電機及其拖動基礎實訓

《電機及其拖動基礎實訓》課程教學大綱

課程編號：0220252

課程名稱:電機及其拖動基礎實訓學時：30學時學分：

適用專業(yè)：電氣自動化技術、計算機控制技術課程性質：專業(yè)技能訓練課

先修課程：電工基礎、或電工學、電機及拖動基礎

一、實訓目的：

通過電機實訓課程，加深對《電機及拖動基礎》等相關課程知識的理解，鞏固和提高應用學過的理論與專業(yè)知識，為學好理論課提供感性知識。目標是使學生掌握電機運行、定期維護的基本知識，正確掌握常用的與電機運行、維護相關的工具、儀表、儀器的使用，對學生進行電機使用與維修操作的必需的基本技能的訓練，使學生獲得電機運行、維護、修理實際操作的基本技能，培養(yǎng)學生的觀察能力，動手能力，分析解決實際問題的能力。同時培養(yǎng)學生高度的安全意識、責任意識；嚴謹求是的科學態(tài)度，理論聯(lián)系實際的工作作風。

二、實訓內容及基本要求：（一）基本要求：

1.進一步掌握安全用電知識、安全操作規(guī)程及電氣設備的安全檢查，熟悉常用工具及其正確的使用方法。

2.了解常見電動機的種類、單相與三相電動機的基本原理結構、使用和維護知識；

3.熟悉電機鐵心材料、導線材料和絕緣材料的種類、規(guī)格、性能及其選用；4.熟悉電機修理常用設備與工具，并能正確使用；

5.初步掌握小型異步電動機的拆裝、清洗、重繞、嵌線、絕緣處理工藝操作方法；

6.初步掌握小型異步電動機修理后的質量檢驗與測試方法；

7.了解小型直流電機電樞繞組和換向器的結構及其修理工藝。

（二）實訓內容：

實訓一：入門指導熟悉單相與三相電機及其所用材

1．電機的種類、單相與三相異步電機的基本原理、結構、使用和維護；2．機鐵心材料、導線材料和絕緣材料的種類、規(guī)格、性能及其選用。實訓二：單相與三相異步電機的使用和維護；1．單相與三相異步電機的正確使用與操作；

2．單相與三相異步電機的異常狀態(tài)判斷、故障原因鑒別與分析以及迅速排除的操作；

實訓三：小型異步電動機的拆裝

1．電機修理常用設備與工具的使用及安全技術；2．小型異步電動機的拆裝、工藝操作方法；3．小型異步電動機的維修技術要求。實訓作業(yè)：

1．小型異步電動機的維修測量；

2．小型異步電動機的拆裝、清洗、重繞、嵌線和絕緣處理。實訓四：小型異步電動機定子的拆換

1．電機修理常用設備與工具的使用及安全技術；2．小型異步電動機的維修技術要求。

3．小型異步電動機定子的裝配、清洗、重繞、嵌線、絕緣處理工藝操作方法；

實訓五：小型異步電動機的維修后的質量檢驗與測試。1.小型異步電動機的維修后的質量檢驗項目與方法；2.小型異步電動機的測試方法及儀器儀表的使用；3.小型異步電動機常見故障的處理分析方法。4.電機的維修和電樞組修理；維修后的質量檢驗。實訓六：編寫實訓報告、電機實訓結業(yè)考核三、教學安排、方式及說明：

《電機實訓》課以示范為手段，以實操訓練為主，配合課堂講解，教師作必要的指導，由學生獨立完成實訓報告。

本課題總學時為30學時，學時分配表是一種推薦方案，學過程中可以對內容次序和課時分配作適當的調整。課時分配表

課題入門指導單相與三相異步電機的使用和維護小型異步電動機的拆裝小型異步電動機定子的拆換講解學時實操課時44214報告要求實訓完成后要求全面、準確、認真、整齊的書寫實訓總結報告小型異步電動機的維修后的質量檢驗與測試總結報告、考核合計四、考核方式：

3024考核形式可采用大型綜合實習報告并結合平時的出勤情況、實習表現進行考核。其中，實習報告占50%，實習出勤、表現占50%。

五、推薦教材及參考資料：建議選用教材：《電機實訓教材》六、課程負責人：李永忠

大綱編寫：編寫日期：大綱審定：審定日期：大綱審核：審核日期：

年月年月年月

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電機與拖動基礎實驗指導書

目錄

實驗一認識實驗-----------------------------------2實驗二直流并勵電動機-------------------------------6實驗三直流串勵電動機-------------------------------10實驗四實驗五實驗六實驗七實驗八實驗九

單相變壓器-----------------------------------13三相變壓器-----------------------------------20三相三繞組變壓器-----------------------------27三相鼠籠異步電動機的工作特性----------------30三相異步電動機的起動與調速（綜合性實驗）------38三相同步發(fā)電機的運行特性--------------------42實驗一認識實驗

一．實驗目的

1．學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。

2．認識在直流電機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等組件及使用方法。3．熟悉他勵電動機（即并勵電動機按他勵方式）的接線、起動、改變電機方向與調速的方法。二．預習要點

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。2．直流他勵電動機起動時，為什么在電樞回路中需要串聯(lián)起動變阻器？不連接會產生什么嚴重后果？

3．直流電動機起動時，勵磁回路連接的磁場變阻器應調至什么位置？為什么？若勵磁回路斷開造成失磁時，會產生什么嚴重后果？

4．直流電動機調速及改變轉向的方法。三．實驗項目

1．了解MEL系列電機系統(tǒng)教學實驗臺中的直流穩(wěn)壓電源、渦流測功機、變阻器、多量程直流電壓表、電流表、毫安表及直流電動機的使用方法。

2．用伏安法測直流電動機和直流發(fā)電機的電樞繞組的冷態(tài)電阻。3．直流他勵電動機的起動，調速及改變轉向。四．實驗設備及儀器

1．MEL系列電機系統(tǒng)教學實驗臺主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）2．電機導軌及測功機、轉速轉矩測量（MEL-13）或電機導軌及校正直流發(fā)電機

3．直流并勵電動機M03

4．220V直流可調穩(wěn)壓電源（位于實驗臺主控制屏的下部）5．電機起動箱（MEL-09）。

6．直流電壓、毫安、安培表（MEL-06）。五．實驗說明及操作步驟

1．由實驗指導人員講解電機實驗的基本要求，實驗臺各面板的布置及使用方法，注意事項。

2．在控制屏上按次序懸掛MEL-13、MEL-09組件，并檢查MEL-13和渦流測功機的連接。

3．用伏安法測電樞的直流電阻，接線原理圖見圖1-1U：可調直流穩(wěn)壓電源

R：3000Ω磁場調節(jié)電阻（MEL-09）

V：直流電壓表（MEL-06）A：直流安培表（MEL-06）

M：直流電機電樞（1）經檢查接線無誤后，逆時針調節(jié)磁場調節(jié)電阻R使至最大。直流電壓

圖1-1測電樞繞組直流電阻接線圖表量程選為300V檔，直流安培表量程選為2A檔。（2）按順序按下主控制屏綠色“閉合”按鈕開關，可調直流穩(wěn)壓電源的船形開關以及復位開關，建立直流電源，并調節(jié)直流電源至220V輸出。調節(jié)R使電樞電流達到0.2A（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機旋轉，測量無法進行，如果此時電流太小，可能由于接觸電阻產生較大的誤差），迅速測取電機電樞兩端電壓UM和電流Ia。將電機轉子分別旋轉三分之一和三分之二周，同樣測取UM、Ia，填入表1-1。

（3）增大R（逆時針旋轉）使電流分別達到0.15A和0.1A，用上述方法測取六組數據，填入表1-1。

取三次測量的平均值作為實際冷態(tài)電阻值Ra=

Ra1Ra2Ra3。3表1-1室溫℃序號UM（V）Ia（A）R（Ω）123表中Ra1=（Ra11+Ra12+Ra13）/3Ra2=（Ra21+Ra22+Ra23）/3Ra3=（Ra31+Ra32+Ra33）/3

（4）計算基準工作溫度時的電樞電阻

由實驗測得電樞繞組電阻值，此值為實際冷態(tài)電阻值，冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的電樞繞組電阻值：

Raref=Ra235ref

235aRa平均（Ω）Raref（Ω）Ra1Ra2Ra11Ra12Ra13Ra21Ra22Ra23Ra31Ra32Ra33Ra3式中Raref換算到基準工作溫度時電樞繞組電阻。（Ω）

Ra電樞繞組的實際冷態(tài)電阻。（Ω）θ

ref

基準工作溫度，對于E級絕緣為75℃。

θa實際冷態(tài)時電樞繞組的溫度。（℃）4．直流儀表、轉速表和變阻器的選擇。

直流儀表、轉速表量程是根據電機的額定值和實驗中可能達到的最大值來選擇，變阻器根據實驗要求來選用，并按電流的大小選擇串聯(lián)，并聯(lián)或串并聯(lián)的接法。

（1）電壓量程的選擇

如測量電動機兩端為220V的直流電壓，選用直流電壓表為300V量程檔。（2）電流量程的選擇。

因為直流并勵電動機的額定電流為1.1A，測量電樞電流的電表可選用2A量程檔，額定勵磁電流小于0.16A，測量勵磁電流的毫安表選用200mA量程檔。

（3）電機額定轉速為1600r/min，若采用指針表和測速發(fā)電機，則選用1800r/min量程檔。若采用光電編碼器，則不需要量程選擇。

（4）變阻器的選擇

變阻器選用的原則是根據實驗中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定。在本實驗中，電樞回路調節(jié)電阻選用MEL-09組件的100Ω/1.22A電阻，磁場回路調節(jié)選用MEL-09的3000Ω/200mA可調電阻。5．直流電動機的起動R1：電樞調節(jié)電阻（MEL-09）Rf：磁場調節(jié)電阻（MEL-09）

M：直流并勵電動機M03：G：渦流測功機

IS：電流源，位于MEL-13，由“轉矩設定”電位器進行調節(jié)。實驗開始時，將MEL-13“轉速控制”和“轉矩控制”選擇開關板向“轉矩控制”，“轉矩設定”電位器逆時針旋到底。U1：可調直流穩(wěn)壓電源U2：直流電機勵磁電源

V1：可調直流穩(wěn)壓電源自帶電壓表

V2：直流電壓表，量程為300V檔，位于MEL-06A：可調直流穩(wěn)壓電源自帶電流表mA：毫安表，位于直流電機勵磁電源部。

（1）按圖1-2接線，檢查M、G之間是否用聯(lián)軸器聯(lián)接好，電機導軌和MEL-13

的連接線是否接好，電動機勵磁回路接線是否牢靠，儀表的量程，極性是否正確選擇。

（2）將電機電樞調節(jié)電阻R1調至最大，磁場調節(jié)電阻調至最小，轉矩設定電位器（位于MEL-13）逆時針調到底。

（3）開啟控制屏的總電源控制鑰匙開關至“開”位置，按次序按下綠色“閉合”按鈕開關，打開勵磁電源船形開關和可調直流電源船形開關，按下復位按鈕，此時，直流電源的綠色工作發(fā)光二極管亮，指示直流電壓已建立，旋轉電壓調節(jié)電位器，使可調直流穩(wěn)壓電源輸出220V電壓。

（4）減小R1電阻至最小。6．調節(jié)他勵電動機的轉速。

（1）分別改變串入電動機M電樞回路的調節(jié)電阻R1和勵磁回路的調節(jié)電阻Rf

（2）調節(jié)轉矩設定電位器，注意轉矩不要超過1.1N.m，以上兩種情況可分別觀察轉速變化情況

7．改變電動機的轉向

將電樞回路調節(jié)電阻R1調至最大值，“轉矩設定”電位器逆時針調到零，先斷開可調直流電源的船形開關，再斷開勵磁電源的開關，使他勵電動機停機，將電樞或勵磁回路的兩端接線對調后，再按前述起動電機，觀察電動機的轉向及轉速表的讀數。六．注意事項

1．直流他勵電動機起動時，須將勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf調到最小，先接通勵磁電源，使勵磁電流最大，同時必須將電樞串聯(lián)起動電阻R1調至最大，然后方可接通電源，使電動機正常起動，起動后，將起動電阻R1調至最小，使電機正常工作。

2．直流他勵電機停機時，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵磁電源。同時，必須將電樞串聯(lián)電阻R1調回最大值，勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf調到最小值，給下次起動作好準備。

3．測量前注意儀表的量程及極性，接法。七．實驗報告

1.畫出直流并勵電動機電樞串電阻起動的接線圖。說明電動機起動時，起動電阻R1和磁場調節(jié)電阻Rf應調到什么位置？為什么？

2.增大電樞回路的調節(jié)電阻，電機的轉速如何變化？增大勵磁回路的調節(jié)電阻，轉速又如何變化？

3.用什么方法可以改變直流電動機的轉向？

4.為什么要求直流并勵電動機磁場回路的接線要牢靠？

實驗二直流并勵電動機

一.實驗目的

1.掌握用實驗方法測取直流并勵電動機的工作特性和機械特性。2.掌握直流并勵電動機的調速方法。二.預習要點

1.什么是直流電動機的工作特性和機械特性？2.直流電動機調速原理是什么？三.實驗項目

1.工作特性和機械特性

保持U=UN和If=IfN不變，測取n、T2、n=f(Ia)及n=f(T2)。2.調速特性

(1)改變電樞電壓調速

保持U=UN、If=IfN=常數，T2=常數，測取n=f(Ua)。(2)改變勵磁電流調速

保持U=UN，T2=常數，R1=0，測取n=f(If)。(3)觀察能耗制動過程四．實驗設備及儀器

1．MEL系列電機教學實驗臺的主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）。

2．電機導軌及渦流測功機、轉矩轉速測量（MEL-13）或電機導軌及編碼器、轉速表。

3．可調直流穩(wěn)壓電源（含直流電壓、電流、毫安表）4．直流電壓、毫安、安培表（MEL-06）。5．直流并勵電動機。

6．波形測試及開關板（MEL-05）。7．三相可調電阻900Ω（MEL-03）。五．實驗方法

1．并勵電動機的工作特性和機械特性。實驗線路如圖1-6所示U1：可調直流穩(wěn)壓電源

R1、Rf：電樞調節(jié)電阻和磁場調節(jié)電阻，位于MEL-09。mA、A、V2：直流毫安、電流、電壓表（MEL-06）G：渦流測功機

IS：渦流測功機勵磁電流調節(jié)，位于MEL-13。

a．將R1調至最大，Rf調至最小，毫安表量程為200mA，電流表量程為2A檔，

電壓表量程為300V檔，檢查渦流測功機與MEL-13是否相連，將MEL-13“轉速控制”和“轉矩控制”選擇開關板向“轉矩控制”，“轉矩設定”電位器逆時針旋到底，打開船形開關，按實驗一方法起動直流電源，使電機旋轉，并調整

電機的旋轉方向，使電機正轉。

b．直流電機正常起動后，將電樞串聯(lián)電阻R1調至零，調節(jié)直流可調穩(wěn)壓電源的輸出至220V，再分別調節(jié)磁場調節(jié)電阻Rf和“轉矩設定”電位器，使電動機達到額定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此時直流電機的勵磁電流If=IfN（額定勵磁電流）。

c．保持U=UN，If=IfN不變的條件下，逐次減小電動機的負載，即逆時針調節(jié)“轉矩設定”電位器，測取電動機電樞電流Ia、轉速n和轉矩T2，共取數據7-8組填入表1-8中。

表1-8U=UN=220VIf=IfN=AKa=Ω實驗數據計算數據2．調速特性

（1）改變電樞端電壓的調速

a．按上述方法起動直流電機后，將電阻R1調至零，并同時調節(jié)負載，電樞電壓和磁場調節(jié)電阻Rf，使電機的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，記錄此時的T2=N.m

b．保持T2不變，If=IfN不變，逐次增加R1的阻值，即降低電樞兩端的電壓Ua，R1從零調至最大值，每次測取電動機的端電壓Ua，轉速n和電樞電流Ia，共

7

Ia（A）n（r/min）T2（N.m）P2（w）P1（w）η（%）△n（%）取7-8組數據填入表1-9中。

表1-9If=IfN=A,T2=N.mUa（V）Ia（A）n（r/min）（2）改變勵磁電流的調速a．直流電動機起動后，將電樞調節(jié)電阻和磁場調節(jié)電阻Rf調至零，調節(jié)可調直流電源的輸出為220V，調節(jié)“轉矩設定”電位器，使電動機的U=UN，Ia=0.5IN，記錄此時的T2=N.m

b．保持T2和U=UN不變，逐次增加磁場電阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次測取電動機的n、If和Ia，共取7-8組數據填寫入表1-10中。

表1-10U=UN=220V，T2=N.m

n（r/min）If（A）Ia（A）(3)能耗制動按圖1一7接線U1：可調直流穩(wěn)壓電源R1、Rf：直流電機電樞調節(jié)電阻和磁場調節(jié)電阻（MEL-09）

RL：采用MEL-03中兩只900Ω電阻并聯(lián)。S：雙刀雙擲開關圖1-7直流并勵電動機能耗制動接線圖（MEL-05）

a．將開關S合向“1”端，R1調至最大，Rf調至最小，起動直流電機。b．運行正常后，從電機電樞的一端撥出一根導線，使電樞開路，電機處于自由停機，記錄停機時間。

c．重復起動電動機，待運轉正常后，把S合向“2”端記錄停機時間。d．選擇不同RL阻值，觀察對停機時間的影響。六．實驗報告

1.由表1-8計算出P2和η，并繪出n、T2、η=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲線。電動機輸出功率

P2=0.105nT2

式中輸出轉矩T2的單位為Nm，轉速n的單位為r／min。電動機輸入功率P1=UI電動機效率η=

P2×100％P1電動機輸入電流I=Ia+IfN

由工作特性求出轉速變化率：Δn=

nOnNnN×100％

2.繪出并勵電動機調速特性曲線n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒轉矩負載時兩種調速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調速方法的優(yōu)缺點。

3．能耗制動時間與制動電阻RL的阻值有什么關系？為什么？該制動方法有什么缺點？七．思考題

1.并勵電動機的速率特性n=f(Ia)為什么是略微下降？是否會出現上翹現象？為什么？上翹的速率特性對電動機運行有何影響？

2.當電動機的負載轉矩和勵磁電流不變時，減小電樞端壓，為什么會引起電動機轉速降低？

3.當電動機的負載轉矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉速的升高，為什么？

4.并勵電動機在負載運行中，當磁場回路斷線時是否一定會出現“飛速”？為什么？

實驗三直流串勵電動機

一．實驗目的

1.用實驗方法測取串勵電動機工作特性和機械特性。2.了解串勵電動機起動、調速及改變轉向的方法。二．預習要點

1.串勵電動機與并勵電動機的工作特性有何差別。串勵電動機的轉速變化率是怎樣定義的？

2.串勵電動機的調速方法及其注意問題。三．實驗項目

1.工作特性和機械特性

在保持U=UN的條件下，測取n、T2、η=f(Ia)以及n=f(T2)。2.人為機械特性

保持U=UN和電樞回路串入電阻R1=常值的條件下，測取n=f(T2)。3.調速特性

(1)電樞回路串電阻調速

保持U=UN和T2=常值的條件下，測取n=f(Ua)。(2)磁場繞組并聯(lián)電阻調速

保持U=UN、T2=常數及R1=0的條件下，測取n=f(If)。四．實驗設備及儀器

1．MEL系列電機教學實驗臺主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）2．電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（MEL-13）3．可調直流穩(wěn)壓電源（含直流電壓、毫安、安倍表）4．直流電壓、毫安、安倍表（MEL-06）5．三相可調電阻器900Ω（MEL-04）6．波形測試及開關板（MEL-05）7．直流串勵電動機（M02）五．實驗線路及操作步驟實驗線路如圖1-8所示。U1：可調直流穩(wěn)壓電流V1、V2：直流電壓表，分別位于直流電源和MEL-06

A1、A2：直流電流表，分別位于直流電源和MEL-06

R1、Rf：分別采用MEL-04

圖1-8直流串勵電動機接線圖兩只90Ω電阻相串聯(lián)。

M：直流串勵電動機M02G：渦流測功機

IS：測功機可調勵磁電源，位于MEL-13，通過航空插座和測功機相連。開關S選用MEL-05

1．串勵電動機的工作特性和機械特性。

a．由于串勵電動機不允許空載起動，所以測功機“轉矩設定”電位器順時針轉過一定角度，即給串勵電動機施加一定負載（MEL-13的開關設置同實驗三）

b．調節(jié)直流串勵電動機M的電樞串聯(lián)起動電阻R1和磁場調節(jié)電阻Rf到最大值，斷開開關S，按實驗一方法起動直流電源，并觀察轉向是否正確。

c．電機運轉后，調節(jié)R1至零，調節(jié)可調直流穩(wěn)壓電源使電動機的電樞電壓U=UN=220V，同時調節(jié)測功機“轉矩設定”電位器，使電機電樞電流I=1.2IN。

d．在保持U1=UN的條件下，逐次減小負載直至n＜1.5nN為止，每次測取I、N、T2，共取6-7組數據填入表1-10中。

表1-10U1=UN=220V

Ia（A）實驗數據n（r/min）T2（N.m）計算P2（w）數據η（%）e．若要在實驗中使串勵電動機M停機，須將電樞回路的串聯(lián)起動電阻R1調回到最大值，斷開直流電源。

2．測取電樞串電阻后的人為機械特性。

a．按前述方法起動串勵電動機M后，調節(jié)可調直流穩(wěn)壓電源至220V，并同時調節(jié)串入電樞的電阻R1和測功機“轉矩設定”電位器旋鈕，使電機的電樞電流I=IN，轉速n=0.8nN。

b．保持此時的R1不變和U=UN，逐次減小電動機的負載，直至n≤1.5nN為止，每次測取U2、I、n、T2，共取6-7組數據填入表1-11中。

表1-11U=UN=220VR1=常值實驗數據U2（V）Ia（A）11

n（r/min）T2（N.m）計算P2（w）數據η（%）3．調速特性（1）電樞回路串電阻調速

a．按前述方法電動機帶負載起動后，將R1調至零。同時調節(jié)可調直流穩(wěn)壓電源和測功機“轉矩設定”電位器旋轉，使U1=UN=220V，I≈IN，記錄此時電動機的n=r/min，I=A，T2=N.m

b．在保持U1=UN以及T2不變的條件下，逐次增加R1阻值，每次測n、I、U2，共取6-7組數據，填入表1-12中。

表1-12U1=UN=220V，T2=N.mn（r/min）I（A）U2（V）（2）磁場繞組并聯(lián)電阻調速a．合上電源前，打開開關S，分別將R1和Rf調至最大值。b．電機帶負載起動后，調節(jié)R1至零，合上開關S。

c．調節(jié)可調直流穩(wěn)壓電源使U1=UN=220V，T2=0.8TN，記錄此時電動機的N、I、If、T2。

d．在保持U=UN及T2不變的條件下，逐次減小Rf阻值，注意Rf不能短接，直至n≤1.5nN為止。每次測取n、I、If，共取6-7組數據后，填入表1-13中。

表1-13U=UN=220V，T2=N.mn（r/min）I（A）If（A）

六．實驗報告

1.繪出直流串勵電動機的工作特性曲線n、T2、η=f(Ia)。2.在同一張座標紙上繪出串勵電動機的自然和人為機械特性。

3.繪出串勵電動機恒轉矩兩種調速的特性曲線。試分析在U=UN和T2不變條件下調速時的電樞電流變化規(guī)律。比較兩種調速方法的優(yōu)缺點。七．思考題

1.串勵電動機為什么不允許空載和輕載起動？

2.磁場繞組并聯(lián)電阻調速時，為什么不允許并聯(lián)電阻調至零？

12

實驗四單相變壓器

一．實驗目的

1.通過空載和短路實驗測定變壓器的變比和參數。2.通過負載實驗測取變壓器的運行特性。二．預習要點

1.變壓器的空載和短路實驗有什么特點？實驗中電源電壓一般加在哪一方較合適？

2.在空載和短路實驗中，各種儀表應怎樣聯(lián)接才能使測量誤差最�。�3.如何用實驗方法測定變壓器的鐵耗及銅耗。三．實驗項目

1.空載實驗測取空載特性UO=f(IO)，PO=f(UO)。2.短路實驗測取短路特性UK=f(IK)，PK=f(I)。3.負載實驗(1)純電阻負載

保持U1=U1N，cos2=1的條件下，測取U2=f(I2)。(2)阻感性負載

保持U1=U1N，cos2=0.8的條件下，測取U2=f(I2)。四．實驗設備及儀器

1．MEL系列電機教學實驗臺主控制屏（含交流電壓表、交流電流表）2．功率及功率因數表（MEL-20或含在主控制屏內）

3．三相組式變壓器（MEL-01）或單相變壓器（在主控制屏的右下方）4．三相可調電阻900Ω（MEL-03）5．波形測試及開關板（MEL-05）6．三相可調電抗（MEL-08）五．實驗方法1．空載實驗實驗線路如圖2-1主控制屏三相交流電源輸出圖2-1空載實驗接線圖變壓器T選用MEL-01三相組式變壓器中的一只或單獨的組式變壓器。實驗時，變壓器低壓線圈2U1、2U2接電源，高壓線圈1U1、1U2開路。

A、V1、V2分別為交流電流表、交流電壓表。具體配置由所采購的設備型號不同由所差別。若設備為MEL-I系列，則交流電流表、電壓表為指針式模擬表，量程可根據需要選擇；若設備為MEL-II系列，則上述儀表為智能型數字儀表，量程可自動也可手動選擇。儀表數量也可能由于設備型號不同而不同。若電壓表只有一只，則只能交替觀察變壓器的原、副邊電壓讀數，若電壓表有二只或三只，則可同時接上儀表。

W為功率表，根據采購的設備型號不同，或在主控屏上或為單獨的組件（MEL-20或MEL-24），接線時，需注意電壓線圈和電流線圈的同名端，避免接錯線。

a．在三相交流電源斷電的條件下，將調壓器旋鈕逆時針方向旋轉到底。并合理選擇各儀表量程。

變壓器T額定容量PN=77W，U1N/U2N=220V/55V，I1N/I2N=0.35A/1.4A

b．合上交流電源總開關，即按下綠色“閉合”開關，順時針調節(jié)調壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U0=1.2UN

c．然后，逐次降低電源電壓，在1.2~0.5UN的范圍內；測取變壓器的U0、I0、P0，共取6~7組數據，記錄于表2-1中。其中U=UN的點必須測，并在該點附近測的點應密些。為了計算變壓器的變化，在UN以下測取原方電壓的同時測取副方電壓，填入表2-1中。

e．測量數據以后，斷開三相電源，以便為下次實驗作好準備。表2-1序號1234567

實驗數據U0（V）I0（A）PO（W）U1U1。1U2計算數據cos22．短路實驗實驗線路如圖2-2。（每次改接線路時，都要關斷電源）主控制屏三相交流電源輸出圖2-2短路實驗接線圖實驗時，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，選擇方法同空載實驗。a．斷開三相交流電源，將調壓器旋鈕逆時針方向旋轉到底，即使輸出電壓為零。

b．合上交流電源綠色“閉合”開關，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0.5~1.1IN范圍內測取變壓器的UK、IK、PK，共取6~7組數據記錄于表2-2中，其中I=IK的點必測。并記錄實驗時周圍環(huán)境溫度（℃）。

表2-2室溫θ=℃序號123456實驗數據U（V）I（A）P（W）計算數據cosk3．負載實驗實驗線路如圖2-3所示。

變壓器T低壓線圈接電源，高壓線圈經過開關S1和S2，接到負載電阻RL和電

主控制屏三相交流電源輸出圖2-3負載實驗接線圖抗XL上。RL選用MEL-03的兩只900Ω電阻相串聯(lián)，XL選用MEL-08。開關S1、S2采用MEL-05的雙刀雙擲開關，電壓表、電流表、功率表（含功率因數表）的選擇同空載實驗。（1）純電阻負載a．未上主電源前，將調壓器調節(jié)旋鈕逆時針調到底，S1、S2斷開，負載電阻值班財到最大。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=55Vc．在保持U1=UN的條件下，合下開關S1，逐漸增加負載電流，即減小負載電阻RL的值，從空載到額定負載范圍內，測取變壓器的輸出電壓U2和電流I2。

d．測取數據時，I2=0和I2=I2N=0.35A必測，共取數據6~7組，記錄于表3-3中。

表3-3cos2=1U1=UN=55V序號1U2（V）I2（A）234567（2）阻感性負載（cos2=0.8）（選做）a．用電抗器XL和RL并聯(lián)作為變壓器的負載，S1、S2打開，電阻及電抗器調至最大，即將變阻器旋鈕和調壓器旋鈕，逆時針調到底。

b．合上交流電源，調節(jié)電源輸出使U1=U1N

c．合上S1、S2，在保持U1=U1N及cos2=0.8條件下，逐漸增加負載，從空載到額定負載的范圍內，測取變壓器U2和I2，共測取數據6-7組記錄于表3-4中，其中I2=0和I2=I2N兩點必測。

表3-4cos2=0.8U1=U1N=55V

序號1U2（V）I2（A）

2316

456六．注意事項

1.在變壓器實驗中，應注意電壓表、電流表、功率表的合理布置。2.短路實驗操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化。七．實驗報告1.計算變比

由空載實驗測取變壓器的原、副方電壓的三組數據，分別計算出變比，然后取其平均值作為變壓器的變比K。

K=U1u1.1U2／U2u1.2u22.繪出空載特性曲線和計算激磁參數

(1)繪出空載特性曲線UO=f(IO)，PO=f(UO)，cosO=f(UO)。式中：cosoPOUOIO

(2)計算激磁參數

從空載特性曲線上查出對應于Uo=UN時的IO和PO值，并由下式算出激磁參數rmPO2IOZmUOIO

22XmZmrm3.繪出短路特性曲線和計算短路參數

（1）繪出短路特性曲線UK=f(IK)、PK=f(IK)、cosK=f(IK)。（2）計算短路參數。

從短路特性曲線上查出對應于短路電流IK=IN時的UK和PK值，由下式算出實驗環(huán)境溫

度為θ（OC）短路參數。

"ZKUKIKPK2IK22rK"

折算到低壓方

ZK"ZK"""XKZKrKK"rK2,,

17

rKKXK"XKK2

由于短路電阻rK隨溫度而變化，因此，算出的短路電阻應按國家標準換算到基準工作溫度75OC時的阻值。

rK75oCrK234.575

234.52rK75OCXKZK75OC

式中：234.5為銅導線的常數，若用鋁導線常數應改為228。阻抗電壓

UKUKrINZINrK75OCUNK75OC100%100%

UNUKXINXK100%UN2rK75OCIK=IN時的短路損耗pKNIN4.利用空載和短路實驗測定的參數，畫出被試變壓器折算到低壓方的“�！毙偷刃щ娐�。

5.變壓器的電壓變化率ΔU

(1)繪出cos2=1和cos2=0.8兩條外特性曲線U2=f(I2)，由特性曲線計算出I2=I2N時的電壓變化率ΔUUU20U2100%U20(2)根據實驗求出的參數，算出I2=I2N、cos2=1和I2=I2N、cos2=0.8時的電壓變化率ΔU。

ΔU=(UKrcos2+UKxsin2)

將兩種計算結果進行比較，并分析不同性質的負載對輸出電壓的影響。6.繪出被試變壓器的效率特性曲線

*POI2PKN*I2PN2(1cos2PO*2I2PKN)100%(1)用間接法算出cos2=0.8不同負載電流時的變壓器效率,記錄于表2-5中。

表2-5cos2=0.8Po=WPKN=W

I2*(A)0.20.40.60.81.01.2P2(W)式中：I*；2PNcos2=P2（W）

PKN為變壓器IK=IN時的短路損耗（W）；Po為變壓器Uo=UN時的空載損耗（W）。(2)由計算數據繪出變壓器的效率曲線η=f(I*2)。(3)計算被試變壓器η=ηmax時的負載系數βm=

POPKN。

實驗五三相變壓器

一.實驗目的

1．通過空載和短路實驗，測定三相變壓器的變比和參數。2．通過負載實驗，測取三相變壓器的運行特性。二.預習要點

1．如何用雙瓦特計法測三相功率，空載和短路實驗應如何合理布置儀表。2．三相心式變壓器的三相空載電流是否對稱，為什么？3．如何測定三相變壓器的鐵耗和銅耗。

4．變壓器空載和短路實驗應注意哪些問題？電源應加在哪一方較合適？三．實驗項目

1．測定變比

2．空載實驗：測取空載特性U0=f(I0)，P0=f(U0)，cos0=f(U0)。3．短路實驗：測取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK)，cosK=f(IK)。4．純電阻負載實驗：保持U1=U1N，cos2=1的條件下，測取U2=f(I2)。四．實驗設備及儀器

1．MEL系列電機教學實驗臺主控制屏（含交流電壓表、交流電流表）2．功率及功率因數表（MEL-20或含在主控制屏內）

3．三相心式變壓器（MEL-01）或單相變壓器（在主控制屏的右下方）4．三相可調電阻900Ω（MEL-03）5．波形測試及開關板（MEL-05）6．三相可調電抗（MEL-08）五．實驗方法1.測定變比

實驗線路如圖2-4所示，被試變壓器選用MEL-02三相三線圈心式變壓器，額定容量PN=152/152/152W,UN=220/63.5/55V,IN=0.4/1.38/1.6A，Y/Δ/Y接法。實驗時只用高、低壓兩組線圈，中壓線圈不用。a．在三相交流電源斷電的條件下，將調壓器旋鈕逆時針方向旋轉到底。并主控制屏三相交流電源輸出圖2-4三相變壓器變比實驗接線圖合理選擇各儀表量程。

b．合上交流電源總開關，即按下綠色“閉合”開關，順時針調節(jié)調壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U0=0.5UN，測取高、低壓線圈的線電壓U1U1.1V1、U1V1.1W1、U1W1.1U1、U3U1.3V1、U3V1.3W1、U3W1.3U1，記錄于表2-6中。

表2-6U（V）U1U1.1V1U3U1.3V1KUVU（V）U1V1.1W1U3V1.3W1KVWU（V）U1W1.1U1U3W1.3U1KWUK=1/3(KUV+KVW+KWU)KUV=U1U1.1V1/U3U1.3V1KVW=U1V1.1W1/U3V1.3W1KWU=U1W1.1U1/U3W1.3U12.空載實驗主控制屏交流電源輸出圖2-5a三相變壓器空載實驗接線圖（MEL-I、MEL-IIA）實驗線路如圖2-5所示，變壓器T選用MEL-02三相心式變壓器。實驗時，變壓器低壓線圈接電源，高壓線圈開路。A、V、W分別為交流電流表、交流電壓表、功率表。具體配置由所采購的設備型號不同由所差別。若設備為MEL-I系列，則交流電流表、電壓表為三組指針式模擬表，量程可根據需要選擇，功率表采用單獨的組件（MEL-20或MEL-24）；若設備為MEL-II系列，則上述儀表為智能型數字儀表，量程可自動也可手動選擇，功率表含在主控屏上。儀表數量也可能由于設備型號不同而不同。故不同的實驗臺，其接線圖也不同。

功率表接線時，需注意電壓線圈和電流線圈的同名端，避免接錯線。a．接通電源前，先將交流電源調到輸出電壓為零的位置。合上交流電源總開關，即按下綠色“閉合”開關，順時針調節(jié)調壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U0=1.2UN

b．然后，逐次降低電源電壓，在1.2~0.5UN的范圍內；測取變壓器的三相

主控制屏三相交流電源輸出圖2-6b三相變壓器短路實驗接線圖（MEL-IIB）線電壓、電流和功率，共取6~7組數據，記錄于表2-7中。其中U=UN的點必須測，并在該點附近測的點應密些。c．測量數據以后，斷開三相電源，以便為下次實驗作好準備。表2-7序號實驗數據U0(V)I0(A)P0(W)計算數據UOIOPO(V)(A)(W)主控制屏交流電源輸出cos0圖2-6a三相變壓器短路實驗接線圖（MEL-I、MEL-IIA）U3U1.3V1U3V1.3W1U3W1.3U1I3U10I3V10I3W10PO1P021234563.短路實驗線路如圖2-6所示，變壓器高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。接通電源前，將交流電壓調到輸出電壓為零的位置，接通電源后，逐漸增大電源電壓，使變壓器的短路電流IK=1.1IN。然后逐次降低電源電壓，在1.1～0.5IN的范圍內，測取變壓器的三相輸入電壓、電流及功率，共取4～5組數據，

記錄于表2-8中，其中IK=IN點必測。實驗時，記下周圍環(huán)境溫度（0C），作為線圈的實際溫度。

表2-8θ=OC序實驗數據號UK（V）IK（A）I1V1I1W1PK（W）PK1PK2U1U1.1V1U1V1.1U1U1W1.1U1I1U112345計算數據UK（WcosK（V）（A））IKPK4.純電阻負載實驗主控制屏交流電源輸出圖2-7a三相變壓器負載實驗接線圖（MEL-I、MEL-IIA）主控制屏三相交流電源輸出圖2-7b三相變壓器負載實驗接線圖（MEL-IIB）實驗線路如圖2-7所示，變壓器低壓線圈接電源，高壓線圈經開關S(MEL-05)接負載電阻RL，RL選用三只1800Ω電阻（MEL-03中的900Ω和900Ω相串聯(lián)）。

a．將負載電阻RL調至最大，合上開關S1接通電源，調節(jié)交流電壓，使變壓器的輸入電壓U1=U1N。

b．在保持U1=U1N的條件下，逐次增加負載電流，從空載到額定負載范圍內，測取變壓器三相輸出線電壓和相電流，共取5～6組數據，記錄于表2-9中，其中I2=0和I2=IN兩點必測。

表2-9UUV=U1N=V；cos2=1

序號12345

六．注意事項

在三相變壓器實驗中，應注意電壓表、電流表和功率表的合理布置。做短路實驗時操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化。七．實驗報告

1.計算變壓器的變比

根據實驗數據，計算出各項的變比，然后取其平均值作為變壓器的變比。KUVU1U1.1V1UU,KVW1V1.1W1,KWU1W1.1U1U3U1.3V1U3V1.3W1U3W1.3U1U（V）U1U1.1V1U1V1.1W1U1W1.1U1U2I（A）I1U1I1V1I1W1I2

2.根據空載實驗數據作空載特性曲線并計算激磁參數(1)繪出空載特性曲線U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0)。式中

UO(U3U1.3V1U3V1.3W1U3W1.3U1)/3

I0(I3U1OI3V10I3W10)/3

P0P01P02cos0PO3UOIO

(2)計算激磁參數

從空載特性曲線查出對應于U0=UN時的I0和P0值，并由下式求取激磁參數。

rmPO23IO,ZmUO3IO22,XmZmrm

3.繪出短路特性曲線和計算短路參數

(1)繪出短路特性曲線UK=f(IK)，PK=f(IK)，cosK=f(IK)。式中

UK(U1U1.1V1U1V1.1W1U1W1.1U1)/3IK(I1U1I1V1I1W1)/3

PKPK1PK2cosKPK3UKIK

(2)計算短路參數

從短路特性曲線查出對應于IK=IN時的UK和PK值，并由下式算出實驗環(huán)境溫度OC時的短路參數

"rKPK23IN,ZKUK3IN""2"2,XKZKrK

折算到低壓方ZK"ZKK2,rK"rKK2,XK"XKK2

換算到基準工作溫度的短路參數為rK75OC和ZK75OC，計算出阻抗電壓。UKUKrUKX3INZK750CUN100%

3INrK750CUN100%

3INXK100%UNIK=IN時的短路損耗PKN=3I2NrK75OC

4.利用由空載和短路實驗測定的參數，畫出被試變壓器的“Γ”型等效電路。5.變壓器的電壓變化率ΔU

(1)根據實驗數據繪出cos2=1時的特性曲線U2=f(I2)，由特性曲線計算出I2=I2N時的電壓變化率ΔU。UU20U2100%U20(2)根據實驗求出的參數，算出I2=IN，cos2=1時的電壓變化率ΔUU(UKrcos2UKXsin2)

6.繪出被試變壓器的效率特性曲線

(1)用間接法算出在cos2=0.8時，不同負載電流時的變壓器效率，記錄于表2-10中。表2-10

cos2=0.8,P0=W,PKN=W

I20.20.40.60.81.01.2(1*2POI2PKN**2I2PNcos2POI2PKNP2（W）η)100%

式中I*2PNcos2=P2

PN為變壓器的額定容量PKN為變壓器IK=IN時的短路損耗P0為變壓器的U0=UN時的空載損耗(2)計算被試變壓器η=ηmax時的負載系數mPOPKN。

實驗六三相三繞組變壓器

一．實驗目的

1.掌握三相三繞組變壓器參數測定的方法。2.了解三繞組變壓器的電壓變化率。二、預習要點

1.三繞組變壓器的等效電路及參數測定方法。

2.引起三繞組變壓器輸出電壓變化的因素及電壓變化率的計算方法。3.根據被試變壓器的銘牌數據，自行設計實驗接線圖，儀表選用和記錄表格。三．實驗項目

(1)空載實驗和變比測定(2)短路實驗

(3)負載實驗四．實驗設備及儀器

1．MEL系列電機教學實驗臺主控制屏（含交流電壓表、交流電流表）2．功率及功率因數表（MEL-20或含在主控制屏內）

3．三相心式變壓器（MEL-01）或單相變壓器（在主控制屏的右下方）4．三相可調電阻900Ω（MEL-03）5．波形測試及開關板（MEL-05）6．三相可調電抗（MEL-08）五．實驗說明1.空載實驗

（1）低壓繞組連接法按銘牌標出的連接，其他兩繞組開路。（2）實驗方法與三相雙繞組變壓器相同。

（3）為了測定變比，在實驗中需同時測取高壓，中壓和低壓繞組的空載電壓。

2.短路實驗

按照下面方法分別進行三次短路實驗：

（1）1)高壓繞組施加電壓，中壓繞組短路，低壓繞組開路。（2）低壓繞組施加電壓，高壓繞組短路，中壓繞組開路。（3）低壓繞組施加電壓，中壓繞組短路，高壓繞組開路。測取的數據記錄于表中，并記下實驗時的周圍環(huán)境溫度。3.負載實驗

低壓繞組接電源，高壓繞組接阻感性負載（cos2=0.8），中壓繞組接純電阻負載（cos2=1）。在保持低壓繞組額定電壓的情況下，將高、中壓繞組的電流分別加到50％額定電流為止，測取中、低壓繞組輸出的電壓，電流和功率因數，

將數據記錄于表格中。六．實驗報告1.繪出空載特性曲線

計算三相三繞組變壓器的變比

K12=U1／U2K13=U1／U3K23=U2／U3式中U1、U2、U3分別為高、中、低三個繞組的三相平均相電壓。2.由短路實驗計算參數，并畫出等效電路圖。根據短路實驗(1)算出ZK12、rK12和XK12。根據短路實驗(2)算出ZK31、rK31和XK31。根據短路實驗(3)算出ZK32、rK32和XK32。將ZK12折算到低壓方：ZK12"12ZK122K13rK12"jXK12"

低壓繞組的參數Z3(ZK31ZK32ZK12")r3(rK31rK32rK12")X3(XK31XK32XK12")中壓繞組的參數Z2"(ZK32ZK12"ZK31")r2"(rK32rK12"rK31)

X2"(XK32XK12"XK31")高壓繞組的參數Z1"(ZK31ZK12"ZK32)r1"(rK31rK12"rK32)X1"(XK31XK12"XK32)

最后，再將短路電阻和電抗換算到基準工作溫度時的值。3.根據下式計算出三繞組變壓器的電壓變化率。高壓繞組U31UKrcos1UKXsin1Ur2cos2UX2sin2)

式中UKr31UKX311212121212121212I1"rK31100%U3NI1"XK31100%U3NUr2Ux2I1"r3100%U3NI2"x3100%U3NUKr32UKX32Ur1I2"rK32100%U3NI2"XK32100%U3NI1"r3100%U3NI1"X3100%U3NUX1以上各式所有電阻均為基準工作溫度時的阻值。U3φ為低壓繞組額定相電壓，

"分別為折算到低壓方的高壓和中壓方的負載電流。I1"、I2將電壓變化率的計算值與實測值進行比較并作簡要的分析。

實驗七三相鼠籠異步電動機的工作特性

一．實驗目的

1．掌握三相異步電機的空載、堵轉和負載試驗的方法。2．用直接負載法測取三相鼠籠異步電動機的工作特性。3．測定三相籠型異步電動機的參數。二．預習要點

1．異步電動機的工作特性指哪些特性？

2．異步電動機的等效電路有哪些參數？它們的物理意義是什么？3．工作特性和參數的測定方法。三．實驗項目

1．測量定子繞組的冷態(tài)電阻。2．判定定子繞組的首未端。3．空載試驗。4．短路試驗。5．負載試驗。三．實驗設備及儀器

1．MEL系列電機教學實驗臺主控制屏。

2．電機導軌及測功機、矩矩轉速測量（MEL-13、MEL-14）。

3．交流功率、功率因數表（MEL-20或MEL-24或含在實驗臺主控制屏上）。4．直流電壓、毫安、安培表（MEL-06或含在實驗臺主控制屏上）。5．三相可調電阻器900Ω（MEL-03）。6．波形測試及開關板（MEL-05）。7．三相鼠籠式異步電動機M04。五．實驗方法及步驟

1．測量定子繞組的冷態(tài)直流電阻。準備：將電機在室內放置一段時間，用溫度計測量電機繞組端部或鐵芯的溫度。當所測溫度與冷動介質溫度之差不超過2K時，即為實際冷態(tài)。記錄此時的溫度和測量定子繞組的直流電阻，此阻值即為冷態(tài)直流電阻。

（1）伏安法測量線路如圖3-1。S1，S2：雙刀雙擲和單刀雙擲開關，位于MEL-05。

30220V可調直流穩(wěn)壓電源電機定子一相繞組圖3-1三相交流繞組電阻的測定R：四只900Ω和900Ω電阻相串聯(lián)（MEL-03）。

A、V：直流毫安表和直流電壓表，或采用MEL-06，或在主控制屏上。量程的選擇：測量時，通過的測量電流約為電機額定電流的10%，即為50mA，因而直流毫安表的量程用200mA檔。三相籠型異步電動機定子一相繞組的電阻約為50歐姆，因而當流過的電流為50mA時三端電壓約為2.5伏，所以直流電壓表量程用20V檔，實驗開始前，合上開關S1，斷開開關S2，調節(jié)電阻R至最大（3600Ω）。

分別合上綠色“閉合”按鈕開關和220V直流可調電源的船形開關，按下復位按鈕，調節(jié)直流可調電源及可調電阻R，使試驗電機電流不超過電機額定電流的10%，以防止因試驗電流過大而引起繞組的溫度上升，讀取電流值，再接通開關S2讀取電壓值。讀完后，先打開開關S2，再打開開關S1。

調節(jié)R使A表分別為50mA，40mA，30mA測取三次，取其平均值，測量定子三相繞組的電阻值，記錄于表3-1中。

表3-1室溫℃繞組I繞組Ⅱ繞組ⅢI（mA）U（V）R（Ω）注意事項：（1）在測量時，電動機的轉須靜止不動。（2）測量通電時間不應超過1分鐘。

（2）電橋法（選做）

用單臂電橋測量電阻時，應先將刻度盤旋到電橋能大致平衡的位置，然后按下電池按鈕，接通電源，等電橋中的電源達到穩(wěn)定后，方可按下檢流計按鈕接入檢流計。測量完畢后，應先斷開檢流計，再斷開電源，以免檢流計受到沖擊。記錄數據于表3-2中。

電橋法測定繞組直流電阻準確度以靈敏度高，并有直接讀數的優(yōu)點。表3-2中

R（Ω）繞組I繞組II繞組III2．判定定子繞組的首未端先用萬用表測出各相繞組的兩個線端，將其中的任意二相繞組串聯(lián)，如圖3-2所示。

將調壓器調壓旋鈕退至零位，合上綠色“閉合”按鈕開關，接通交流電源，調節(jié)交流電源，在繞組端施以單相低電壓U=80~100V，注意電流不應超過額定值，測出第三相繞組的電壓，如測得的電壓有一定讀數，表示兩相繞組的未端與首端

相聯(lián)，如圖3-2（a）所示；反之，如測得電壓近似為零，則二相繞組的未端與未端（或首端與首端）相連，如圖3-2（b）所示。用同樣方法測出第三相繞組的首未端。”交流電源輸出交流電源輸出圖3-2三相交流繞組首末端的測定3．空載試驗測量電路如圖3-3所示。電機繞組為△接法（UN=220伏），且電機不同測功機同軸聯(lián)接，不帶測功機。a．起動電壓前，把交流電壓調節(jié)旋鈕退至零位，然后接通電源，逐漸升高電壓，使電機起動旋轉，觀察電機旋轉方向。并使電機旋轉方向符合要求。

b．保持電動機在額定電壓下空載運行數分鐘，使機械損耗達到穩(wěn)定后再進行試驗。

c．調節(jié)電壓由1.2倍額定電壓開始逐漸降低電壓，直至電流或功率顯著增大為止。在這范圍內讀取空載電壓、空載電流、空載功率。

d．在測取空載實驗數據時，在額定電壓附近多測幾點，共取數據7-9組記錄于表3-3中。

序UOC（V）號UAB1234567UBCUCAUOLIOL（A）IAIBICIOLPO（W）PIPIIPOcos4．短路實驗

測量線路如圖3-3。將測功機和三相異步電機同軸聯(lián)接。

a．將起子插入測功機堵轉孔中，使測功機定轉子堵住。將三相調壓器退至零位。

b．合上交流電源，調節(jié)調壓器使之逐漸升壓至短路電流到1.2倍額定電流，再逐漸降壓至0.3倍額定電流為止。

a．在這范圍內讀取短路電壓、短路電流、短路功率，共取4-5組數據，填

主控制屏三相交流電源輸出圖3-3b三相籠型異步電機實驗接線圖（MEL-IIB）入表3-4中。做完實驗后，注意取出測功機堵轉孔中的起子。序UOC（V）號UAB1UBCUCAUKIOL（A）IAIBICIKPO（W）PIPIIPKcosK主控制屏三相交流電源輸出圖3-3a三相籠型異步電機實驗接線圖（MEL-I、MEL-IIA）2345675．負載實驗選用設備和測量接線同空載試驗。實驗開始前，MEL-13中的“轉速控制”和“轉矩控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，“轉矩設定”旋鈕逆時針到底。

a．合上交流電源，調節(jié)調壓器使之逐漸升壓至額定電壓，并在試驗中保持此額定電壓不變。

b．調節(jié)測功機“轉矩設定”旋鈕使之加載，使異步電動機的定子電流逐漸上升，直至電流上升到1.25倍額定電流。

c．從這負載開始，逐漸減小負載直至空載，在這范圍內讀取異步電動機的定子電流、輸入功率，轉速、轉矩等數據，共讀取5-6組數據，記錄于表3-5中。

表3-5UN=220伏（△）序IOL（A）IBICI1PO（W）PIPIIP1nT2（N.m）（r/min）P2（W）號IA123456六．實驗報告1.計算基準工作溫度時的相電阻

由實驗直接測得每相電阻值，此值為實際冷態(tài)電阻值。冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的定子繞組相電阻：

r1lefrlc235ref235θC

式中rlef換算到基準工作溫度時定子繞組的相電阻，Ω；

r1c定子繞組的實際冷態(tài)相電阻，Ω；θ

ref基準工作溫度，對于E級絕緣為75OC；

θc實際冷態(tài)時定子繞組的溫度，OC。2.作空載特性曲線：I0、P0、cos0=f(U0)3.作短路特性曲線：IK、PK=f(UK)

4.由空載、短路試驗的數據求異步電機等效電路的參數。(1)由短路試驗數據求短路參數

短路阻抗ZK短路電阻rKUKIKPK23IK22rK短路電抗XKZK式中UK、IK、PK由短路特性曲線上查得，相應于IK為額定電流時的相電壓、相電流、三相短路功率。轉子電阻的折合值r2"rKr1PO"定、轉子漏抗X1"X2XK2KP=f(U)O2OPFe(2)由空載試驗數據求激磁回路參數空載阻抗ZO空載電阻rOUOIOPO3I2OPmec0U2NU2O圖3-4電機中的鐵耗和機械耗22rO空載電抗XOZO式中U0、I0、P0相應于U0為額定電壓時的相電壓、相電流、三相空載功率。

激磁電抗XmXOX1激磁電阻rmPFe23Io

式中PFe為額定電壓時的鐵耗，由圖3-4確定。

5.作工作特性曲線P1、I1、n、η、S、cos1=f(P2)由負載試驗數據計算工作特性，填入表3-6中。

表3-6U1=220V（△）If=A

序號123456

電動機輸入電動機輸出計算值η(％)I1(A)P1(W)T2(Nm)n(r／min)P2（W）S(％)35

cos計算公式為：I1SIAIBIC33

1500n100%1500P13U1I1cos1

P20.105nT2P2100%P1式中I1定子繞組相電流，A；U1定子繞組相電壓，V；S轉差率；η效率。

6.由損耗分析法求額定負載時的效率電動機的損耗有：鐵耗PFe機械損耗Pmec定子銅耗PCU13I12r1轉子銅耗PCU2PemS100雜散損耗Pad取為額定負載時輸入功率的0.5％。式中Pem電磁功率，W；Pem=P1-Pcul-PFe鐵耗和機械損耗之和為：

P0′=PFe+Pmec=PO-3I2Or1"2為了分離鐵耗和機械損耗，作曲線POf(UO)，如圖3-4。

延長曲線的直線部分與縱軸相交于P點，P點的縱座標即為電動機的機械損耗Pmec，過P點作平行于橫軸的直線,可得不同電壓的鐵耗PFe。

電機的總損耗ΣP=PFe+Pcul+Pcu2+Pad于是求得額定負載時的效率為：P1P100%P1式中P1、S、I1由工作特性曲線上對應于P2為額定功率PN時查得。七．思考題

1.由空載、短路試驗數據求取異步電機的等效電路參數時，有哪些因素會引起誤差？

2.從短路試驗數據我們可以得出哪些結論？

3.由直接負載法測得的電機效率和用損耗分析法求得的電機效率各有哪些

因素會引起誤差？

實驗八三相異步電動機的起動與調速（綜合性實驗）

一．實驗目的

通過實驗掌握異步電動機的起動和調速的方法。二．預習要點

1．復習異步電動機有哪些起動方法和起動技術指標。2．復習異步電動機的調速方法。三．實驗項目

1．異步電動機的直接起動。

2．異步電動機星形三角形（Y-△）換接起動。3．自耦變壓器起動。

4．繞線式異步電動機轉子繞組串入可變電阻器起動。5．繞線式異步電動機轉子繞組串入可變電阻器調速。四．實驗設備及儀器

1．MEL系列電機系統(tǒng)教學實驗臺主控制屏（含交流電壓表）。2．指針式交流電流表。

3．電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（MEL-13、MEL-14）。4．電機起動箱（MEL-09）。5．鼠籠式異步電動機（M04）。6．繞線式異步電動機（M09）。五．實驗方法

1．三相籠型異步電動機直接起動試驗。按圖3-5接線，電機繞組為△接法。

起動前，把轉矩轉速測量實驗箱（MEL-13）中“轉矩設定”電位器旋鈕逆時針調到底，“轉速控制”、“轉矩控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，檢查電機導軌和MEL-13的連接是否良好。

儀表的選擇：交流電壓表為數字式或指針式均可，交流電流表則為指針式。a．把三相交流電源調節(jié)旋鈕逆時針調到底，合上綠色“閉合”按鈕開關。調節(jié)調壓器，使輸出電壓達電機額定電壓220伏，使電機起動旋轉。（電機起動后，觀察MEL-13中的轉速表，如出現電機轉向不符合要求，則須切斷電源，調整次序，再重新起動電機。）b．斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉后，接通三相圖3-5異步電機直接起動實驗接線圖主控制屏三相交流電源輸出交流電源，使電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值。

注：按指針式電流表偏轉的最大位置所對應的讀數值計量。電流表受起動電流沖擊，電流表顯示的最大值雖不能完全代表起動電流的讀數，但用它可和下面幾種起動方法的起動電流作定性的比較。

c．斷開三相交流電源，將調壓器退到零位。用起子插入測功機堵特孔中，將測功機定轉子堵住。

d．合上三相交流電源，調節(jié)調壓器，觀察電流表，使電機電流達2~3倍額定電流，讀取電壓值UK、電流值IK、轉矩值TK，填入表中，注意試驗時，通電時間不應超過10秒，以免繞組過熱。

對應于額定電壓的起動轉矩TST和起動電流I比按下式計算：

TST(IST2)TKIK式中Ik：起動試驗時的電流值，A；TK：起動試驗時的轉矩值，N.m；

IST(UN)IKUK式中UK：起動試驗時的電壓值，V；UN：電機額定電壓，V；測量值UK（V）IK（A）TK（N.m）計算值Tst(N.m)Ist(A)2．星形三角形（Y-△）起動按圖3-6接線，電壓表、電流表的選擇同前，開關S選用MEL-05。a．起動前，把三相調壓器退到零位，三刀雙擲開關合向右邊（Y）接法。合上電源開關，逐漸調節(jié)調壓器，使輸出電壓升高至電機額定電壓UN=220V，斷開電源開關，待電機停轉。b．待電機完全停轉后，合上電源開關，觀察起動瞬間的電流，然后把S合向左邊（△接法），電機進入正常運行，整個起動過程結束，觀察起動瞬間電流表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。3．自耦變壓器降壓起動按圖3-5接線。電機繞組為△接法。a．先把調壓器退到零位，圖3-6異步電機星形-三角形起動MEL-05主控制屏三相交流電源輸出合上電源開關，調節(jié)調壓器旋鈕，使輸出電壓達110伏，斷開電源開關，待電機停轉。

b．待電機完全停轉后，再合上電源開關，使電機就自耦變壓器，降壓起動，觀察電流表的瞬間讀數值，經一定時間后，調節(jié)調壓器使輸出電機達電機額定電壓UN=220伏，整個起動過程結束。主控制屏交流電源輸出圖3-7繞線式異步電機轉子繞組串電阻起動實驗接線圖4．繞線式異步電動機轉繞組串入可變電阻器起動。實驗線路如圖3-7，電機定子繞組Y形接法。轉子串入的電阻由刷形開關來調節(jié)，調節(jié)電阻采用MEL-09的繞線電機起動電阻（分0，2，5，15，∞五檔），MEL-13中“轉矩控制”和“轉速控制”開關扳向“轉速控制”，“轉速設定”電位器旋鈕順時針調節(jié)到底。

a．起動電源前，把調壓器退至零位，起動電阻調節(jié)為零。

b．合上交流電源，調節(jié)交流電源使電機起動。注意電機轉向是否符合要求。c．在定子電壓為180伏時，逆時針調節(jié)“轉速設定”電位器到底，繞線式電機轉動緩慢（只有幾十轉），讀取此時的轉矩值Ist和Ist。

d．用刷形開關切換起動電阻，分別讀出起動電阻為2Ω、5Ω、15Ω的起動轉矩Tst和起動電流Ist，填入表3-9中。

注意：試驗時通電時間不應超過20秒的以免繞組過熱。表3-9U=180伏Rst（Ω）Tst（N.m）Ist（A）025155．繞線式異步電動機繞組串入可變電阻器調速。實驗線路同前。MEL-13中“轉矩控制”和“轉速控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，“轉矩設定”電位器逆時針到底，“轉速設定”電位器順時針到底。MEL-09“繞線電機起動電阻”調節(jié)到零。

a．合上電源開關，調節(jié)調壓器輸出電壓至UN=220伏，使電機空載起動。b．調節(jié)“轉矩設定”電位器調節(jié)旋鈕，使電動機輸出功率接近額定功率并

保持輸出轉矩T2不變，改變轉子附加電阻，分別測出對應的轉速，記錄于表3-10中。

表3-10中U=220伏T2=N.m

Rst（Ω）02515n（r/min）六．實驗報告1.比較異步電動機不同起動方法的優(yōu)缺點。

2.由起動試驗數據求下述三種情況下的起動電流和起動轉矩：(1)外施額定電壓UN。（直接法起動）(2)外施電壓為UN/3。(YΔ起動)

(3)外施電壓為UK/KA，式中KA為起動用自耦變壓器的變比。（自耦變壓器起動）。

3.繞線式異步電動機轉子繞組串入電阻對起動電流和起動轉矩的影響。4.繞線式異步電動機轉子繞組串入電阻對電機轉速的影響。七．思考題

1.起動電流和外施電壓正比，起動轉矩和外施電壓的平方成正比在什么情況下才能成立？

2.起動時的實際情況和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？

實驗九三相同步發(fā)電機的運行特性

一．實驗目的

1.用實驗方法測量同步發(fā)電機在對稱負載下的運行特性。2.由實驗數據計算同步發(fā)電機在對稱運行時的穩(wěn)態(tài)參數。二．預習要點

1.同步發(fā)電機在對稱負載下有哪些基本特性？2.這些基本特性各在什么情況下測得？3.怎樣用實驗數據計算對稱運行時的穩(wěn)態(tài)參數？三．實驗項目

1．測定電樞繞組實際冷態(tài)直流電阻。

2．空載試驗：在n=nN、I=0的條件下，測取空載特性曲線U0=f（If）。3．三相短路實驗：在n=nN、U=0的條件下，測取三相短路特性曲線IK=f（If）。4．純電感負載特性：在n=nN、I=IN、cos≈0的條件下，測取純電感負載特性曲線。

5．外特性：在n=nN、If=常數、cos=1和cos=0.8（滯后）的條件下，測取外特性曲線U=f（I）。

6．調節(jié)特性：在n=nN、U=UN、cos=1的條件下，測取調節(jié)特性曲線If=f（I）。四．實驗設備及儀器

1．MEL系列電機系統(tǒng)教學實驗臺主控制屏。

2．電機導軌及測功機，轉矩轉速測量（MEL-13、MEL-14）。

3．功率、功率因數表（或在主控制屏，或采用單獨的組件MEL-20、MEL-24）。4．同步電機勵磁電源（含在主控制屏右下方）。5．三相可調電阻器900Ω（MEL-03）。6．三相可調電阻器90Ω（MEL-04）。7．波形測試及開關板（MEL-05）。8．自耦調壓器、電抗器（MEL-08）。9．三相同步電機M08。10．直流并勵電動機M03。五．實驗方法及步驟

1．測定電樞繞組實際冷態(tài)直流電阻。被試電機采用三相凸極式同步電機M08。

測量與計算方法參見實驗3-1。記錄室溫，測量數據記錄于表4-1中。表4-1

室溫℃

繞組II繞組III繞組II（mA）U（V）R（Ω）2．空載試驗圖4-1三相同步發(fā)電機實驗接線圖（MEL-I、MEL-IIA）按圖4-1接線，直流電動機M按他勵方式聯(lián)接，拖動三相同步發(fā)電機G旋轉，發(fā)電機的定子繞組為Y形接法（UN=220V）。Rf用MEL-09中的3000Ω磁場調節(jié)電阻。Rst采用MEL-03中90Ω與90Ω電阻相串聯(lián)，共180Ω電阻。RL采用MEL-03中三相可調電阻。XL采用MEL-08中三相可變電抗。S1、S2采用MEL-05中的三刀雙擲開關。同步電機勵磁電源為0~2.5A可調的恒流源，按裝在主控制屏的右下部。須注意，切不可將恒流源輸出短路。

V1、mA、A1為直流電壓、毫安、安倍表，按裝在主控制屏的右下部。交流電壓表、交流電流表、功率表按裝在主控制屏上，不同型號的實驗臺，其儀表數量不同，接法可參見異步電機的接線。

實驗步驟：

（1）未上電源前，同步電機勵磁電源調節(jié)旋鈕逆時針到底，直流電機磁場

調節(jié)電阻Rf調至最小，電樞調節(jié)電阻Rst調至最大開關S1、S2板向“2”位置（斷開位置）。

（2）按下綠色“閉合”按鈕開關，合上直流電機勵磁電源和電樞電源船形開關，啟動直流電機M03。

調節(jié)Rst至最小，并調節(jié)可調直流穩(wěn)壓電源（電樞電壓）和磁場調節(jié)電阻Rf，使M03電機轉速達到同步發(fā)電機的額定轉速1500s/min并保持恒定。

（1）合上同步電機勵磁電源船形開關，調節(jié)M08電機勵磁電流If（注意必須單

方向調節(jié)），使If單方向遞增至發(fā)電機輸出電壓U0≈1.3UN為止。在這范圍內，讀取同步發(fā)電機勵磁電流If和相應的空載電壓Uo，測取7-8組數據填入表4-2中。

表4-2序號UO（V）If（A）1

2n=nN=1500r/min345

I=0678（4）減小M08電機勵磁電流，使If單方向減至零值為止。讀取勵磁電流If

和相應的空載電壓U0。填入表4-3中。

表4-2序號UO（V）If（A）實驗注意事項：（1）轉速保持n=nN=1500r/min恒定。（2）在額定電壓附近讀數相應多些。

1

2n=nN=1500r/min345

I=0678實驗說明：在用實驗方法測定同步發(fā)電機的空載特性時，由于轉子磁路中剩磁情況的不同，當單方向改變勵磁電流If從零到某一最大值，再反過來由此最大值減小到零時將得到上升和下降的二條不同曲線，如圖4-2。二條曲線的出圖4-2上升和下降兩條空載特性現，反映鐵磁材料中的磁滯現象。測定參數時使用下降曲線，其最高點取U0≈1.3UN，如剩磁電壓較高，可延伸曲線的直線部分使與橫軸相交，則交點的橫座標絕對值△if0應作為校正量，在所有試驗測得的勵磁電流數據上加上此值，即得通過原點之校正曲線，如圖4-3所示。

3．三相短路試驗。

（1）同步電機勵磁電流源調節(jié)旋鈕逆時針到底，按空載試驗方法調節(jié)電機轉速為額定轉速1500r/min，且保持恒定。

（2）用短接線把發(fā)電機輸出三端點短接，合上同步電機勵磁電源船形開關，調節(jié)M08電機的勵磁電流If，使其定子電流IK=1.2IK，讀取M08電機的勵磁電流If和相應的定子電流值IK。

（3）減小發(fā)電機的勵磁電流If使定子電流減小，直至勵磁電流為零，讀取勵磁電流If和相應的定子電流IK2，共取數據7-8組并記錄于表4-4中。表4-4

序號IK（A）If（A）實驗步驟：

（1）未上電源前，把同步電機磁勵電源調節(jié)旋鈕逆時針調到底，調節(jié)可變電抗器使其阻抗達到最大，同時折除同步電機定子端的短接線。

（2）按空載試驗方法起動直流電動機M03，調節(jié)發(fā)電機的轉速達1500r/min，并保持恒定。開關S2扳向“1”端，使電機帶純電感負載運行。

（3）調節(jié)直流電動機的磁場調節(jié)電阻Rf和可變電抗器使同步發(fā)電機端電壓

45

圖4-3校正過的下降空載特性1U=0V23n=nN=1500r/min456784．純電感負載特性接近1.1倍額定電壓且電流為額定電流，讀取端電壓值和勵磁電流值。

（4）每次調節(jié)勵磁電流使電機端電壓減小且調節(jié)可變電抗器使定子電流值保持恒定為額定電流。讀取端電壓和相應的勵磁電流。測取7-8組數據并記錄于表4-5中。表4-5

序號UO（V）If（A）

1n=nN=1500r/min2345I=IN=

6A785．測同步發(fā)電機在純電阻負載時的外特性。（1）把三相可變電阻器RL調至最大，按空載試驗的方法起動直流電動機，并調節(jié)其轉速達同步發(fā)電機額定轉速1500r/min，且轉速保持恒定。

（2）開關S2合向“2”端（斷開感性負載），開關S1合向“1”端，發(fā)電機帶三相純電阻負載運行。

（3）合上同步電機勵磁電源船形開關，調節(jié)發(fā)電機勵磁電流If和負載電阻RL使同步發(fā)電機的端電壓達額定值220伏，且負載電流亦達額定值。

（4）保持這時的同步發(fā)電機勵磁電流If恒定不變，調節(jié)負載電阻RL，測同步發(fā)電機端電壓和相應的平衡負載電流，直至負載電流減小到零，測出整條外特性。記錄5-6組數據于表4-6中。表4-6

序號U（V）I（A）

n=nN=1500r/min123If=4A5cos=16786．測同步發(fā)電機在負載功率因數為0.8時的外特性。（1）分別把三相可變電阻RL和三相可變電抗XL調至最大，并把同步電機勵磁電源調節(jié)旋鈕逆時針調到底。

（2）按空載方法起動直流電動機，并調節(jié)電機轉速使其達同步電機額定轉速n=nN=1500r/min，且保持轉速額定。把開關S1、S2均合向“1”端，把RL和XL并聯(lián)使用作為發(fā)電機G的負載。

（3）合上同步電機勵磁電源船形開關，分別調節(jié)同步電機勵磁電流If，負載電阻RL和可變電抗XL，使同步發(fā)電機的端電壓達額定值UN=220伏，負載電流達額定值且功率因數為0.8。

（4）保持這時的同步發(fā)電機勵磁電流If恒定不變，調節(jié)負載電阻RL和可變電抗器XL使負載電流改變而功率因數保持不變?yōu)?.8，測同步發(fā)電機端電壓和相

應的平衡負載電流，測出整條外特性。記錄6-7組數據于表4-6中。

表4-6

序號U（V）I（A）

n=nN=1500r/min123If=4A5cos=0.86787．測同步發(fā)電機在純電阻負載時的調整特性。（1）發(fā)電機接入三相負載電阻RL（S1合向“1”），斷開感性負載XL（S2合向“2”），并調節(jié)RL至最大，按前述方法起動電動機，并調節(jié)電機轉速1500r/min，且保持恒定。

（2）合上同步電機勵磁電源船形開關，調節(jié)同步電機勵磁電流If，使發(fā)電機端電壓達額定值UN=220伏，且保持恒定。

（3）調節(jié)負載電阻RL以改變負載電流，同時保持電機端電壓不變。讀取相應的勵磁電流If和負載電流I，測出整條調整特性。測出6~7組數據記錄于4-7中。表4-7

序號I（A）If（A）

六．實驗報告

1.根據實驗數據繪出同步發(fā)電機的空載特性。2.根據實驗數據繪出同步發(fā)電機短路特性。

3.根據實驗數據繪出同步發(fā)電機的純電感負載特性。4.根據實驗數據繪出同步發(fā)電機的外特性。5.根據實驗數據繪出同步發(fā)電機的調整特性。

6.由空載特性和短路特性求取電機定子漏抗Xσ和特性三角形。7.由零功率因數特性和空載特性確定電機定子保梯電抗。

8.利用空載特性和短路特性確定同步電機的直軸同步電抗Xd（不飽和值）。9.利用空載特性和純電感負載特性確定同步電機的直軸同步電抗Xd（飽和值）。

10.求短路比。

11.由外特性試驗數據求取電壓調整率ΔU％。

U=UN=220V123n=nN=1500r/min45678七．思考題

1.定子漏抗Xσ和保梯電抗Xp它們各代表什么參數？它們的差別是怎樣產生的？

2.由空載特性和特性三角形用作圖法求得的零功率因數的負載特性和實測特性是否有差別？造成這差別的因素是什么？

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