电机与电力拖动试验参考指导书教学版.doc

电机及电力拖动技术
试验指导书
自动化试验室编

河北工程大学 教务处

（二〇一四年）

目 录

试验安全操作规程 0
预备试验 直流电机认识试验 1
试验一 直流电动机 4
试验二 直流电动机多种运转状态机械特征测试 7
试验三 单相变压器试验 11
试验四 三相异步电动机起动和调速 16

试验安全操作规程
为顺利完成试验任务，确保人身安全和设备安全，试验者要遵守以下要求：
1、接线、拆线或多处改接线路时要切断电源。试验中确需带电更改少许线路时，可用一只手操作，一次拔插一根线，不可双手同时接触线路。任何时候人体全部不得接触导线裸漏部分等可能带电部件。
2、完成接线或改接线路后要经指导老师检验，并使周围同学注意后方可接通电源。
3、试验中如发生事故，应立即切断电源，并妥善处理。
4、试验室总电源开关闭合由试验指导人员操作，其它人员许可分闸但不得合闸。
5、试验中电动机高速旋转，要谨防衣服、围巾和头发等卷入其中造成人身伤害。

预备试验 直流电机认识试验
一、试验目标
(1). 进行电机试验安全教育和明确试验基础要求。
(2). 认识在直流电机试验中所用电机、仪表、变阻器等组件。
(3). 学习她励电机（并励电机接她励方法）接线、起动、改变电机转向和调速方法。
二、预习关键点
(1). 直流电动机起动基础要求。
(2). 直流电动机起动时，为何在电枢回路中需要串接起动变阻器？
(3). 直流电动机起动时，励磁回路串接磁场变阻器应调至什么位置？为何？
三、试验项目
(1). 了解试验装置中电机试验台直流电机电枢电源、励磁电源、校正过直流电机、可调电阻器、智能直流电压电流表RTZN02、电动机RTDJ32使用方法。
(2). 直流她励电动机电枢串电阻起动。
(3). 改变串入电枢回路电阻或改变串入励磁回路电阻时，观察电动机转速改变情况。
四、试验设备
(1). RTZN02或JPT01智能直流电压表、安培表，用2只
(2). JPZN12-1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直流并励电动机
(6). JPDJ45校正过直流电机
(7). JPDJ47-1电机导轨、旋转编码器
(8). RTDJ12波形测试及开关板（能够不用开关，直接插拔试验线）
五、试验说明及操作步骤
1、由试验指导老师讲解电机试验基础要求，安全操作和注意事项。介绍试验装置使用方法。
2、仪表和三相可调电阻器选择
仪表量程是依据电机额定值和试验中可能达成最大值来选择。
(1). 电压量程选择
如测量电动机两端为220伏直流电压，选择RTZN02或JPZN01直流电压表，该电压表量程均为300V量程。
(2). 电流量程选择
因为额定电流为1.25A，测量电枢电流电流表可选择RTZN02或JPZN01直流安培表。额定励磁电流小于0.16A，电流表选择直流毫安表。
(3). 变阻器选择
变阻器选择标准是依据试验中所需阻值和流过变阻器最大电流来确定。
3、直流她励电动机起动
试验线路图0-1所表示。图中Ｍ为直流并励电动机，选择RTDJ32，额定功率PN=185W，额定电压UN=220V，额定电流IN=1.25A，额定转速nN=1600r/min，额定励磁电流IfN< 0.16A。MG为校正过直流电机，TG为旋转编码器。直流电压电流表选择RTZN02或JPZN01。R1用RTDJ09180Ω阻值，Rf1用RTDJ101800Ω阻值，R2选择RTDJ10两个900Ω电阻并联阻值，Rf2用RTDJ10两个900Ω电阻串联阻值。接线完成，把直流电机M和校正过直流电机MG之间用联轴器直接联接，上紧定位螺丝，由旋转编码器TG配合JPZN12-1测量电动机转速。试验前应将电枢电压调整旋钮逆时针旋至最小位置，起动后应检验电压是否可调，如发觉电压不能调整，应关机检验原因。

图0-1直流电动机她励接线图
4、 她励电动机起动步骤
(1). 接线时应切断电源。接好线后检验接线是否正确，电表极性、量程选择是否合理，励磁回路接线是否可靠。然后，将起动电阻R1调到最大位置，作好起动准备。
(2). 开启电源总开关，按下控制屏面板上“开启”按钮，接通面板中间左边励磁电源，观察电动机M及校正直流电机MG励磁电流值，调整Rf2使If2等于校正值100mA并保持不变，再接通面板中间右边电枢电源，使M起动。
(3). 顺时针调整电枢电源调压旋钮，使电动机端电压加到220V。减小起动电阻R1直至短接，起动完成。
5、调整她励电动机转速
分别改变串入电枢回路调整电阻和励磁回路调整电阻，观察转速改变情况。
6、改变电动机转向
切断电源，将电枢两端或励磁绕组两端接线对调后，起动电机，观察电动机转向及转速表指针偏转方向。
六、注意事项
(1). RTZN02或JPZN01直流电压表、电流表电源插头，应插到试验台电源插座中。
(2). 测量前注意仪表量程、极性及其接法是否正确和适当，并立即纠正。
(3). 直流并（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，使励磁电流量大，同时必需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。
(4). 直流她励电动机停机时，必需先切断电枢电源，然后断开励磁电源，同时必需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。
七、试验汇报
(1). 画出直流她励电动机电枢串电阻起动接线图。说明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调整电阻Rf1应调到什么位置？为何？
(2). 增大电枢回路调整电阻，电机转速是怎样改变？增大励磁回路调整电阻，转速又怎样改变？
(3). 用什么方法能够改变直流电动机转向？
(4). 为何要求直流她励电动机磁场回路接线要牢靠？

试验一 直流电动机
一、试验目标
(1). 掌握用试验方法测取直流电动机工作特征和机械特征。
(2). 掌握直流并励电动机调速方法。
二、预习关键点
(1). 什么是直流电动机工作特征和机械特征？
(2). 直流电动机调速原理是什么？
三、试验项目
(1). 工作特征和机械特征
保持U=UN和If=IfN不变，测取n,M2、n=f(Ia)及n=f(M2)。
(2). 调速特征
a) 改变电枢电压调速
保持U=UN和If=IfN常值，M2=常值，测取n=f(U0)。
b) 改变励磁电流调速
保持U=UN，T2=常值，R1=0，测取n=f(If)。
四、试验设备
(1). RTZN02或JPT01智能直流电压表、安培表，用2只
(2). JPZN12-1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直流并励电动机
(6). JPDJ45校正过直流电机
(7). JPDJ47-1电机导轨、旋转编码器
(8). RTDJ12波形测试及开关板
五、 试验线路及操作步骤
1、直流电动机工作特征和机械特征
试验线路图1-1所表示。R1用RTDJ09180Ω阻值，Rf1用RTDJ101800Ω阻值，R2选择RTDJ10两个900Ω电阻并联阻值，Rf2用RTDJ10两个900Ω电阻串联阻值。电动机选择RTDJ32直流并励电动机，JPDJ45校正过直流电机作为电动机负载。根据预备试验方法起动直流并励电动机。将电阻R1调到零，同时调整电枢电源电压值为220V，调整Rf2阻值，把 If2调到100mA，再调整负载电阻R2和电动机磁场调整电阻Rf1，使电机满足额定值U=UN，I=IN，n=nN，其励磁电流为额定励磁电流IfN，在保持U=UN和If=IfN不变条件下，逐次减小电动机负载，立即校正过直流电机负载电阻逆时针调到最大，至空载。测取电动机输入电流I，转速n和校正电机转矩M2，共取6-7组资料，统计于表1-1中。

图1-1 直流电动机她励接线图
表1-1 U=UN= V If=IfN= A
试验资料
Ia（A）

n(r/min)

M2(N.m)

计算资料
I (A)

P2(W)

η(%)

2、调速特征
（1）改变电枢端电压调速
直流电动机起动后，将电阻R1调至零，If2调到校正值100mA，再调整负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使MU=UN，Ia=0.5IN，If=IfN。保持此时M2值和If=IfN，逐次增加R1阻值，降低电枢两端电压Ua,使R1从零调至最大值，每次测取电动机端电压Ua,转速n和电枢电流Ia，共取5-6组资料，统计于表1-2中。
表1-2 If=IfN= A M2= N.m
Ua(V)

n(r/min)

Ia(A)

（2）改变励磁电流调速
直流电动机起动后，将电阻R1和电阻Rf1调至零，调整MG磁场电阻使If2调至校正值100mA，再调整M电枢电压和MG负载，使电动机U=UN，Ia=0.5IN，保持此时M2值和U=UN值，逐次增大磁场电阻Rf1,直至n=1.3nN,每次测取电动机n、If、Ia，共取5-6组资料，统计于表1-3中。
表1-3 U=UN= V M2= N.m
n(r/min)

If(A)

Ia(A)

六、 试验汇报
1、由表1-1计算出I、P2和η，并绘出n=f(M2)、n=f(Ia)特征曲线。
电动机输出功率P2=0.105nM2，式中M2单位为N.m，n单位为r/min。
电动机输入功率P1=UI。
电动机效率η= P2/P1ⅹ100%。
由工作特征求出转速改变率：△n=(n0-nN)/nNⅹ100%。
2、绘出并励电动机调速特征曲线n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒转矩负载两种速时电枢电流改变规律和两种调速方法优缺点。

试验二 直流电动机多种运转状态机械特征测试
一、试验目标
掌握用试验方法测定她励直流电动机多种运行状态下机械特征方法。
二、预习关键点
⑴． 改变直流电动机机械特征有哪些方法。
⑵． 直流电动机在什么情况下，从电动运行状态进入回馈制动状态。直流电动机回馈制动时，能量传输关系，电势平衡方程式和机械特征。
⑶． 直流电动机反接制动时，能量传输关系，电动势平衡方程式和机械特征。
三、试验内容
⑴． 测定电动及回馈制动状态下机械特征。
⑵． 测定能耗制动状态下机械特征。
⑶． 测定电动及反接制动状态下机械特征。
四、试验设备
⑴． RTDJ34／RTDJ31 直流并励电动机／直流复励发电机
⑵． RTDJ09／RTDJ10／RTDJ37 电阻挂箱
⑶． RTZN02 智能直流电压电流表挂箱，用2只
⑷． RTDJ12波形测试及开关板
⑸． 手持式转速表
五、试验操作
1、 试验接线
按图2-1接线，图中各部分说明以下：
⑴． MD和Ldf为被测直流电动机电枢绕组和励磁绕组，使用RTDJ34直流并励电动机，接成她励方法使用。额定电压220V，电流1.1A，转速1500rpm。
⑵． MG和Lgf为作测试设备使用直流电机电枢绕组和励磁绕组，使用RTDJ34直流复励发电机，接成她励方法使用。和被测电机同轴连接。
⑶． 电阻R1＝900Ω，选择RTDJ37上端电阻。R2＝360Ω＝180Ω＋180Ω，选择RTDJ37中间电阻和RTDJ09上端电阻。R3＝3600Ω＝1800Ω＋1800Ω，选择RTDJ10上端和中间电阻。R4＝810Ω＝450Ω＋180Ω＋180Ω，选择RTDJ10下端电阻（两只900Ω并联）、RTDJ09中间电阻和下端电阻。
⑷． 直流电流表A1和A3选择两只RTZN02中小量程电流表，A2和A4选择其大量程电表。
⑸． “直流电机励磁电源”和“直流电机电枢电源”分别取自试验台左边电源控制屏中部对应电源输出。
⑹． 发电机电枢回路里可并联一只直流电压表，用RTZN02上端电压表。

直流电机励磁电源
(220V)
直流电机电枢电源
(40～
220V)
MG
A4
R2
Ia
Iga
R4
Lgf
MD
R1
If
Igf
R3
Ldf
A2
S1
1
2
S2
1
2
＋－
－
A3
A1
＋－
－
图2-1 她励直流电动机多种运转状态下机械特征测定试验接线图

2、 电动及回馈制动状态下机械特征测定
⑴． R2和R4阻值调到最大。S1合向电源侧1，S2置于中间位置。电枢电源调到最低（旋钮逆时针旋转到底），并关闭电枢电源开关。
⑵． 闭合试验台电源总开关，按下起动按钮，接通励磁电源开关。调整电阻R1使电动机励磁电流If＝110mA；调整电阻R3使发电机励磁电流Igf＝100mA。
⑶． 接通电枢回路电源，升高电枢电源电压到220V并保持不变。这时电机应该起动到了较高速度正常运转，观察是否有异常。
⑷． 用直流电压表检测S2中间位置两接线端和电源侧“1”（图中右侧）两接线端极性是否相同。若不一样，对调S2电源侧两条线，使之极性相同。
⑸． 把S2扳到短路线侧“2”，把R2调到“0 Ω”，减小R4使被测电机MD电枢电流Ia＝1.0A 。该点作为第一个测量点，把电枢电流和转速计入表2-1。
⑹． 逐次增大R4阻值直至发电机空载（把S2置于中间位置实现），测取若干组电动机电枢电流和转速数据填入表2-1。
表2－1 电动及回馈制动状态下机械特征测试数据表
测试条件
Ua＝UN = 220V，If ＝110 mA ，R2 = 0 Ω

电枢电流Ia (A)

0.8
0.6
0.4
0.2
转速 n (rpm)

电枢电流Ia (A)
0.0
−0.1
−0.2
−0.3
−0.4
转速 n (rpm)

⑺． 把S2扳到电源侧“1”（这时R4应是最大值），使发电机也接入电源，电源极性是使发电机能产生和电动机相同方向电磁转矩。减小R4到“0 Ω”，并合适调整R3，使电动机电流Ia降到“0.0 A”。这时电动机运行状态是电动机理想空载点。把电枢电流和转速计入表2-1。
假如上一步没能测“Ia＝+0.2 A”点，可在此经过调整R3找到并测该点。
⑻． 逐步增大R3阻值（弱磁）使发电机增加出力，转速升高，电动机进入第二象限回馈制动状态运行。在增大R3过程中测取电动机电枢电流和转速数据填入表2-1。注意：机组最高转速不可超出转/分。
⑼． 经过调整R3使发电机励磁电流恢复到正常值Igf＝100mA。
3、 能耗制动状态下机械特征
⑴． 把R4置最大值，S2置于电源侧1不变。把电动机电枢电阻R2调到“180 Ω”（一个旋钮置最大，另一个置最小），扳S1使之置于短路线侧“2”。
⑵． 减小R4阻值，使电机转速上升，直至电动机电枢电流达成0.8A ，此时电动机工作于能耗制动状态。然后逐次增大R4阻值使转速降低，测取几组电动机电枢电流和转速数据填入表2-2。注意电动机电流为负值。测试中必需时可降低电枢电源电压，测完后恢复额定值。
表2－2 能耗制动状态下机械特征测试数据表
测试条件
Ua＝0V，If ＝110mA ，R2=180Ω

电枢电流Ia (A)
−0.8
−0.6
−0.4
−0.2
0.0
转速 n (rpm)

0
4、 电动及反接制动状态下机械特征测定
⑴． 把电动机电枢电阻R2置最大值“360 Ω”，把R4置最大值，对调S2电源侧1两条电源线使发电机产生磁转矩和电动机方向相反。S1和S2全部置于电源侧“1”。
⑵． 逐步减小R4阻值，使电机减速直至为零。继续减小R4，使电动机进入“反向”旋转，转速在反方向上逐步上升，此时电动机工作于反接制动状态运行，直至电动机电枢电流达成0.8A 。然后逐次增大R4阻值直至发电机空载（S2置于中间位置），测取6～7组电动机电枢电流和转速数据填入表2-3。
注意电动机在第四象限运行时转速n为负值。
表2－3 电动及反接制动状态下机械特征测试数据表
测试条件
Ua＝UN = 220V，If ＝110 mA ，R2 = 360 Ω
电枢电流Ia (A)
0.8
0.7
0.6
0.5

转速 n (rpm)

六、注意事项
⑴． 每次起动机组时，打开电枢电源之前，必需确保电枢电源调整旋钮在最小位置（逆时针旋转到底）, 每次断开电枢电源以后要把该旋钮旋转到使输出最小位置。
⑵． 要按试验指导书配电阻，以确保在不改接线情况下顺利做完试验。
⑶． 发电机励磁一定要接并励绕组，错接串励绕组等于给电源短路。
⑷． 全部统计数据全部是电动机数据，切勿读错表。
七、试验汇报要求
依据试验数据绘出电动机上述三条机械特征n＝ƒ(Ia)，并结合理论课内容和测试过程对特征曲线进行说明。
八、思索题
⑴． 回馈制动试验中，怎样判别电动机运行在理想空载点？
⑵． 直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩方向是否也不变？为何？
⑶． 当电动机MD从第一象限运行到第四象限，其转向反了，而电磁转矩方向不变，为何？作为负载MG，从第一到第四象限其电磁转矩方向是否改变？为何？
⑷． 在电动机反接制动试验中，当电机MD运行在第一象限时，作为负载电机MG是运行在什么状态？当MD进入第四象限时，MG又运行在什么状态？

试验三 单相变压器试验
一、试验目标
⑴． 经过空载和短路试验测定变压器变比和参数。
⑵． 经过负载试验测取变压器运行特征。
二、预习关键点
⑴． 变压器空载和短路试验有什么特点？试验中电源电压通常加在哪一方适宜？
⑵． 在空载和短路试验中，多种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？
⑶． 怎样用试验方法测定变压器铁耗及铜耗。
三、试验内容
⑴． 空载试验 测取空载特征Uo = ƒ(Io)，Po= ƒ(Uo)。
⑵． 短路试验 测取短路特征UK = ƒ(IK)，PK= ƒ(IK)。
⑶． 纯电阻负载试验 保持U1=UN, COSΦ2 = 1条件下，测取U2= ƒ(I2)。
⑷． 阻感性负载试验 保持U1=UN， COSΦ2 = 0.8条件下，测取U2= ƒ(I2)。
四、试验设备
⑴． RTDJ03 三相组式变压器，其额定值为：
PN＝77W，U1N／U2N＝220／55V，I1N／I2N=0.35／1.4A
⑵． RDJ09／RTDJ21 三相可调电阻器（90Ω）／电感器试验挂箱
⑶． RTZN08／RTZN09 三相交流电流表／电压表
⑷． RTZN07智能功率表、功率因数表

三相调压器输出
电源控制屏
A
V1
U
V
W
W
PO
UO
X
A
a
x
IO
*
*
V2
UAX
图3-1 单相变压器空载试验接线图

五、试验操作
1、空载试验
⑴． 按图3-1接线，注意切断三相可调压交流电源。被试变压器选择RTDJ03中任意一只。变压器低压线圈a－x接电源，高压线圈A－X开路。
⑵． 把调压器手柄旋到零位（立即试验台左侧调压器手柄逆时针方向旋转到底，使调压器输出三相交流电源电压为零）。
⑶． 合上试验台总电源开关，按下“开启”按钮，接通调压器输出开关（按下调压器输出“接通”按钮或将调压器输出钮子开关旋转到水平位置），使试验线路接通交流电源。调整调压器旋钮使被测变压器空载电压Uo = 1.2 UN。
⑷． 逐次降低电源电压，在1.2～0.5UN范围内，测取变压器Uo、Io、Po，共测取6-7组数据。U=UN点必需测数据，并在该点周围测试点分布较密，。
⑸． 为了计算变压器变比，在电压低于UN点测试时读取副边电压，数据也统计于表3-1中。
表3-1 变压器空载试验数据统计表
序
号
实 验 数 据
计算数据
Uo（V）
Io（A）
Po（W）
UAX（V）
COSΦo
1
66

2
60.5

3
55

4
49.5

5
44

6
35.7

7
27.5

⑹． 测完数据后，断开调压器输出开关（按下调压器输出“断开”按钮或将调压器输出钮子开关旋转到垂直位置），按下控制屏上“停止”按钮，使试验线路和设备断电。把调压器手柄旋到零位。
2、短路试验
⑴． 按图3-2接线。将变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。在电源引线端串入电阻是为了降低变压器短路电流对调压器输出电压改变敏感性，可取Rw＝90～180Ω，使用RTDJ37中间电阻。注意：改接线路时要先关断电源。
⑵． 把调压器手柄旋到零位，三相调压器输出
电源控制屏
A
V
U
V
W
W
RW
PK
UK
X
A
a
x
IK
*
*
图3-2 单相变压器短路试验接线图
按下“开启”按钮，接通调压器输出开关。逐次缓慢增加变压器电压，直到短路电流等于1.1 IN为止，在“（1.1～0.2）IN”范围内测取变压器UK、IK、PK。测取5～6组数据统计于表3-2中，IK=IN点必需测。
² 注意：本试验应在尽可能短时间内完成，因为变压器绕组很快就发烧，使绕组电阻增大，读数产生偏差。
表3-2 变压器短路试验数据统计表
序
号
实 验 数 据
计算数据
IK（A）
UK（V）
PK（W）
COSΦK
1
0.385

2
0.35

3
0.315

4
0.245

5
0.175

6
0.07

3、纯电阻性负载试验
⑴． 试验线路图3-3所表示。变压器高压线圈接电源，低压线圈接负载电阻Rz。Rz取RTDJ09中四只90Ω电阻串联，并将其调到最大。功率因数表取自RTZN07，经过“功效”键和“确定”健设为功率因数表。电感Lz暂不接。
三相调压器输出
电源控制屏
A1
V1
U
V
W
U1
X
A
a
x
I1
V2
U2
图3-3 单相变压器负载试验接线图
A
COSΦ
Rz
I2
*
*
Lz

⑵． 把调压器手柄旋到零位，按下“开启”按钮，接通调压器输出开关。在空载情况下调整调压器使变压器输入电压U1＝UN＝220V，并保持不变。
⑶． 逐次减小负载电阻Rz，使变压器电流增大，从空载（拔断Rz连接线实现）到额定负载范围内，测取变压器输出电压U2和电流I2。共取数据5～6组，统计于表3-3中。注意I2＝0和I2＝I2N＝1.4 A两点必需测。
表3-3 变压器纯电阻性负载试验数据统计表
测试条件：U1＝U1N＝220 V，COSΦ2＝1
I2 （A）
0.0
0.35
0.7
1.05
1.4
1.75
U2（V）

4、阻感性负载试验 （COSΦ2＝0.8）
⑴． 试验线路同图3-3，把负载电感接入，和负载电阻并联。电阻调至最大，电感暂取两只700mH串联。
⑵． 把调压器手柄旋到零位，按下“开启”按钮，接通调压器输出开关。调整调压器输出使变压器输入电压U1＝UN＝220V，并保持不变。
⑶． 在电感挂箱上经过串并联分别连接出表3－4中电感值。（其中467mH为两只700mH串联后再和第三只并联；233mH为三只700mH并联）。在每个电感值下经过调整负载电阻把功率因数调为COSΦ2＝0.8，测取变压器输出电压U2和电流I2 ，统计于表3-4中。注意要测空载点（I2＝0）（拔断Rz和Lz连接线实现）。
表3-4 变压器阻感性负载试验数据统计表
测试条件：U1＝U1N＝220 V，COSΦ2＝0.8
Lz (mH)
—
1400
700
467
350
233
I2（A）
0.0

U2（V）

六、试验汇报
1、 计算变比 由空载试验所得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。变比计算公式为： K =UAX／Uax 。
2、 绘出空载特征曲线和计算激磁参数
⑴． 绘出空载特征曲线Io＝ƒ (Uo)，Po＝ƒ(Uo)，COSΦo＝ƒ (Uo)。其中：
COSΦo＝Po／(Uo×Io)
⑵． 计算激磁参数 从空载特征曲线上查出对应于Uo＝UN时Io和Po值，并由下式算出激磁参数：
rm＝Po／Io2 ， Zm＝Uo／Io ， Xm＝√Zm2－rm2
3、 绘出短路特征曲线和计算短路参数
⑴． 绘出短路特征曲线UK＝ƒ(IK)、PK＝ƒ(IK)、COSΦK＝ƒ(IK)。
⑵． 计算短路参数
从短路特征曲线上查出对应于短路电流IK=IN时UK和PK值，由下式算出试验环境温度为θ（℃）时短路参数：
Z´K＝UK／IK ， r´K＝PK／IK2 ， X´K＝√ZK2 - rK2
折算到低压侧
ZK＝Z´K／K2 ， rK＝r´K／K2 ， XK＝X´K／K2
因为短路电阻rK随温度改变，所以，算出短路电阻要按国家标准换算到基准工作温度75℃作时阻值。
rK75℃＝rKθ×(235.5+75)／(234.5+θ) ，ZK75℃=√r2K75℃+X2K
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：
UK%＝IN×ZK75℃／UN ×100% ，UKr%＝IN×rK75℃／UN ×100%
UKX%＝IN×XK／UN ×100% ，IK=IN时短路损耗PKN=I2N×rK75℃
4、 利用空载和短路试验测定参数，画出被试变压器折算到低压方“Г”型等效电路（标上参数）。
5、 变压器电压改变率△u
(1) 绘出COSΦ2=1和COSΦ2=0.8两条外特征曲线U2=ƒ(I2)，由特征曲线计算I2=I2N时电压改变率
△u % = (U2O－U2)／U2O × 100%
(2) 依据试验求出参数，算出在I2=I2N下COSΦ2=1和COSΦ2=0.8时电压改变率：
△u = UKr ×COSΦ2 + UKX×sinΦ2
将两种计算结果进行比较，分析不一样性质负载对变压器输出电压U2影响。
6、绘出被试变压器效率特征曲线
（1）用间接法算出COSΦ2=0.8不一样负载电流时变压器效率，统计于表3-5中。
η ={1-(PO+β2×PKN)／(β×SN×COSΦ2+PO+β2× PKN)} ×100%
式中：β×SN×COSΦ2=P2 （W）；PKN为变压器IK=IN时短路损耗（W）；
PO为变压器UO=UN时空载损耗（W）; β=I2/I2N为副边电流标么值。
表3-5 不一样负载电流时变压器效率计算表
COSΦ2 = 0.8 ，PO = W ，PKN = W
β=I2/I2N
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
P2（W）

η

（2）由计算数据绘出变压器效率曲线η = ƒ(β)。
（3）计算被试变压器η = η max时负载系数βm： βm=√PO／PKN

七、注意事项
⑴． 要确保功率表电压线圈并入被测电路，电流线圈串入被测电路。
⑵． 试验电源引出端一定要在电源控制屏交流调压器输出端。
⑶． 原边和付边有不一样额定电压，调压时一定要注意。尤其注意第一项内容额定电压为55V，最大调到66V。
⑷． 接通电源前调压器要调回零。调整一个指定电压时以所接电压表为准。不能依据调压器手柄指针或电源屏上端电压表，因为那里是相电压。
试验四 三相异步电动机起动和调速
一、试验目标
经过试验熟悉异步电动机多个起动方法，了解绕线式异步电动机转子串电阻调速方法。
二、预习关键点
复习异步电动机常见起动方法和起动性能指标。复习绕线式异步电动机转子串电阻调速原理及其不足。
三、试验内容
⑴． 鼠笼式异步电机直接起动和堵转试验。
⑵． 鼠笼式异步电机星／三角（Y－△）降压起动。
⑶． 绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻起动和调速。
四、试验设备
⑴． 指针式交流电流表（在电源控制屏上部右侧）
⑵． RTZN09智能存放式真有效值电压表
⑶． RTDJ35或JPDJ35三相鼠笼式异步电动机。额定功率90W或100W，额定电压220V（△接法）或380V（Y接法），额定电流0.5A（△接法），额定转速1420rpm 。
⑷． RTDJ36或JPDJ36三相绕线式异步电动机。额定功率100W，额定电压220V（Y接法），额定电流0.55A或0.6A，额定转速1400rpm 。
⑸． JPDJ47-1电机导轨、旋转编码器
⑹． RTDJ37绕线式异步电动机转子电阻挂箱
⑺． RTDJ12开关挂箱
五、试验操作
1、 三相鼠笼式异步电动机直接起动试验
三相调压器输出
电源控制屏
M
3~

A
V
U
V
W
图4-1 异步电动机直接起动
⑴． 按图4-1接线。电压表选择RTZN09，电流表选择电源控制屏上指针式交流电流表，初选3A档。交流调压器输出端在电源控制屏右下角，手柄在试验台左端侧面。把电动机安装在电机导轨上，不联接负载电机，旋紧固定螺丝。电机绕组△接法，对应额定线电压220V。
⑵． 把交流调压器调到零位，开启试验台电源总开关（试验台左端侧面开关）。
⑶． 按下试验台“开启”按钮（电源控制屏下端中间），接通“调压器输出”开关（在起动按钮下面），调整调压器（手柄在试验台左端侧面）使输出线电压达成电机额定电压220V。然后断开调压器输出开关，使电机停下来。
⑷． 待电机完全停止旋转后，再接通“调压器输出”开关，使电机全压直接起动。记下电流表指针受起动电流冲击偏转到最大值，填至表4-1。
⑸． 将调压器调到零位,断开“调压器输出”开关，断开“停止”按钮。
表4-1 鼠笼式异步机全压起动冲击电流试验数据统计
测量值
Ist’(A)

2、 三相鼠笼式异步电动机堵转试验
⑴． 按图4-1接线，但电流表选择数字交流电流表。给电机轴伸端装上圆盘、支架和弹簧秤（注：圆盘直径D为60cm）。
⑵． 按下“开启”按钮，接通“调压器输出”开关，调整调压器输出电压，使电机电流达额定值2倍左右（可取1.0～1.1A），读取电压值UK和转矩值MK，记下电流值IK，并将数据填入表4-2。该过程可反复数次，取其平均值作为短路计算依据。注意：每次测试通电时间不应超出10秒，两次测试之间要有一定时间间隔，以免绕组过热。
⑶． 将调压器调到零位,断开“调压器输出”开关，断开“停止”按钮。
表4-2 鼠笼式异步机堵转试验数据统计
次序
1
2
3
4
5
平均值
UK(V)

IK(A)

MK(Nm)

上表中MK可按下式进行计算：
Mk=F*D/2
3、 星形—三角形（Y－△）降压起动
⑴． 按图4-2接线，电流表用指针式交流电流表。鼠笼机安装导轨上，不联接负载电机。
三相调压器输出
电源控制屏
A
V
U
V
W
A
B
C
X
Y
Z
Z
图4-2 三相鼠笼式异步电动机Y-Δ起动
Δ ←○→ Y
S

⑵． 把交流调压器调到零位，三刀双掷开关合向右边(Y接法)。接通试验台电源，按下试验台“开启”按钮，接通“调压器输出”开关，调整调压器使输出线电压达电机额定电压220V。断开“调压器输出”开关，使电机停转。
⑶． 再接通“调压器输出”开关，使电机Y型接法起动，记下起动瞬间电流偏转到最大值，填至表4-3。然后把S合向左边，使电机(Δ)正常运行，从电流表可观察到Y－△转换时电流冲击不大。
⑷． 将调压器调到零位,断开“调压器输出”开关，断开“停止”按钮。
注意：开关S扳动时速度要合适，太快会造成电弧短路，太慢会使电机速度无须要地下降。
表4-3 鼠笼式异步机Y-Δ起动冲击电流试验数据统计
测量值
Ist’(A)

4、 绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻起动
三相调压器输出
电源控制屏
A
V
U
V
W
M
3~
15Ω
5Ω
2Ω
0Ω
←○→
图4-3 绕线式异步电动机转子串入可变电阻
⑴． 按图4-3接线。并把电动机安装在导轨上，旋紧固定螺，给电机轴伸端装上圆盘、支架和弹簧秤。定子绕组Y形接法。图中转子电阻使用RTDJ37挂箱下端专用电阻。电流表选择数字交流电流表。

⑵． 把交流调压器调到零位，按下“开启”按钮，接通“调压器输出”开关，升高调压器输出电压到线电压为110V。
⑶． 在转子绕组分别串入电阻为Rr＝15Ω、5Ω、2Ω、0时，测取定子电流Iq和起动转矩Mq，将数据填入表4-4。
⑷． 将调压器调到零位,断开“调压器输出”开关，断开“停止”按钮。
注意：每次测试通电时间不应超出10秒，以免绕组过热。
表4-4 绕线式异步机转子串电阻起动测试统计（Uq＝110V）
Rr（Ω）
0
2
5
15
Iq（A）

Mq（N.m）

5、 绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻调速
⑴． 按图4-3接线。并同轴联接校正直流电机MG 作为线绕式异步电动机M负载，MG试验接线图参考预备试验图0-1左半图，上紧定位螺丝，由旋转编码器TG配合JPZN12-1测量电动机转速。电路接好后，将M转子起动调速电阻调至最大。
⑵． 把交流调压器调到零位，按下“开启”按钮，接通“调压器输出”开关，升高调压器输出电压到线电压为220V，电机高速运转。
⑶． 调整校正电机MG励磁电流为校正值(100mA)，再调整直流发电机负载电流，使电动机输出功率靠近额定功率并保持不变，改变转子起动调速电阻，测对应转速记入表4-5 中。
⑷． 将调压器调到零位,断开“调压器输出”开关，断开“停止”按钮，断开试验台电源总开关。
表4-5 绕线式异步机转子串电阻调速测试统计表（Mz＝ N.m）
Rr（Ω）
0
2
5
15
n (r/min)

六、试验汇报
1、 比较鼠笼式异步电动机不一样起