电机学试验参考指导书.doc

实验一 她励直流电动机（结识）实验
一、实验目
1、结识DDSZ-1型电机及电气技术实验装置，理解电机拖动实验基本规定与安全操作规程。
2、结识和理解在电机拖动实验中所用电源、开关、仪表、挂件、电机等组件及用法。
3、熟悉她励直流电动机接线、起动、（固有、人为）机械特性、变化转向与调速基本办法。
二、实验项目
1、理解DD01电源控制屏及电枢电源、励磁电源、变阻器、直流电压表、电流表、直流测速发电机转速表用法；理解校正直流测功电动机、普通直流电动机铭牌参数及规定。
2、直流她励电动机连线、起动准备、起动；测试机械特性直流她励电动机调速及变化转向。
三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1、实验设备：DD03-DJ23-DJ15、D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。
2、控制屏上挂件排列顺序：D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。
四、实验阐明及操作环节
1、由指引人员简介DDSZ-1型电机及电气技术实验装置面板布置及用法。

图1－1 她励直流电动机接线图
断开控制屏上电源，按图1-1接线。直流她励电动机用DJ15 (其额定功率PN=185W，额定电枢电压UN=220V，额定电流IN=1.2A,额定转速nN=1600r/min，额定励磁电压UFN=220V，额定励磁电流IfN＜0.13A)。校正直流测功机MG作为发电机使用。TG为测速发电机。直流电表选用D31（含直流电压表，直流安培表，直流毫安表各一块）。M励磁回路串接电阻Rf1选用D441800Ω阻值，MG励磁回路串接电阻Rf2选用D421800Ω阻值，M起动电阻R1选用D44180Ω阻值，MG负载电阻R2选用D422250Ω阻值（采用串并联接法：900Ω与900Ω串联加上900Ω与900并联）。接好线后，检查M、MG及TG之间与否用联轴器联接好。
2、她励直流电动机起动环节
（1）起动准备：检查接线与否对的，直流电表极性、量程选取与否对的。将电动机起动电阻调最大R1=180Ω、电动机励磁调节电阻调最小Rf1=0Ω；测功机负载电阻调最大R2=2250Ω、测功机励磁电阻调最大Rf2=1800Ω；断开开关S。
（2）启动过程：启动控制屏上电源总（钥匙）开关，按下其上方“启动”按钮；→ 先接通其下方左边励磁电源开关，观测M及MG励磁电流值，调节Rf2使If2 =100mA并保持不变；→ 再接通控制屏右下方电枢电源开关，使M起动；→ M起动后（调节转速表量程与指针偏转方向）调节控制屏上电枢电源‘电压调节’旋钮，使电动机输入端电压U=UN=220V；→ 减小起动电阻 R1阻值，直至R1=0Ω。起动过程完毕（注意：一旦启动过程完毕后就不要随便将她励直流电动机停机，直到将所有参数测试完毕再停机；否则又要重复上述环节）。
3、调节她励电动机转速（人为机械特性）
分别变化电动机M电枢回路电压U1、串入电动机M电枢回路调节电阻R1和励磁回路调节电阻Rf1，观测转速变化状况。
4、变化电动机转向
停机过程：将电枢串联起动变阻器R1阻值调回到最大值，→先切断控制屏上电枢电源开关，→然后切断控制屏上励磁电源开关，使她励电动机停机。
变化转向：在断电状况下，将电枢（或励磁绕组）两端接线对调后，再按她励电动机起动环节起动电动机，并观测电动机转向及转速表指针偏转方向。
五、注意事项
1、直流她励电动机起动时，须将励磁回路串联电阻Rf1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同步必要将电枢串联起动电阻R1调至最大,然后方可接通电枢电源。使电动机正常起动。起动后，将起动电阻R1调至零，使电机正常工作。
2、直流她励电动机停机时，必要先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同步必要将电枢串联起动电阻R1调回到最大值，励磁回路串联电阻Rf1调回到最小值。给下次起动作好准备。
3、测量前注意仪表量程、极性及其接法，与否符合规定。
4、若要测量电动机转矩T2 ，必要将校正直流测功机MG励磁电流调节到校正值：100mA，以便从校正曲线中查出电动机M输出转矩。
六、实验报告
1、阐明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调节电阻Rf1应调到什么位置?为什么?
2、在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路调节电阻，电机转速如何变化？增大励磁回路调节电阻，转速又如何变化？试用直流电动机基本方程式进行阐明。
3、用什么办法可以变化直流电动机转向？
4、为什么磁场回路接线要牢固，起动时电枢回路要串联起动变阻器？试用直流电动机基本方程式进行阐明。
5、当电动机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减少？试用直流电动机基本方程式进行阐明。
6、她励电动机在负载运营中，当磁场回路断线时与否一定会浮现“飞车”？为什么？试用直流电动机基本方程式进行阐明。
实验二 她励直流电动机实验
一、实验目
1、结识DDSZ-1型电机及电气技术实验装置，理解电机拖动实验基本规定与安全操作规程。
2、结识和理解在电机拖动实验中所用电源、开关、仪表、挂件、电机等组件及用法。
3、熟悉她励直流电动机接线、起动、机械特性、变化转向与调速基本办法。
二、实验项目
1、理解DD01电源控制屏及电枢电源、励磁电源、变阻器、直流电压表、电流表、直流测速发电机转速表用法；理解校正直流测功电动机、普通直流电动机铭牌参数及规定。
2、直流她励电动机连线、起动准备、起动；测试机械特性直流她励电动机调速及变化转向。
三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1、实验设备：DD03-DJ23-DJ15、D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。
2、控制屏上挂件排列顺序：D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。
四、实验阐明及操作环节
1、由指引人员简介DDSZ-1型电机及电气技术实验装置面板布置及用法。
2、直流她励电动机机械特性
1）直流她励电动机接线

图1－1 她励直流电动机接线图
2）她励直流电动机起动环节
（1）起动准备：检查接线与否对的，直流电表极性、量程选取与否对的。将电动机起动电阻调最大R1=180Ω、电动机励磁调节电阻调最小Rf1=0Ω；测功机励磁电阻调最大Rf2=1800Ω；断开开关S。
（2）启动过程：启动控制屏上电源总（钥匙）开关，按下其上方“启动”按钮；→ 先接通其下方左边励磁电源开关，观测M及MG励磁电流值，调节Rf2使If2 =100mA并保持不变；→ 再接通控制屏右下方电枢电源开关，使M起动；→ M起动后（调节转速表量程与指针偏转方向）调节控制屏上电枢电源‘电压调节’旋钮，使电动机输入端电压U=UN=220V；→ 减小起动电阻 R1阻值，直至R1=0Ω。起动过程完毕（注意：一旦启动过程完毕后就不要随便将她励直流电动机停机，直到将所有参数测试完毕再停机；否则又要重复上述环节）。
3）直流她励电动机特性测试
调速：弱磁调速、调电枢电压
(1) 弱磁调速(Ua=220V,R1=0)
If(mA)
100
90
80
70
60
N(r/min)

Ia(A)

(2) 调电枢电压(R1=0,If=100mA)
Ua(V)
220
180
150
100
80
N(r/min)

Ia(A)

（3）变化电动机转向
停机过程：将电枢串联起动变阻器R1阻值调回到最大值，→先切断控制屏上电枢电源开关，→然后切断控制屏上励磁电源开关，使她励电动机停机。
变化转向：在断电状况下，将电枢（或励磁绕组）两端接线对调后，再按她励电动机起动环节起动电动机，并观测电动机转向及转速表指针偏转方向。
五、注意事项
1、直流她励电动机起动时，须将励磁回路串联电阻Rf1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同步必要将电枢串联起动电阻R1调至最大,然后方可接通电枢电源。使电动机正常起动。起动后，将起动电阻R1调至零，使电机正常工作。
2、直流她励电动机停机时，必要先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同步必要将电枢串联起动电阻R1调回到最大值，励磁回路串联电阻Rf1调回到最小值。给下次起动作好准备。
六、实验报告
1、画出直流她励电动机电枢串电阻起动接线图。阐明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调节电阻Rf1应调到什么位置?为什么?
2、在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路调节电阻，电机转速如何变化？增大励磁回路调节电阻，转速又如何变化？
3、弱磁调速和调电枢电压调速当中电枢电流变化小，阐明了直流电动机什么特性？
4、并励、她励和串励电动机在负载运营中，当磁场回路断线时与否一定会浮现“飞车”？为什么？
实验三 单相变压器实验
一、实验目
1、通过空载和短路实验测定变压器变比和参数。
2、通过负载实验测取变压器运营特性。
二、实验项目
1、空载实验：测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0),cosφ0=f(U0)。
2、短路实验：测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK),cosφK=f(IK)。
3、纯电阻负载实验：保持U1=UN，cosφ2=1条件下，测取U2=f(I2)。
三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
实验设备及屏上排列顺序：D33、D32、D34-3、DJ11、D51、D42、D43。
四、实验阐明及操作环节
1、空载实验
1）在三相调压交流电源断电条件下，按图4-1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中一只作为单相变压器（额定容量 PN=77W，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A）。变压器低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。
2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转究竟，即将其调到输出电压为零位置。
3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN ，然后逐次减少电源电压，在1.2～0.2UN 范畴内，测取变压器U0、I0、P0。
4）测取数据时，U=UN点必要测，并在该点附近测点较密，共测取数据7-8组。记录于表4-1中。
5）为了计算变压器变比，在UN如下测取原方电压同步测出副方电压数据也记录于表4-1中。

图4-1 空载实验接线图
表4-1
序号
实 验 数 据
计算数据
U0(V)
I0(A)
P0(W)
UAX(V)
cosφ0
1
66

2
55

3
30

4
11

2、短路实验
1）按下控制屏上“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图4-2接线（后来每次改接线路，都要关断电源）。将变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
2）选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零位置。
3）接通交流电源，逐次缓慢增长输入电压，直到短路电流等于1.1IN 为止，在(0.2～1.1)IN范畴内测取变压器UK、IK、PK。
4）测取数据时，IK=IN点必要测，共测取数据6-7组记录于表4-2中。实验时记下周边环境温度(℃)。

图4-2 短路实验接线图
表4-2 室温 ℃
序号
实 验 数 据
计 算 数 据
UK（V）
IK（A）
PK（W）
cosφK
1

0.385

2

0.35

3

0.20

4

0.07

3、纯电阻负载实验

图4-3 负载实验接线图
1）实验线路如图4-3所示。变压器低压线圈接电源，高压线圈通过开关S1，接到负载电阻RL上。RL选用D42上900Ω加上900Ω共1800Ω阻值，功率因数表选用D34-3，开关S1选用D51挂箱。
2）将调压器调到输出电压为零位置，S1打开，负载电阻值调到最大。
3）接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=UN。
4）保持U1=UN，合上S1，逐渐增长负载电流，即减小负载电阻RL值，从空载到额定负载范畴内，测取变压器输出电压U2和电流I2。
5）测取数据时，I2=0和I2=I2N=0.35A必测，共取数据5-6组，记录于表4-3中。
表4-3 cosφ2=1 U1=UN= 55 V
序 号
1
2
3
4
5
6
7
U2（V）

I2（A）
0
0.11
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
五、注意事项
1、实验中，应注意电压表、电流表、功率表合理布置及量程选取。
2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。
六、实验报告
1、计算变比
由空载实验测变压器原副边电压数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器变比K。 式中：
2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数
（1）绘出空载特性曲线U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0)。
式中：
（2）计算激磁参数
从空载特性曲线上查出相应于U0=UN时I0和P0值，并由下式算出激磁参数：
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相应于短路电流IK=IN时UK和PK值由下式算出实验环境温度为θ(℃)时短路参数。

折算到低压方：

由于短路电阻rK随温度变化，因而，算出短路电阻应按国标换算到基准工作温度75℃时阻值。

式中：234.5为铜导线常数,若用铝导线常数应改为228。
计算短路电压(阻抗电压)百分数

IK=IN时短路损耗PKN= IN2rK75℃
4、运用空载和短路实验测定参数，画出被试变压器折算到低压方“T”型等效电路。
实验四 三相异步电动机起动与调速实验
一、实验目
通过实验掌握异步电动机起动和调速办法。
二、预习要点
1、复习异步电动机有哪些起动办法和起动技术指标。
2、复习异步电动机调速办法。
三、实验项目
1、直接起动
2、星形——三角形(Y-Δ)换接起动。
四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1、实验设备：DD03-DJ23-DJ16（DJ17）、D31、D32、D33、D43、D51、D42、DJ17-1、DD05。
2、屏上挂件排列顺序：D33、D32、D51、D31、D43 。
五、实验阐明及操作环节
1、三相鼠笼式异步电机直接起动

图9-1 异步电动机直接起动
1) 按图9-1接线。电机绕组为Δ接法。异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接负载。
2) 把交流调压器退到零位，启动电源总开关，按下“开”按钮，接通三相交流电源。
3) 调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转，(如电机旋转方向不符合规定需调节相序时，必要按下“关”按钮，切断三相交流电源)。
4)再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下“开”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观测电机起动瞬间电流值(按最大位置所相应读数值定性计量)。
2、三相鼠笼式异步电机Y-△起动
1) 按图9-2接线。线接好后把调压器退到零位。
2) 三刀双掷开关合向右边(Y接法)。合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定电压220伏，打开电源开关，待电机停转。
3) 合上电源开关，观测起动瞬间电流，然后把S合向左边，使电机(Δ)正常运营，整个起动过程结束。观测起动瞬间电流表显示值以与其他起动办法作定性比较。

图9-2 三相鼠笼式异步电机星形Y—△三角形起动
将三刀开关掷向右测接成Y形，观测电压表V2将电机输入电压调至220V后合闸，记录起动瞬间电流IstY；
将三刀开关掷向左测接成Δ形，观测电压表V2将电机输入电压调至220V后合闸，记录起动瞬间电流IstΔ；
比较IstY和IstΔ。
3、三相鼠笼式异步电机降压调速
接线按图9-2△接线法，将定子电压逐渐减少，记录数据
U2(V)
220
180
150
100
80
N(r/min)

4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动（电机定子绕组Y形接法）
1) 按图9-3接线。

图9-3 线绕式异步电机转子绕组串电阻起动
起动实验：先将电阻箱调至最大，定子电压V2调至220V，观测A1电流变化，起动2－3秒后，逐次切除段电阻，试比较起动电流变化。
调速实验：（定子电压V2调至180V）起动完毕后，通电时间不应超过10秒以免绕组过热，分别串入电阻记录数据于表9-2中。
表9-2
rst(Ω)
0
2
5
15
n(r/min)

六、实验报告
1、比较异步电动机不同起动办法优缺陷。
2、由起动实验数据求下述两种状况下起动电流。
(1) 外施额定电压UN。(直接法起动)
(2) 外施电压为 。(Y-Δ起动)
3、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩影响。
4、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速影响。
实验五 三相变压器联接组别鉴定
一、实验目
1、掌握用实验办法测定三相变压器极性。
2、掌握用实验办法鉴别变压器联接组。
二、实验项目
1、测定极性
2、连接并鉴定如下联接组
(1) Y/Y-12 (2) Y/Y-6
(3) Y/△-11 (4) Y/△-5
三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
实验设备及屏上排列顺序：D33、D32、D34-3、DJ12、D51。
四、实验阐明及操作环节
1、测定极性
(1)测定相间极性
被测变压器先用三相心式变压器DJ12，用其中高压和低压两组绕组（额定容量PN=152/152W，UN=220/55V，IN=0.4/1.6A，Y/Y接法）。阻值大为高压绕组，用A、B、C、X、Y、Z标记。低压绕组标记用a、b、c、x、y、z。
1)按图6-1接线。A、X接电源U、V两端子，Y、Z短接。
2)接通交流电源，在绕组A、X间施加约50%UN=65V电压。
3)用电压表测出电压UBY、UCZ、UBC，若UBC=∣UBY-UCZ∣，则首末端标记对的；若UBC=∣UBY+UCZ∣，则标记不对。须将B、C两相任一相绕组首末端标记对调。
测试表（接线参图6－1，办法见1）-4)所述）
加电压端
测试
计算
UAX
UBY
UCZ
UBC
UBC=∣UBY-UCZ∣
65V
52V
13V
39V
39V
加电压端
测试
计算
UBY
UCZ
UAX
UCA
UCA=∣UCZ-UAX∣
65V
32.4V
32.6V
0V
0V
加电压端
测试
计算
UCZ
UAX
UBY
UAB
UBC=∣UAX-UBY∣
65V
12.7V
52.2V
39V
39V
4)用同样办法，将B、C两相中任一相施加电压，此外两相末端相联标出每相首、末端对的标记。
此外，本环节改进法，把X、Y和Z连接，在BC端加110V，测UAX、UCZ和UAC电压，若UAC＝∣UAX-UCZ∣，则A、C为同名端。
加电压端
测试
计算
UBC
UAX
UCZ
UAC
UAC=∣UAX-UCZ∣
110V
10V
51V
41V
41V

图6-1 测定相间极性接线图

(2)测定原、副边极性
1)暂时标出三相低压绕组标记a、b、c、x、y、z，然后按图6-2接线。原、副边中点用导线相连。
2)高压三相绕组施加约50%额定电压（110V），用电压表测量电压UAX、UBY、Ucz、Uax、Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc，若UAa=Uax-UAX，则A相高，低压绕组同相，并且首端A与a端点为同极性，若UAa=UaX+UAX，则A与a端点为异极性。
3)用同样办法鉴别出B、b、C、c两相原、副边极性。
4)高低压三相绕组极性拟定后，依照规定连接也不同联接组。

图6-2 测定原、副方极性接线图
2、检查联接组
(1) Y/Y-12

图6-3 Y/Y-12联接
按图6-3接线。A、a两端点用导线联接，在高压方施加三相对称额定电压，测出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表6-1中
表6-1
实验数据
计算数据
UAB（V）
Uab（V）
UBb（V）
UCc（V）
UBc（V）
KL=UAB/Uab
UBb（V）
UCc（V）
UBc（V）

依照Y/Y-12联接组电势相量图可知：
为线电压之比
若用两式计算出电压UBb 、UCc、UBc数值与实验测取数值相似，则表达绕组连接对的，属Y/Y-12联接组。
(2) Y/Y-6

图6-4 Y/Y-6联接组
将Y/Y-12联接组副边绕组首，末端标记对调，A、a两点用导线相联，如图6-4所示。
按前面办法测出电压UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表6-2中
表6-2
实验数据
计算数据
UAB（V）
Uab（V）
UBb（V）
UCc（V）
UBc（V）
KL=UAB/Uab
UBb（V）
UCc（V）
UBc（V）

依照Y/Y-6联接组电势相量图可得

若上两式计算出电压数值与实测相似，绕组连接对的，则属于Y/Y-6联接组。
(3) Y/△-11
按图6-5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，将数据记录于表6-3中

图6-5 Y/△-11联接组
表6-3
实 验 数 据
计 算 数 据
UAB（V）
Uab（V）
UBb（V）
UCc（V）
UBc（V）
KL=UAB/Uab
UBb（V）
UCc（V）
UBc（V）

依照Y/△-11联接组电势相量可得：

若由上式计算出电压UBc、UCc UBb数值与实测值相似，则绕组连接对的，属Y/△-11联接组。
(4) Y/△-5

图6-6 Y/△-5联接组
将Y/△-11联接组副方绕组首、末端标记对调，如图6-6所示。实验办法同前，测取UAB、Uab、UBb、UCc、和UBc，将数据记录于表6-4中
表6-4
实验数据
计算数据
UAB（V）
Uab（V）
UBb（V）
UCc（V）
UBc（V）
KL=UAB/Uab
UBb（V）
UCc（V）
UBc（V）

依照Y/△-5联接组电势相量图可得:

若由上式计算出电压UBb,UCc,UBc数值与实测相似，则绕组联接对的，属于Y/△-5联接组。
五、实验报告
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?