电机与变压器实验指导书

实验一单相变压器的空载和短路实验一、实验目的（1）学习并掌握单相变压器参数的实验测定方法；（2）根据单相变压器的空载和短路实验数据，计算其等值参数。二、实验内容及说明1、实验内容：（1）测变压器变比0201/UUK（2）测极性：用直流感应法。（3）空载实验1）测量当一次侧（低压边）加电压nUU101,二次侧开路时的空载电流01I、功率0P及二次侧开路电压0U2）测空载特性)(0101IfU。（4）短路实验将二次侧短路，测量当一次侧（高压边）通入电流NKII1时的短路电压KU、功率KP及室温。2、内容说明：（1）空载实验通常将高压侧开路，由低压侧通电进行测量。因变压器空载时功率因，数很低，故应采用低功率因数瓦特表。因变压器空载阻抗很大，故电压表应接在电流表外侧，如图1所示。以减少测量误差。（2）空载实验应将低压侧短路，由高压侧通电进行测量。因变压器短路阻抗很小，故测量时电流表应接在电压表的外侧，如图2所示。三、试验线路及操作步骤1．测变压器变比如图所示，电源经调压器TZ接变压器低压线圈，高压线圈开路，合上开关QS,将低压线圈所接电压调至电压的50％左右，测量低压线圈电压UO1及高压线圈电压UO2(对应不同的输入电压)，共取读数三组并记录于表A1-1中。2．测变压器极性线路如图所示，现任意假定一次侧、二次测绕组的极性，并用1U1、2U2表示一次侧绕组首尾端；用2U1、2U2表示二次侧绕组首尾端。在开关合上瞬间，根据仪表的偏转方向，判断变压器的同名端。3.空载实验（1）按图所示接好实验线路，低压线圈通过调压器接于电源，高压线圈开路；并经老师确认无误。（2）调节调压器使变压器一次侧电压为零，然后合上开关QS,并调节调压器使其输出电压等于变压器额定电压UO1=U1N,记下此时的空载电流IO1、空载损耗P0和二次侧电压U02的值。（3）调节调压器使变压器一次侧电压为UO1=(1.1-1.2)U1N,然后逐步降低电压UO1，直至UO1=0为止。此过程中，共测取7组或8组数据，并记录于表A1-2中，每次测量UO1、IO1的值（注意在UO1=U1N附近多测量几点），作空载曲线。然后断开电源开关QS。4.短路实验（1）按图所示接好实验线路，高压侧通过调压器接于电源，低压侧短路，且电流表接于电压表外侧；并经老师确认无误。（2）现将调压器置于输出电压为零的位置，然后合上开关QS,监视电流表，缓慢加大调压器输出电压，直至高压侧电流达到变压器的额定电流I1N为止。（3）记录IK=I1N时的短路损耗PK、短路电压UK及室温。（4）将调压器输出电压降至零，然后拉下电源开关QS。四、试验结果记录及处理a)变比测定序号U01(V)U02(V)k123变压比：K=U01/U02=_____V。（取平均值）2.空载实验数据记录（1）当U01=U1N=____V,时I01=_____AP0=_____WU01=____VU01（V）I01(V)(2)根据上表数据作空载特性曲线。（3）额定电压时的空载参数计算：阻抗：Z/m=U01/I01=U1N/I01电阻：r/m=P0/I201感抗：x=因为空载试验是在低压侧通电作出的，应折合高压侧，即：Zm=K2Z/mrm=K2r/mXm=K2x/m3.短路实验时数据记录及计算（1）IK=I1N=_____________A,UK=___________VPK=____________V室温＝___________（2）计算短路参数：ZK=UK/IK=UK/I1NrK=PK/I2=PK/I2INxK=22KKrZ五、注意事项a)实验中按图接好实验线路后，必须经老师检查认可，方可动手操作。b)合开关通电前，一定要注意将调压器手柄置于输出电压为零的位置，注意高阻抗和低阻抗仪表的布置。c)短路实验时，操作、读数应尽量快，以免温升对电阻产生影响。d)遇异常情况，应立即断开电源，处理好故障后，再继续实验。实验二三相变压器的极性和连接组的测定一、实验目的（1）学习并掌握用实验测定三相变压器绕组极性的方法；（2）学习用实验方法确定三相变压器的连接组别。二、实验内容（1）测定三相变压器的极性，用电压表测定三相芯式变压器的一次侧、二次侧极性与三相绕组的首和尾。（2）连接并校核三相变压器的Y、y0连接组。（3）连接并校核三相变压器的Y、d11连接组。三、实验线路及操作步骤1、测定三相变压器的一次侧、二次侧极性与三相绕组的首和尾（1）首先用万用表电阻挡测量12个出线端间通断情况及电阻大小，找出三相高压线圈。暂定标记1U1、1V1、1W1、1U2、1V2、1W2。（2）测定相间极性按图接线，将1V1、1W2两点用导线相连，在U相施加低电压（约50％UN）,用电压表测出U1V1,IV2、U1W1,U1W2及U1V1,U1W1,若U1V1,U1W1＝U1V1,U1V2--U1W1,U1W2,则标记正确；U1V1,U1W1＝U1V1,U1V2＋U1W1,U1W2,则标记错误，应把V、W相中任一相的端点标记互换（如将1V1、1V2换成1V2、1V1）。用同样的方法，在V相施加低电压，决定U、W相间极性，测定三相高压线圈相互间极性后，把它们的首、末端做正式标记。（3）测定每相一次侧、二次侧绕组极性，暂定低压线圈三相标记为2U1、2V1、2W1、2U2、2V2、2W2,然后按图A2-2接线，将1W2、2W2用导线相连，在W相的1W1和1W2之间施加低电压（约50%UN）,测出电压U1W1、2W1、U1W1、1W2、U2W1、2W2,若U1W1、2W1＝U1W1、1W2—U2W1、2W2，则说明标记正确；若U1W1、2W1＝U1W1、1W2＋U2W1、2W2，则说明标记错误，应将标记2W1、2W2对调。同理，其他两项也可以此法定出。测定后，按国家标准规定，把低压线圈各项、首末端做出正式标记。2．对Y、y0连接组的数据测定（1）按图将变压器接成Y、y0连接组，并经确认。（2）将1U1、2UI两端用导线连接起来，在高压线圈中施加三相低电压（约50%UN），测量电压UIU11V1、U2U12V1、U1V12V1、U1W12W1、U1V12W1，并记录于下表中测量值校核值UIU11V1U2U12V1U1V12V1U1W12W1U1V12W1U1V12V1U1W12W1U1V12W13.对Y、d11连接组的数据测定（1）按图将变压器接成Y、d11连接组，并经确认。（2）将1U1、2UI两端用导线连接起来，在高压线圈中施加三相低电压（约50%UN），测量电压UIU11V1、U2U12V1、U1V12V1、U1W12W1、U1V12W1，并记录于下表中测量值校核值UIU11V1U2U12V1U1V12V1U1W12W1U1V12W1U1V12V1U1W12W1U1V12W1四、实验结果记录及处理1、对Y、y0连接组的记录及校核值计算Y、y0连接组线电压之比为K=U1U11V1/U2U12V1，则由向量图可得校核公式：U1V12V1=U1W12W1=（K-1）U2U12V1U1V12W1=12KKU2U12V1五、注意事项（1）按规定完成接线后，必须经老师检查，确认无误后，方可进行下一步操作。（2）合闸通电前，调压器一定要置于输出电压为零的位置。（3）实验时，外加电压不能太低，以免读数误差过大。（4）若遇异常情况，应立即切断电源，排除故障后，再通电实验。实验三三相异步电动机的启动一、实验目的（1）学习并掌握三相笼型异步电动机常用的几种启动方法；（2）粗略测量各种启动方法启动电流的大小；（3）学习三相绕线式异步电动机的启动方法。二、实验内容及说明（1）三相笼型异步电动机的直接启动只适用于小型电动机，直接启动时其启动电流达额定电流的4—7倍。（2）笼型异步电动机的Y-△启动只适用于正常运行时定子绕组接成△形的电动机，Y-△启动时，定子绕组上电压降到额定电压的1/3倍；启动电流降到直接△启动的1/3倍。实验中可用380V、Y接法的异步电动机进行模拟操作测试，但这时应用调压器将电压降至220V后，才能进行Y-△启动试验。（3）用自耦变压器可对三相异步电动机进行降压启动试验，一般专做启动用的自耦变压器均备有两种抽头，其电压分别为额定电压的65％和85％，可视具体情况选用。（4）转子回路串电阻启动是三相绕线式异步电动机常用的启动方法，它的主要优点是既可降低启动电流，又可增大启动转矩。三、实验线路及操作步骤1，直接启动（1）按图所示直接启动线路图接好实验线路，并经老师确认无误。（2）合上开关QS，电动机通电直接启动，观察并记录启动瞬间启动电流的大小（因电流表指针偏转时有惯性，故所测启动电流只是近似值）。（3）拉下开关QS，然后重复（2）（3）操作两次（注意，再次启动前必须让电动机完全停止转动，然后进行再次启动，否则测量值会偏小），并记录启动电流的大小，取三次直接启动电流的平均值作为直接启动的电流值。2，Y-△启动（1）按图接好实验线路，检查确认无误。（2）先合上开关QS1，再将开关QS2合至“Y”位（则电动机接成Y形启动），同时观察启动瞬间启动电流的大小并记录于下表中。待电机转速升至将近额定值时，将开关QS2迅速由“Y”合向“△”位，使电机正常运行。（3）断开开关QS2，然后重复启动两次，分别将启动电流记录于下表中。取三次启动电流的平均值作为Y-△启动时的启动电流。Y-△启动△直接启动序号启动电流平均值启动电流123（4）先将QS2合至“△”位，然后合上QS1（则电动机在△形接法下直接启动），同时观察启动瞬间启动电流的大小，并记录于上表中。3、自耦变压器降压启动（1）按图所示接好实验线路，经检查确认无误。（2）先合上开关QS2至1位，再合上开关QS1（则电动机降压启动），同时观察并记录启动电流大小。（3）迅速将QS2由1位合至2位，则电动机全压正常运行。4、绕线式异步电动机转子串电阻启动（1）按图所示接好实验线路，检查确认无误。（2）将Rst置于电阻最大的位置，然后合上开关QS，同时观察启动电流大小。（3）逐步调节Rst直至Rst=0，则电动机进入稳态运行。（4）将Rst置于最大值的一半位置，重复启动操作，并注意观察启动瞬间电流大小（此时启动电流应比步骤（2）时为大）。（5）拆除线路，整理现场。四、实验结果记录及处理（1）直接启动电流记录Ist1=＿＿A，Ist2=＿＿A，Ist3=＿＿A，其平均值为：3321IstIstIstIst＿＿A。（2）Y-△启动实验数据及平均值。（3）自耦变压器降压启动的启动电流为Ist=＿＿A。（4）绕线式异步电动机转子串电阻启动记录：当电阻Rst为最大时，启动电流为Ist=＿＿A；当电阻Rst为最大的一半时，启动电流为Ist=＿＿A。五、注意事项（1）启动电流的测量时间很短，读数时应迅速、准确。（2）实验时启动次数不易过多。（3）遇异常情况时，迅速断开电源开关，处理故障后，再继续实验。实验四三相异步电动机的反转和制动一、实验目的（1）学习并掌握三相异步电动机反转的方法；（2）学习三相异步电动机能耗制动的方法，观察其制动效果；（3）比较三相异步电动机的自然停车与能耗制动停车的快慢。二、实验内容及说明（1）三相异步电动机反转是通过改变三相电源的相序实现的，实际操作中是将电动机三相绕组的任意两个出线端与电源接线对换。（2）三相异步电动机能耗制动是当电动机脱离交流电源后，在任意两相定子绕组中通入直流电源，在气隙中形成一个恒定磁场，惯性运动的转子在这个恒定磁场作用下产生感应电流，并产生一个制动性质的电磁力矩，使电动机迅速制动。注意观察直流电流大小改变时，对电动机制动效果的影响。三、实验线路及操作步骤按图接好实验线路，经老师检查允许后，依下列步骤操作。1、三相异步电动机的反转（1）将开关QS1断开，然后将QS2合至1位，再合上QS1，则电动机通电启动。观察并记录电机旋转方向于下表，然后断开QS1使电动机停转。1未改变接线时的转向作＿＿时针转动2对调U1、V1两端连线后的转向作＿＿时针转动3对调V1、W1两端连线后的转向作＿＿时针转动（2