电机实验指导书(电气10版)

1实验一单相变压器参数的测定一、实验目的通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。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、如何用实验方法测定变压器铁耗及铜耗。三、实验项目1、空载实验测取空载特性Uo=f（I0），Po=f（Uo）。2、短路实验测取短路特性Uk=f（Ik），Pk=f（Ik）。四、实验设备1、RTDJ03三相组式变压器2、RTZN07智能功率表、功率因数表3、RTZN08三相交流电流表4、RTZN09三相交流电压表五、实验方法1、空载实验（a）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3-1接线。被试变压器选用三相组式变压器RTDJ03中的一只作为单相变压器，其额定容量PN=77W，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。（b）将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。（c）合上交流电源总开关，按下“启动”按钮，便接通了三相交流电源。调节调压器旋钮，使变压器空载电压Uo=1.2UN，然后，逐次降低电源电压，在1.2-0.5UN的范围内，测取变压器的Uo、Io、Po。（d）测取数据时，U=UN点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据6-7组。（e）为了计算变压器的变比，在UN以下测取原边电压的同时测出副边电压，数据也记录于表3-1中。表3-12、短路实验（a）按下控制屏上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图3-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。（b）将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。（c）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN为止，在（0.2-1.1）IN范围内测取变压器的UK、IK、PK。序号实验数据计算数据Uo（V）Io（A）Po（W）UAX（V）COSΦ02图3-1空载实验接线图U0电源控制屏三相调压器输出WVV1U*I0P0Xx55VUAXV2A*WAaA电源控制屏三相调压器输出IKPK图3-2短路实验接线图WVXV1UKUA**Wxa（d）测取数据时，IK=IN点必须测，共测取资料5-6组记录于表3-2中。实验时记下周围环境温度（℃）表3-2序号实验数据计算数据UK（V）IK（A）PK（W）kcos123456本实验应在尽量短时间内完成，因为变压器的绕组很快就发热，使绕组电阻增大，读数产生偏差。六、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=UAX/Uax2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数3（1）绘出空载特性曲线U0=f（I0），P0=f（U0），COSΦ0=f（U）。式中：COSΦ0=PO/UOIO（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，并由下式算出激磁参数rm=PO/IO2Zm=UO/IOXm=√(Zm2-rm2)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）、COSΦK=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Φ（℃）时的短路参数。Z´K=UK/IKr´K=PK/IK2X´K=√(Zk2-rK2)折算到低压方ZK=Z´K/K2rk=r´K/K2XK=X´K/K2由于短路电阻rk随温度变化，因此，算出的短路电阻就按国家标准换算到基准工作温度75℃作时的阻值。rk75℃=rkΦ×（235.5+75）/（234.5+Φ）ZK75℃=√r2k75℃+X2K式中：234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228。计算短路电路电压（阻抗电压）百分数UK%=INZK75℃/UNⅹ100%UKr%=INrK75℃/UNⅹ100%UKX%=INXK/UNⅹ100%IK=IN时短路损耗PKN=I2Nrk75℃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“Г”型等效电路。实验二三相变压器的联接组一、实验目的掌握用实验方法判别变压器的联接组。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/△-11改为Y/△-5联接组。三、实验项目连接并判定以下联接组（1）Y/Y-12（2）Y/Y-64（3）Y/△-11（4）Y/△-5四、实验设备1、RTDJ04三相芯式变压器2、RTZN09三相交流电压表五、实验方法（1）Y/Y-12按图3-10接线。A、a两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的50%额定电压，测出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数字记录于表3-11中。根据Y/Y-12联接组的电动势相量图可知：UBb=UCc=（KL-1）UabUBc=Uab√(KL2-KL+1)KL=UAB/Uab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，则表示绕组连正确。图3-10Y/Y-12联接组表3-11（2）Y/Y-6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3-11所示。按前面方法测出电压UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将资料记录于表3-12中。根据Y/Y-6联接组的电动势相量图可得：UBb=UCc=（KL+1）UabUBc=Uab√(KL2+KL+1)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。表3-12实验数据计算数据UAB（V）Uab（V）UBb（V）UCc（V）UBC（V）KLUBb（V）UCc（V）UBc（V）实验资料计算资料UAB（V）Uab（V）UBb（V）UCc（V）UBc（V）KLUBb（V）UCc（V）UBc（V）bYyBV电源控制屏三相调压器输出(a)WCZzAcaUabUAXxa(b)cYbZXCBUAB5图3-11Y/Y-6联接图（3）Y/△-11按图3-12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，将资料记录于表3-13根据Y/△-11联接组的电动势相量可得UBb=UCc=UBc=Uab√(KL2-√3KL+1)若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc的数量与实测值相同，则绕组连接正确。图3-12Y/▲-11联接图表3-13实验资料计算资料UAB（V）Uab（V）UBb（V）UCc（V）UBC（V）KL=UAB/UabUBb（V）UCc（V）UBc（V）（4）Y/△-5将Y/△-11联接组的副方绕组首、末端的标记对调，如图3-13所示。实验方法同前，测取UAB、Uab、UBb、UCc和UBC，记录于表3-14中。(a)注：a、x；b、y；c、z与挂箱标号反Y电源控制屏三相调压器输出WVZC**BU*AXycz*b*aybxUabzcA(b)XZYCa*xUABB(a)电源控制屏三相调压器输出WCVBUAzZyYcaAbUabbxXa(b)XZcYCUABB6图3-13Y/▲-5联接组表3-14实验数据计算数据UAB（V）Uab（V）UBb（V）UCc（V）UBc（V）KL=UAB/UabUBb（V）UCc（V）UBc（V）根据Y/△-5联接组的电动势相量图可知：UBb=UCc=UBc=Uab√(KL2+√3KL+1)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。六、实验报告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。七、附录（变压器联接组校核公式）（设Uab=1UAB=KL）组别UBb=UCcUBcUBc/UBb12KL-1√(K2L-KL+1)11√(K2L-√3KL+1)√(K2L+1)12√(K2L-KL+1)√(K2L+KL+1)13√(K2L+1)√(K2L+√3KL+1)14√(K2L+KL+1)KL+115√(K2L+√3KL+1)√(K2L+√3KL+1)=16KL+1√(K2L+KL+1)17√(K2L+√3KL+1)√(K2L+1)18√(K2L+KL+1)√(K2L-KL+1)19√(K2L+1)√(K2L-√3KL+1)110√(K2L-KL+1)KL-1111√(K2L-√3KL+1)√(K2L-√3KL+1)=1(a)注：a、x；b、y；c、z与挂箱标号反电源控制屏三相调压器输出B**WCVZcYb*AUXabUabc*z*yAa*x(b)ZXYCUABB7实验四并励直流电动机一、实验目的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。二、预习要点什么是直流电动机的工作特性和机械特性？三、实验项目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)。四、实验设备1、RTZN02智能直流电压表、电流表2、RTZN12-1智能转矩、转速、功率表3、RTDJ09三相可调电阻器（90Ω）4、RTDJ10三相可调电阻器（900Ω）5、RTDJ32直流并励电机6、RTDJ45校正过直流电机7、RTDJ47-1电机导轨、旋转编码器五、实验线路及操作步骤图2-5直流并励电动机接线图A2TGVAIF42MG220V励磁绕组If2f2-励磁电源220V-电枢电源M13AIaV1A21Iff1并励绕组实验线路如图2-5所示。R1用RTDJ09的180Ω的阻值，Rf1用RTDJ10的1800Ω的阻值，R2选用DJ10的两个900Ω电阻的并联阻值，Rf2用DJ10的两个900Ω电阻的串联阻值。电动机选用RTDJ32直流并励电动机，RTDJ45校正过的直流电机作为电动机负载。按照实验一方法起动直流并励电动机。将电阻R1调到零，同时调节电枢电源电压值为220V，调节Rf2阻值，把If2调到100mA，再调节负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻Rf1，使电机满足额定值U=UN，I=IN（I为电机的输入电流，I=Ia+If1），n=nN，其励磁电流为额定励磁电流IfN，在保持U=UN和If=IfN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即将校正过的直流电机的负载电阻逆时针调到最大。测取电动机输入电流I，转速n和校正电机的转矩T2，共取6-7组资料，记录于表2-6中。8表2-6U=UN=VIf=IfN=ARa=Ω表中Ra对应于环境温度为0℃时电动机电枢回路的总电阻，可由实验室给出。六、实验报告由表2-6计算出Ia、P2和η，并绘出n、T2、n=f(Ia)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N.m，转速n的单位为r/min。电动机输入功率P1=UI电动机效率η=P2/P1ⅹ100%电动机电枢电流：Ia=I-IfN由工作特性求出转速变化率：△n=(n0-nN)/nNⅹ100%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，减小电枢端电压，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，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？实验三三相鼠笼式异步电动机的工作特性一、实验目的用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。二、预习要点异步电动机的工作特性指哪些特性？三、实验项目负载实验。四、实验设备1、RTDJ35三相鼠笼异步电动机2、RTDJ45校正过的直流电机y3、RTDJ47-1电机导轨`旋转编码器4、RTDJ10三相可调电阻器(900Ω)5、RTZN07三相功率功率因数表6、RTZN08智能存储式电流表7、RTZN09智能存储式电压表8、RTZN12-1智能转矩`转速`功率表五、实验线路及操作步骤测量接线图同图4－3。实验资料Ia（A）n(r/min)T2(N.m)计算资料I