所需時

17、間。 （2）起動電動機，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后將開關(guān)閉合，調(diào)至阻值最大，合向端，記錄停機所需時間。 （3）起動電動機，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后將開關(guān)閉合，調(diào)至（中間位置），合向端，記錄停機所需時間。 四、實驗報告 1由表3-1計算出、和，并繪出、及的特性曲線。 由工作特性曲線求出轉(zhuǎn)速變化率： 2繪出他勵電動機調(diào)速特性曲線和。分析在恒轉(zhuǎn)矩負載時兩種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點。 3能耗制動時間與制動電阻的阻值有什么關(guān)系？為什么？該制動方法有什么缺點？ 五、思考題 1他勵電動機的速率特性為什么是略微下降？是否會出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對電動機運行有何影響？ 2當電動機的負載轉(zhuǎn)矩和勵磁電流不

18、變時，減小電樞端電壓，為什么會引起電動機轉(zhuǎn)速降低？ 3當電動機的負載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么？實驗四 三相變壓器的參數(shù)測定實驗 一、實驗?zāi)康?1熟練掌握測取變壓器參數(shù)的實驗和計算方法。 2鞏固用瓦特表測量三相功率的方法。 二、實驗內(nèi)容 1記錄被試變壓器的主要銘牌數(shù)據(jù)。 2選擇實驗時的儀表和設(shè)備，并能正確接線和使用。 3測被試變壓器的電壓比。 4空載實驗 測取空載特性、和三條曲線。 5負載損耗實驗（短路實驗） 測取短路特性三條曲線。 三、實驗操作步驟 1三相變壓器的電壓比和變比的測定 在電力系統(tǒng)中大量使用的是三相變壓器，在研究聯(lián)結(jié)組和電力系統(tǒng)問題中，關(guān)于三相變

19、壓器的電壓比是指一次、二次側(cè)線電壓之比，用表示電壓比的大??；而分析電機原理（包含“電機學(xué)”）中的變壓器通常用的是單相變壓器，其一次、二次側(cè)的電壓之比，為一次、二次側(cè)的相電壓之比，亦即一、二次側(cè)匝數(shù)之比，為了方便，將此時的匝數(shù)之比稱為變比，用小寫字母表示其大小。和含義不盡相同。 例如： 對于接法時的三相變壓器 對于接法的三相變壓器具體操作步驟是：按圖42接線，電源經(jīng)開關(guān)S1、三相調(diào)壓器、開關(guān)S2接至高壓繞組，低壓繞組開路。首先將調(diào)壓器輸出調(diào)零，然后合上開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)外施電壓到高壓側(cè)額定值，測出高、低壓側(cè)的各線電壓。填入表41中。再將低壓繞組改接成三角形接法，重復(fù)上述步驟。圖4-2 Y/ Y

20、連接的變壓器測電壓比接線圖表41 三相變壓器電壓比測定聯(lián)接 () ()電壓比 () ()電壓比 ()()電壓比 電壓比 表中： 2空載實驗 實驗線路如圖4-3，為安全起見，將低壓側(cè)經(jīng)調(diào)壓器和開關(guān)接至電源，高壓側(cè)開路。本實驗要求電源頻率應(yīng)等于或接近被試變壓器的額定頻率，允許偏差規(guī)定不超過，三相電壓基本對稱，且電壓波形應(yīng)是實際正弦波。接線無誤后，調(diào)壓器輸出調(diào)零，閉合電源開關(guān)S1和S2，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電壓為低壓測額定電壓，記錄該組數(shù)據(jù)于表4-2中，然后逐次改變電壓，在（1.20.5）的范圍內(nèi)測量三相空載電壓、電流及功率，共測取79組數(shù)據(jù)，記錄于表4-2中。圖4-3 三相變壓器空載實驗接線圖表4-2

21、 空載實驗數(shù)據(jù) （低壓側(cè)）序號 記 錄 數(shù) 據(jù) 計 算 數(shù) 據(jù)UabUbcUca Ia Ib Ic P PU0I0U0*I0* P0cos0表中：為三相相電壓平均值；為三相相電流平均值；，；，。3負載損耗實驗（又叫短路實驗） 為安全和方便起見，一般將變壓器低壓側(cè)用較粗導(dǎo)線短路，高壓側(cè)通以低電壓。變壓器在額定電流時的短路電壓都很低，一般約為。按圖4-4接線無誤后，將調(diào)壓器輸出端可靠地調(diào)至零位。閉合開關(guān)S1和S2，監(jiān)視電流表指示，微微增加調(diào)壓器輸出電壓，使電流達到高壓側(cè)額定值，記錄該組數(shù)據(jù)于表4-3中。然后監(jiān)視電流的變化，緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出電壓，使短路電流在（1.10.5）的范圍內(nèi)，測量三相輸入電

22、流、三相功率和三相電壓，共記錄57組數(shù)據(jù)，填入表4-3中。圖4-4 三相變壓器負載損耗實驗接線圖表4-3 負載損耗實驗數(shù)據(jù)（高壓側(cè)）序號 記 錄 數(shù) 據(jù)計 算 數(shù) 據(jù) I I IUUU P PIP cos表中：為三相線電壓平均值；為三相線電流平均值； 。負載損耗實驗應(yīng)盡快進行，以免繞組發(fā)熱而引起電阻變化，從而給結(jié)果帶來誤差。負載損耗實驗后應(yīng)記錄被試變壓器周圍環(huán)境溫度，作為繞組實際溫度，以便將參數(shù)折合到。 四、實驗報告 1根據(jù)測電壓比的實驗數(shù)據(jù)計算被試變壓器的電壓比和變比的值。2分析被試變壓器的空載特性。（1）計算表4-2中各組數(shù)據(jù)的、和標么值。 （2）根據(jù)表4-2中計算數(shù)據(jù)作空載特性、和曲線。

23、 從曲線上找出額定電壓時的空載損耗、空載電流和功率因數(shù)，并求出空載電流的無功分量和有功分量 式中 （安） （3）計算出在額定電壓時的勵磁參數(shù) 根據(jù)以上數(shù)據(jù)的和以及額定電壓（或）計算由低壓側(cè)測出的勵磁參數(shù)，由于采用接法，計算公式為： 歸算到高壓側(cè)（設(shè)高壓線圈為原方） 計算短路阻抗和變壓器的銅耗 (1）計算表4-3中各組數(shù)據(jù)的、和 （2）根據(jù)表4-3中計算數(shù)據(jù)在同一座標上作出短路特性、和曲線。 （3）由曲線上查得時的短路電壓和短路損耗，計算短路參數(shù)，由于也是采用接法，計算公式為： （4）折合到基準工作溫度 設(shè)室溫為，則 式中實際環(huán)境溫度（即室溫）， 室溫下所得電阻值， 常數(shù)。銅線圈時=235 鋁線

24、圈時=228 （4）計算阻抗電壓 中小型電力變壓器的阻抗電壓僅為(38)%，其具體數(shù)值和允許偏差等規(guī)定均有具體標準。 根據(jù)四.2和四.3的變壓器參數(shù)計算可畫出被試變壓器近似（即“型”）等值電路圖。在電路中應(yīng)標出具體參數(shù)計算數(shù)值，并畫出各電壓、電流、電勢及它們的正方向。 五、思考題 1為什么變壓器額定電壓時的空載損耗被看作是變壓器本身的鐵耗? 和有無差別？ 2為什么變壓器額定電流時的短路損耗被認為是變壓器本身的銅耗？和有無差別？實驗五 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組與不對稱短路實驗 一、實驗?zāi)康?1掌握三相變壓器的極性測定方法。 2掌握校驗三相變壓器的聯(lián)結(jié)組的方法。 3研究三相變壓器不對稱短路。 4觀察分析

25、三相變壓器空載電流和電勢的波形。 二、實驗內(nèi)容 1測定三相變壓器相間和原副方的極性。1 連接并判定以下聯(lián)結(jié)組 (1) （即） (2) (即) (3) (即) (4) (即) (5) (即) (6) (即) 若被試變壓器不滿足形聯(lián)接的條件，以上內(nèi)容則只做內(nèi)容(1)、(2)、(3)、(4)，若滿足條件，則只做(1)、(3)、(5)、(6)。 3*. 不對稱短路 (1) （即）單相短路 (2) （即）兩相短路 4*. 測定聯(lián)接變壓器的零序阻抗。 5*. 分析觀察三相芯式和三相組式變壓器不同聯(lián)接方法時的空載電流和電勢波形。 三、實驗說明及操作步驟 1三相變壓器相間和高低壓側(cè)極性的測定普通三相雙繞組變壓

26、器12根引出線若雜亂排列，而無其它任何標號時，如何知道或標出某根引線屬于哪一側(cè)、哪一相，通過采用以下步驟來判定。 (1) 采用電橋或萬用表的電阻檔判定屬于同一線圈的兩個端頭，并測量每個線圈的電阻大小以判定高低壓繞組。暫定標記和。 (2) 測定高壓線圈的相間極性時，先設(shè)相標志正確，在兩端加低電壓（對于伏的雙繞組變壓器，加的電壓約為伏即可），如圖5-6所示，再用電壓表測量電壓和，若，說明相標記正確；若，說明相標記錯誤，應(yīng)將相標記互換。然后用同樣的方法判斷相標記，這時就應(yīng)在（或）加低電壓（約），在（或）相測電壓。(3) 同理，可測得低壓線圈的相間極性。 圖5-6 測定相間 圖5-7 三相變壓器測原

27、圖5-8 測原副邊極性 極性的接線圖 副邊極性接線圖 時的相量圖 (4) 測定同一鐵芯柱的兩個線圈，按圖5-7接線。原副方中性點用一根導(dǎo)線相連，對應(yīng)的相量圖如圖5-8，高壓線圈施加低電壓（約），測量，據(jù)相量圖知其中必有兩電壓（圖中為和）相等，而另一個電壓（圖中的）所處的那一相屬于同一鐵芯柱的線圈。同理可測得另外兩相線圈所在的鐵芯柱。(5) 測原副邊極性，接線圖同圖5-7，高壓線圈施加低電壓后，測出。若則與同相，說明原副邊極性相同。當時，表示和反相位，說明原副邊不同極性，則副線圈的標記和兩兩對調(diào)。 2. 校驗聯(lián)結(jié)組 (1) (即) 按圖5-9接線，圖中兩點用導(dǎo)線相連，說明相量圖的兩點重合，以便根

28、據(jù)幾何關(guān)系得出某聯(lián)結(jié)組的校核計算式（表5-1中的計算公式）。經(jīng)調(diào)壓器在原方施加額定電壓，測量電壓、，將數(shù)值填入表5-1的實測值欄。同時用電壓比（指原、副邊線電壓之比）代入表5-1中的對應(yīng)公式，算出的值填入計算值欄。如果測出的數(shù)值與計算值符合，表示線圈聯(lián)結(jié)組屬于表中所對應(yīng)的 圖 5-9 （即）聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組名稱。改變線圈接線，用同樣的方法測定以下五種聯(lián)結(jié)組：(2) （即) (3) （即) (4) （即) (5) （即) (6) （即)注：a.在聯(lián)接和聯(lián)結(jié)組時需將被試變壓器的副方線圈首末端的標號人為對調(diào)，即原為，原為，原為作為輸入端，原為，且將點和副方調(diào)換后的點（即原點）短接，方可進行測量。b.為避

29、免(3)和(4)的副方接錯而引起短路，可在副方三角形的任一開口處測量開口電壓，當電壓值接近零時，表示三角形接法正確。 c.對于和 (即和)聯(lián)結(jié)組，分別按照表5-1所對應(yīng)的線圈接線圖接線，其中原接在調(diào)壓器的輸出端。形連接的變壓器其副方要有兩套相同的三相繞組，再按圖分別接成和。同樣也要將原、副方的兩點短接。調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出到被試變壓器額定電壓后，測出電壓比并測量記錄于表5-1中，然后與對應(yīng)公式求得的結(jié)果相比較。注意：副方線電壓為形接法后的線電壓。 d.因該實驗要及時用表5-1中的公式來驗證對應(yīng)欄內(nèi)的測量值，故每一組同學(xué)要帶一只計算器以便于實驗。 3*三相變壓器的不對稱短路 圖5-10 單相短路 圖5

30、-11 兩相短路 圖5-12 測定零序阻抗 接線圖 接線圖 線路圖 （1）聯(lián)接的單相短路接線如圖5-10所示，調(diào)壓器輸出調(diào)零后，合上電源開關(guān)S1、S2，逐漸增加變壓器外施電壓至副方短路電流接近額定值為止。測取此時副方短路電流和原方三相電流及三相電壓，數(shù)據(jù)填入表5-2。表5-2 不對稱短路數(shù)據(jù) 短路類型 單相短路兩相短路 （2）聯(lián)接兩相短路用(1)的同樣方法按圖5-11接線測取聯(lián)接的兩相短路，所測數(shù)據(jù)也填入表5-2。注意：以上內(nèi)容(1)、(2)可用三相芯式變壓器測，也可用三相組式變壓器測。 4*測定聯(lián)接的變壓器的零序阻抗接線如圖5-12所示。即將被試變壓器的副邊三相繞組按順序串聯(lián)，通以單相電流，

31、這時流入各相繞組的電流大小相等，相位相同，相當于三相零序電流。首先將調(diào)壓器輸出電壓調(diào)在零的位置，然后合上電源開關(guān)S1、S2，逐漸增加調(diào)壓器輸出電壓，使零序電流在和兩點時，記錄零序電壓、電流和功率，填入表5-3。對于三相組式變壓器，由于三相磁路獨立而互不相關(guān)，故可用其中一臺單相變壓器的空載實驗來測定。表5-3 零序阻抗測定數(shù)據(jù) 序 號 (A) (W) (V) 1 2 5*. 分別觀察三相變壓器不同聯(lián)接方法、不同鐵芯結(jié)構(gòu)時的空載電流和電勢波形 該實驗內(nèi)容可通過指導(dǎo)教師的演示或觀看電機實驗的“系列電教片”中關(guān)于“三相芯式和組式變壓器不同聯(lián)接方法時的空載電流和電勢波形”，讓學(xué)生在實驗課中用“電機學(xué)”的

32、知識邊看邊分析、聯(lián)接時，并在外施電壓為時所觀察到的幾種情況下的空載電流、副方相電勢、線電勢的波形。該實驗也可作為個別同學(xué)的選做實驗。實驗操作情況如下述： (1) 聯(lián)接接線如圖5-13所示，三相變壓器作聯(lián)接（開關(guān)S3打開時）。為阻值較小的串聯(lián)電阻，在上面引出空載電流信號。電源電壓經(jīng)開關(guān)S1、調(diào)壓器和S2接至變壓器高壓側(cè)，在外施電壓為和三種情況下，用示波器觀察空載電流、副邊相電勢和線電勢（圖中對應(yīng)于和），并記錄波形形狀。 (2)聯(lián)接 接線同上，當開關(guān)S3閉合后，原邊即為接法。重復(fù)前面過程，觀察空載電流、相電勢和線電勢的波形，并記錄其形狀。(3) 聯(lián)接接線如圖5-14所示,當副方繞組不構(gòu)成閉合三角形

33、時，即開關(guān)S3斷開，調(diào)節(jié)原方電壓至額定值，用示波器觀察原方相電勢波形及副方開口三角形電壓波形。閉合開關(guān)S3，則副方繞組接成三角形，調(diào)節(jié)原方電壓到額定值，觀察原邊相電勢波形及副邊三角形內(nèi)部諧波電流及其波形。更換被試變壓器（若原來為芯式現(xiàn)應(yīng)改為組式），對上述內(nèi)容作適當重復(fù)，并作分析對比。 圖5-13 觀察和聯(lián)接三相 圖5-14 聯(lián)接三相變壓器的 變壓器空載電流和電勢波形 電勢、電流和開口電壓波形 四、實驗報告要求 1將計算的各聯(lián)結(jié)組的值填入表5-1中，并與實際測量值比較。2不對稱短路電流的計算值 （1）單相短路 副方電流 原方電流（忽略勵磁電流） 式中為原、副方相電壓之比。以上計算值與實測值比較，

34、并簡要分析二者差別之原因。討論聯(lián)接三相組式變壓器能否單相負載運行。（2）兩相短路 副方電流 原方電流（忽略勵磁電流） 式中仍為原、副方相電壓之比。把計算值與實測值作簡要分析比較。 每相零序阻抗的計算 式中的是根據(jù)表5-3中取兩次測量的平均值而得，分別為變壓器的零序阻抗、電阻和電抗。 分析三相芯式與組式變壓器零序阻抗不同的原因。將不同鐵芯結(jié)構(gòu)和不同聯(lián)接方法時三相變壓器的空載電流和電勢波形（例如，正弦波或接近正弦波形、尖頂波、平頂波等）填入表5-4，并作簡要分析。表5-4 空載電流和電勢波形 聯(lián)接 被測物理量 組 式 芯 式 組 式 芯 式 組 式 芯 式空載電流相電壓線電壓 五、思考題 1如何根

35、據(jù)三相變壓器聯(lián)結(jié)組標號畫出對應(yīng)的相量圖和接線圖。 2說明校核聯(lián)結(jié)組的具體方法。 3為什么三相組式變壓器的三次諧波電勢比芯式的要大？ 4如何用示波器觀察三相變壓器的電流波形？ 5為什么三相組式變壓器比的三相芯式變壓器的中點移動大？ 6檢查三相變壓器聯(lián)結(jié)組別時，為什么必須臨時將、兩端點短接？若短接線內(nèi)部斷線會怎么樣？ 7“”與“”聯(lián)結(jié)組別電壓相等時能否并聯(lián)？實驗八 三相異步電動機工作特性和參數(shù)測定實驗 一、實驗?zāi)康?1掌握三相異步電動機直接負載和空載、堵轉(zhuǎn)實驗方法。 2用空載、堵轉(zhuǎn)實驗數(shù)據(jù)，求出異步電動機每相等效電路中各個參數(shù)。 二、實驗內(nèi)容 1用測功機作負載，測出三相異步電動機的工作特性。 2空

36、載實驗，測出空載特性曲線 3堵轉(zhuǎn)實驗，測出堵轉(zhuǎn)特性曲線 4從空載實驗和堵轉(zhuǎn)實驗中求出和等參數(shù)。 三、實驗說明和操作步驟 記錄本小組實驗機組的銘牌數(shù)據(jù)。 每次實驗，應(yīng)從所求測量值的上限開始讀數(shù)，然后逐漸減小測量值，這樣求得的整條曲線，其溫度比較均勻，減小因溫度不同帶來的誤差。 1直接負載法求取異步電動機的工作特性 測功機說明： 在實驗室中用測功機直接加負載的方法有以下兩種： 渦流測功器作異步電動機的負載，這種機組只要調(diào)節(jié)渦流測功器的勵磁電流，就能調(diào)節(jié)異步電動機負載的大小，負載轉(zhuǎn)矩可以直接從測功器的刻度板上讀得（本實驗的刻度單位為公斤力·米）。 以電動測功機作異步電動機的負載，這種測功機

37、是將一臺直流發(fā)電機改裝成的。它的定子可以在兩個支柱上左右擺動，加負載時將電動測功機接成他勵發(fā)電機，電樞發(fā)出的直流電消耗在電阻箱上（也可以饋向直流電網(wǎng)），同時定子擺動一個角度，可以通過指針讀出轉(zhuǎn)矩（公斤力·米）。 負載實驗是在定子上施加額定電壓和額定頻率的情況下進行的，接線如圖8-8所示，（a）為渦流測功器線路，（b）為電動測功機線路。 操作步驟: （1）按圖接線，記錄被試電機額定電壓、額定電流值。 （2）調(diào)壓器輸出電壓調(diào)至零，無錯誤后合上開關(guān)S1、S2，升高調(diào)壓器輸出電壓起動異步電動機。并將電壓調(diào)至額定值。 （3）將測功機勵磁回路單相調(diào)壓器輸出調(diào)至0位置（逆時針到底）。 （4）保持電

38、動機外加電壓不變，通過調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器改變整流電路的輸入電壓，從而改變了整流電路的輸出電壓，即改變了測功機的勵磁電流，調(diào)節(jié)電動機的負載。在范圍內(nèi)均勻測取點，每次記錄三相電流、三相功率和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。數(shù)據(jù)填入表8-1內(nèi)。圖 8-8 三相異步電動機負載實驗接線圖表8-1 負載實驗數(shù)據(jù) 伏 序 號 記 錄 數(shù) 據(jù) 計 算 數(shù) 據(jù) 表中的單位為公斤·米；為三相電流平均值(安)；。 2. 空載實驗空載實驗就是在電動機軸上不帶負載時，定子繞組上施加額定頻率的三相對稱電壓，然后通過調(diào)壓器，調(diào)節(jié)定子繞組上的電壓，在不同電壓下測取三相，接線同圖8-8。空載實驗可以作出空載特性曲線，利用空載實驗數(shù)據(jù)從空載功

39、率中分離出鐵耗和機械損耗，進而計算出。 操作步驟如下： （1）先將調(diào)壓器輸出電壓調(diào)至零，測功機不加勵磁，使電動機處于空載狀態(tài)。 （2）合上電源開關(guān)S1、S2，逐漸升高電壓，起動電動機并將電壓調(diào)至額定值。（3）調(diào)節(jié)電動機的電壓，由逐漸減少到可能達到的最低電壓（即電流回升時的電壓，此時電壓很低，磁場很弱，電機為了克服一定的空載力矩，轉(zhuǎn)差率會增大，轉(zhuǎn)子電流亦隨之增大，從而引起定子電流的回升，此電壓值約為左右）。讀取三相空載電壓、電流、功率，共取79點，記錄填入表8-2。表8-2 空載實驗數(shù)據(jù)（）序 號 記 錄 數(shù) 據(jù) 計 算 數(shù) 據(jù) 表中為三相線電壓平均值；為三相電流平均值；。3 堵轉(zhuǎn)實驗（短路實驗

40、）堵轉(zhuǎn)實驗時電流很大，為了使電流不致過大，應(yīng)降低電源電壓進行?？刂贫罗D(zhuǎn)電流以下，電壓約在以下。 堵轉(zhuǎn)實驗可以測取堵轉(zhuǎn)特性和等效電路中和等參數(shù)。事先檢查轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，然后堵住轉(zhuǎn)子。實驗線路與空載時相同。 操作步驟如下： （1）用螺栓堵住轉(zhuǎn)子（即），調(diào)壓器輸出電壓調(diào)到零位置。 （2）合上電源開關(guān)S1、S2，以堵轉(zhuǎn)電流為準，觀察電流表，慢慢升高電壓，在額定電流左右（此時電壓大約100伏左右）觀察儀表工作是否正常。調(diào)節(jié)外施電壓，使電流升到，迅速讀取三相電流、功率、電壓，從大約之間均勻測取57點，記錄填入表8-3。此實驗動作要迅速，因為此時電機不轉(zhuǎn)，散熱條件差，防止電機繞組過熱。電壓允許只測一相值。 （

41、3）實驗完畢立即斷開電源，將堵轉(zhuǎn)的螺栓取掉，以便以后的實驗正常進行。注意：記錄室溫及定子每相冷態(tài)電阻值。表8-3 短路實驗數(shù)據(jù) （）序號 記 錄 數(shù) 據(jù) 計 算 數(shù) 據(jù) 表中為三相線電壓平均值；為三相電流平均值；。 四、實驗報告 1根據(jù)表8-1數(shù)據(jù)，在同一座標紙上畫出工作特性曲線 2根據(jù)表8-2數(shù)據(jù)畫出空載特性曲線 3根據(jù)表8-3數(shù)據(jù)畫出堵轉(zhuǎn)特性曲線4從空載和堵轉(zhuǎn)實驗中求出等效電路各參數(shù) （1）根據(jù)室溫時的冷態(tài)電阻值，換算到基準工作溫度75時的定子每相電阻。 式中為室溫時的冷態(tài)電阻 （2）分出鐵耗和機械耗，用公式（8-2）求出各點的，作曲線，從曲線中查得額定電壓時的鐵耗和機械耗數(shù)值，用公式（8

42、-3）求出。 （3）由堵轉(zhuǎn)曲線中查得時的數(shù)值，按公式（8-11）求得歸算到定子邊的轉(zhuǎn)子電阻和定轉(zhuǎn)子不飽和電抗和。按公式（8-4）求出。 （4）作出T型等效電路圖 五、思考題 1容量略大一些的異步電機，測量定子電阻時為什么一定要用雙臂電橋。 2從工作特性曲線形狀來說明異步電機輕載運行的不經(jīng)濟原因。 3空載損耗中轉(zhuǎn)子繞組的損耗為什么可以略去不計。 4實驗中異步電動機空載電流約占額定電流的百分之幾，為什么要比變壓器空載電流大得多。實驗十 三相同步發(fā)電機的運行實驗 一、實驗?zāi)康?1學(xué)會三相同步發(fā)電機對稱運行時穩(wěn)態(tài)參數(shù)的測量。 2掌握三相同步發(fā)電機對稱運行時運行特性的測量方法。 二、實驗內(nèi)容 1空載實驗

43、 在，的條件下，測取空載特性曲線。2三相穩(wěn)態(tài)短路實驗 在，的條件下，測取三相穩(wěn)態(tài)短路特性曲線。3零功率因數(shù)特性 在，的條件下，測取純感性負載特性曲線。4外特性 在，和條件下，測取外特性曲線。5調(diào)節(jié)特性 在，條件下，測取調(diào)節(jié)特性曲線。 三、實驗說明及操作步驟 接線說明：實驗線路如圖10-3。圖中為直流電動機，作原動機用。被試電機為三相凸極式同步電機，其額定值為：，。為渦流測功機。、同步電機、由聯(lián)軸器直接聯(lián)接（虛線所示）。電阻選用掛箱上的阻值為（接、端，即兩只串聯(lián)）、電流為的可調(diào)電阻，作為直流并勵電動機的起動電阻。電阻選用掛箱上的阻值為、電流為的可調(diào)電阻，作為直流并勵電動機勵磁回路串接電阻。 三相

44、電阻選用掛箱上的3只阻值為（，即兩只串聯(lián)）的可調(diào)電阻，接成型負載，作為同步發(fā)電機的負載電阻。實際接線為：、端短接，、端接向開關(guān)。 三相電感選用掛箱上的3只可調(diào)電感，作為同步發(fā)電機的電感負載。實際接線為：、端短接，、端接向開關(guān)。 直流電流表選用勵磁電源上的勵磁電流表（mA），選用直流穩(wěn)壓電源上的電樞電流表（A）。 同步發(fā)電機定子回路的電壓表、電流表、功率表選用主控屏左側(cè)的交流電壓表、電流表、功率表。 開關(guān)、選用掛箱上的、。 1空載實驗操作步驟如下：（1）儀表量程選擇 將主控屏左側(cè)的交流電壓表、電流表、功率表的紅色開關(guān)至“ON”位置。各儀表的量程選擇為：若各表的“自動/手動”按鈕選擇“自動”（即紅

45、色按鈕按下位置），那么各表量程選擇按鈕（白色）可不選擇；若選擇“手動”（即紅色按鈕彈出位置），那么應(yīng)選擇各表量程。本次實驗各表量程選擇為：電流表選用量程檔（按鈕按下），電壓表選用量程檔（按鈕按下），功率表選用量程檔和量程檔。 將掛箱上的紅色開關(guān)至“ON”位置,“”開關(guān)合向下方，“轉(zhuǎn)速控制/轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)合向“轉(zhuǎn)速控制”端。注意：若量程選小了，則超量程報警器報警，紅色報警指示燈亮，主電源自動切斷。這時可按超量程表的白色“復(fù)位”按鈕，去除報警聲，重新選擇量程。（2）空載狀態(tài) 打開開關(guān)、，電動機勵磁回路電阻調(diào)至阻值最小，電樞回路起動電阻調(diào)至阻值最大。圖 10-3 同步發(fā)電機實驗接線圖（3）接通電

46、源 合上電源開關(guān)（實驗臺左側(cè)端面），主電源面板紅色指示燈亮，再按下綠色按鈕，綠燈亮，紅燈滅，電源接通。（4）起動直流電動機 合上直流電機勵磁電源開關(guān)（紅色開關(guān)至“ON”位置），再合上直流穩(wěn)壓電源（紅色開關(guān)至“ON”位置），觀察勵磁電流表讀數(shù)大?。ㄈ魺o讀數(shù)，切不可起動電動機），按下直流穩(wěn)壓電源上的白色“復(fù)位”按鈕，直流電動機起動。（5）保持轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源上的“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕，使直流電動機輸入電壓為，調(diào)節(jié)電動機電樞回路起動電阻，使電機轉(zhuǎn)速達到同步發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速，并在以后整個實驗過程中始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。（6）測空載數(shù)據(jù) 合上同步電機勵磁電源開關(guān)（紅色開關(guān)至“ON”位置），在保持（調(diào)）條

47、件下，單方向增加同步電機勵磁電源輸出（調(diào)節(jié)“電流調(diào)節(jié)”旋鈕），即增加同步發(fā)電機勵磁電流，由至發(fā)電機空載電壓升高到，測取發(fā)電機的空載電壓和勵磁電流，測取組數(shù)據(jù)，記錄于表10-1上升欄中。再單方向減小同步發(fā)電機勵磁電流，直至，測取發(fā)電機的空載電壓和勵磁電流，測取組數(shù)據(jù)，記錄于表10-1下降欄中。其中和兩點必須測取，并在 附近多測幾點。 注：a.空載實驗完成后，可不停機進行以下實驗。 b.由于三相電壓對稱，故可只記錄一相電壓值。表10-1 空載實驗數(shù)據(jù) 上升下降 在用實驗方法測定同步發(fā)電機的空載特性時，由于轉(zhuǎn)子磁路中剩磁情況的不同，當改變勵磁電流從零到某一最大值，再反過來由某一最大值減小到零時將得到上升和下降的兩條不重合曲線，如圖10-4。兩條曲線的出現(xiàn)，反映了鐵磁材料中的磁滯現(xiàn)象。測定參數(shù)時使用下降曲線，其最高點取，如剩磁電壓較高，可延伸曲線的直線部分使與橫軸相交，則交點的橫坐標絕對值應(yīng)作為校正量，在所有實驗測得的勵磁電流數(shù)據(jù)上加上此值，即得到通過原點的校正曲線，如圖10-5。 圖10-4 空載特性曲線 圖10-5 空