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　　1、实验一、直流发电机 一、实验目的 1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。 2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。 二、预习要点 1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。 2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？ 3、并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？ 三、实验项目 1、他励发电机实验 （1）测空载特性 保持n=nN使IL=0，测取U0=f（If）。 （2）测外特性 保持n=nN使If=IfN ，测取U=f（IL）。 （3）测调节特

　　2、性 保持n=nN使U=UN，测取If=f（IL）。 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程 （2）测外特性 保持n=nN使Rf2=常数，测取U=f（IL）。 四、实验设备及挂件排列顺序1、实验设备序号型号（天煌）型号（天科）名 称数 量1DD03DQ03-1导轨、测速发电机及转速表1台2DJ23DQ19校正直流测功机1台3DJ15DQ09直流并励电动机1台4D31D22-1直流电压、毫安、电流表2件5D42DQ27三相可调电阻器1件6D44DQ26可调电阻器、电容器1件7D51DQ31波形测试及开关板1件 2、屏上挂件排列顺序 天煌:D31、D42、D51、D31、D44(天科: D22-1、

　　6、n。校正直流测功机MG作为G的原动机（按他励电动机接线）。MG、G及TG由联轴器直接连接。开关S选用D51组件。Rf1选用D44的1800变阻器，Rf2 选用D42的900变阻器，并采用分压器接法。R1选用D44的180变阻器。R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900与900电阻串联加上900与900并联），阻值为2250。当负载电流大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。直流电流表、电压表选用D31、并选择合适的量程。 （1）测空载特性 1）把发电机G的负载开关S打开，接通控制屏上的励磁电源开关，将Rf2调至使G励磁电压最小的位置。 2）使MG电枢串

　　7、联起动电阻R1阻值最大，Rf1阻值最小。仍先接通控制屏下方左边的励磁电源开关，在观察到MG的励磁电流为最大的条件下，再接通控制屏下方右边的电枢电源开关，起动直流电动机MG，其旋转方向应符合正向旋转的要求。 3）电动机MG起动正常运转后，将MG电枢串联电阻R1调至最小值 ，将MG的电枢电源电压调为220V，调节电动机磁场调节电阻Rf1，使发电机转速达额定值，并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。 4）调节发电机励磁分压电阻Rf2，使发电机空载电压达U01.2UN为止。 5）在保持n=nN1600r/min条件下，从U01.2UN 开始，单方向调节分压器电阻Rf2使发电机励磁电流逐次减小，

　　8、每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流If，直至If0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。 6）测取数据时U0UN和If0两点必测，并在U0UN 附近测点应较密。 7）共测取78组数据，记录于表1-1中表1-1 n=nN1600r/min IL=0U0（V）If（mA）（2）测外特性 1）把发电机负载电阻R2调到最大值，合上负载开关S。 2）同时调节电动机的磁场调节电阻Rf1，发电机的分压电阻Rf2 和负载电阻R2使发电机的ILIN，UUN，n=nN，该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流IfN，记录该组数据。3）在保持n=nN和IfIfN 不变的条件下，逐次增加负载电阻R2，

　　9、即减小发电机负载电流IL，从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U和电流IL，直到空载（断开开关S，此时IL=0），共取6-7组数据，记录于表1-2中。表1-2 nnN r/min IfIfN mAU（V）IL（A） （3）测调整特性 1）调节发电机的分压电阻Rf2，保持n=nN，使发电机空载达额定电压。 2）在保持发电机n=nN条件下，合上负载开关S，调节负载电阻R2，逐次增加发电机输出电流IL，同时相应调节发电机励磁电流If，使发电机端电压保持额定值UUN。 3）从发电机的空载至额定负载范围内每次测取发电机的输出电流IL和励磁电流If，共取5-6组数据记录于表1-3中。表1-3

　　12、（V） IL（A） 五、注意事项 1、直流电动机MG起动时，要注意须将R1调到最大，Rf1调到最小，先接通励磁电源，观察到励磁电流If1为最大后，接通电枢电源，MG起动运转。起动完毕，应将R1调到最小。 2、做外特性时，当电流超过0.4A时,R2中串联的电阻调至零并用导线短接,以免电流过大引起变阻器损坏。 六、实验报告 1、根据空载实验数据,作出空载特性曲线,由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。 2、在同一座标纸上绘出他励、并励和复励发电机的三条外特性曲线。分别算出三种励磁方式的电压变化率： 并分析差异原因。 3、绘出他励发电机调整特性曲线，分析在发电机转速不变的条件下，

　　13、为什么负载增加时，要保持端电压不变，必须增加励磁电流的原因。 七、思考题 1、并励发电机不能建立电压有哪些原因？ 2、在发电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的转速会变低？为了保持发电机的转速n=nN，应如何调节？实验二、直流并励电动机 一、实验目的 1、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。 2、掌握直流并励电动机的调速方法。 二、预习要点 1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性？ 2、直流电动机调速原理是什么？ 三、实验项目 1、工作特性和机械特性 保持U=UN和If=IfN不变，测取n、T2、=f（Ia）、n=f（T2）。 2、调速特性 （1）改变电

　　14、枢电压调速 保持U=UN、If=IfN=常数，T2=常数，测取n=f（Ua）。 （2）改变励磁电流调速 保持U=UN，T2=常数，测取n=f（If）。 四、实验原理直流电动机按励磁方式的不同，可分为他励、串励、并励、复励等几种。1、并励直流电动机的工作特性：并励直流电动机的工作特性是指当U=UN，If=IFn 时 n=f(Ia)，M=f(Ia)及=f(Ia)等关系曲线。由并励电动机电枢回路电压方程：U=Ea+Ia(Ra+R1)=Ce n+Ia(Ra+R1)得：n=UIa(Ra+R1)/Ce，可知n=f(Ia)的曲线为一直线。由M=CM Ia，可知M=f(Ia)曲线亦为一直线，直流电动机的效率=

　　15、p1/p2，可知u=f(Ia)曲线不是一条简单的直线、并励直流电动机的机械特性：直流电动机的转速随着电磁转矩变化的关系称为直流电动机的机械特性即：n=f(M)，将Ia= M/（ CM） 代入n=U-Ia(Ra+R1)/Ce则可得：n=U/CeIIa(Ra+R1)/Ce= U/Ce(Ra+R1)M/CeCm2=n0KM(K为常数)可见，并励直流发电机的转速n与机电电磁转矩M是线性关系，其机械特性为一条直线。并励直流电动机机械特性分为固有机械特性和人工机械特性。当U=UN，If=IfN电枢回路内不串外中电阻，所测得的n=f(M)关系曲线为直流电动机的固有机械特性。而当上述任一条件改变时所测得的

　　16、n=f(M)关系曲线称为直流电动机的人工机械特性。3、直流电动机的调速特性：由n=UIa(Ra+R1)/Ce可知，为了达到调速目的，可采用下列三种方法：（1）改变施加在电动机电枢回路的端电压U；（2）改变励磁电流来改变磁通；（3）改变串接在电枢回路中的电阻R1。 五、实验方法1、实验设备序号型号（天煌）型号（天科）名 称数 量1DD03DQ03-1导轨、测速发电机及转速表1台2DJ23DQ19校正直流测功机1台3DJ15DQ09直流并励电动机1台4D31D22-1直流电压、毫安、电流表2件5D42DQ27三相可调电阻器1件6D44DQ26可调电阻器、电容器1件7D51DQ31波形测试及开关板1

　　18、调节电阻Rf1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值（满磁通，低电枢电流起动），接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流If2为校正值（100 mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻Rf1，使电动机达到额定值：UUN，IIN，nnN。此时M的励磁电流If即为额定励磁电流IfN。 4）保持UUN，If=IfN，If2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载电流。测取电动机电枢输入电流Ia，转速n和校正电机的负载电流IF（由校正曲线中。表21 UUN V If=IfN= mA If2= mA 实验数据Ia（A）n（r/min）IF（A）T2（Nm）计算数据P2（W）P1（W）（） n（） 4、调速特性 （1）改变电枢端电压的调速 1）直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U=UN，I=0.5IN，IfIfN记下此时MG的IF值。 2）保持此时的IF值（即T2值）和IfIfN不变，逐次增加R1的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia。

　　20、3）共取数据8-9组，记录于表2-2中表22 IfIfN mA T2 NmUa（V）n（r/min）Ia（A） （2）改变励磁电流的调速 1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻Rf1调至零，将MG的磁场调节电阻If2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=UN，I0.5IN记下此时的IF值。 2）保持此时MG的IF值（T2值）和M的UUN不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia。共取78组记录于表23中。表23 UUN V T2 Nmn（r/min）If（mA）Ia（A） 六、实验报告 1、由表2-1计算出P2

　　21、和，并给出n、T2、f（Ia）及nf（T2）的特性曲线。 电动机输出功率： P20.105nT2 式中输出转矩T2的单位为N.m（由If2及IF值，从校正曲线=f（IF）查得），转速n的单位为r/min。 电动机输入功率： P1=UI 输入电流： I=Ia+IfN 电动机效率： 由工作特性求出转速变化率： 2、绘出并励电动机调速特性曲线nf（Ua）和n=f（If）。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。 七、思考题 1、并励电动机的速率特性nf（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

　　22、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“飞车”？为什么？实验三、三相变压器的联接组的测定一、实验目的 1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。 2、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 1、测定极性 2、连接并判定以下联接组 (1) Y/Y-12 (2)

　　23、 Y/Y-6 (3) Y/-11 (4) Y/-5 四、实验原理多台变压器并联运行时，需要知道变压器一、二次绕组的联结方式和一、二次绕组的对应的线电势之间的相位关系，联接组别就是表征上述相位差的一种标志。1、三相变压器和单相变压器一样，每组绕组也是由原边（高压端）绕组和副边（低压）绕组构成，一般高压绕组的匝数多，线径细；低压绕组的匝数少，线径粗。因而高压绕组的电阻大于低压绕组的电阻，因此，通过测量绕组的电阻，就可确定变压器的原、副边绕组。变压器的原、副边绕圈被同一主磁能所交链，当交变时，在原、副边线圈中感应的电势有一定极性关系，即任一瞬间，一个线圈的某一端点电位为正（或负）时，另一个线、个相应的端点，其电位也是正（或负）的，这两个对应的端点称为同极性端，常用“”、“*”标出。 对于三相变压器，除了每相的原、副边绕组存在同极性端外，原或副边各相绕组之间也存在着同极性端， 2、三相变压器的三相绕组有多种接法，最常用的是星形和三角形联接。（1）星形接法 它是把三相绕组的末端X、Y、Z（或x、y、z）连在一起，而把它们的首端A、B、C（或a、b、c）引出来。当有中点引出线）三角形接法 三角形接法有两种：一种按a-x-b-y-c-z-a的顺序接；另一种按a-y-b-z-c-x-a的顺序连接。三相变压器的联接组别是用一次侧与二次侧线电势（电压）之间的相位差表示的，它不仅

　　25、与绕组的绕向和首端标记有关，而且还与三相绕组的连接方法有关。为了形象地表示原、副边电动势的相位关系，常采用所谓时钟表示法，即把高压绕组的线电势（或电压）相量作为时钟的长针并指向12点，相应低压绕组的线电势（或电压）相量作为时钟的短针，其所指的数字作为三相变压器联接组的标号三相变压器的联接组由以下因素决定的：（1）首端标记与同极性是否一致；（2）三相绕组之间的联接法。前者决定了原边，副边同一相的相位关系（同相或反相），后者决定了构成三相原、副边电动势相位图，据此便可确定线电压的相位差。三相变压器的联接组标号有许多种，为了制造和并联运行方便，我国规定了一些标准联接组别，标准联接组别有：Y/Y0-1

　　26、2，Y/-11，Y/-1，Y0/Y-12 及Y/Y-12五种，前三种最常用。五、实验方法 1、实验设备序号型号名 称数 量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件4DJ12三相芯式变压器1件5D51波形测试，开关板1件 2、屏上排列顺序 D33、D32、D34-3、DJ12、DJ11、D51 3、测定极性 (1) 测定相间极性 被测变压器选用三相芯式变压器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。测得阻值大的为高压绕组，用A、B、C、X、Y、Z标记。低压绕组标记用a

　　27、、b、c、x、y、z。 1) 按图3-1接线。A、X接电源的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的电压。 3) 用电压表测出电压UBY、UCZ、UBC，若UBC=UBY-UCZ，则首末端标记正确；若UBC=UBY+UCZ，则标记不对。须将B、C两相任一相绕组的首末端标记对调。 4) 用同样方法，将B、C两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、末端正确的标记。 3-1 测定相间极性接线) 测定原、副方极性 图3-2 测定原、副方极性接线) 暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然后按图3-2接线，原、副方中点用导线) 高压三相绕组施加约50%的额定电压，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) 用同样的方法判别出B、b、C、c两相原、副方的极性。 4) 高低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。 4、检验联接组(1) Y/Y-12 图3-3 Y/Y-12联接组 ()接线图 ()电势相量图 按图3-3接线。A、a两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，

　　33、 1、空载实验。 2、短路实验。3、负载实验。三、实验原理三相异步电动机的工作特性是指额定电压和额定频率下，转速、定子电流、功率因数、转矩和效率随输出功率变化而变化的关系，它包括转速特性n=f(p2)，定子电流特性I1=f(p2)，电磁转矩特性M=f(p2)功率因数特性Cos1=f(p2)，效率特性=f(p2)等。对于异步电动机的工作特性可以采用直接负载法测出，但用此法求取工作特性时，要先进行空载实验，测出定子电阻和电动机的机械损耗和铁损耗。四、实验方法1、实验设备 序 号型号（天煌）型号（天科）名 称数 量1DD03DQ03-1导轨、测速发电机及转速表1件2DJ23DQ19校正过的直流测功电

　　34、机1件3DJ16DQ10三相鼠笼异步电动机1件4D33DQ45交流电压表1件5D32DQ44交流电流表1件6D34-3DQ25单三相智能功率、功率因数表1件 2、屏上挂件排列顺序 天煌：D33、D32、D34-3、D31、D42、D51天科：DQ45,DQ44,DQ25，DQ22-1，DQ27，DQ31 三相鼠笼式异步电机的组件编号为DJ16(DQ10)。 3、空载实验 1) 按图4-3接线。电机绕组为接法(UN=220V)，直接与测速发电机同轴联接，负载电机DJ23(DQ19)不接。 2) 把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察电机旋转方向。并使电机旋转方

　　37、励磁电源，调节励磁电流至校正值( 50mA 或100mA)并保持不变。 4) 调节负载电阻RL（注：先调节1800电阻，调至零值后用导线电阻），使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.25倍额定电流。 5) 从这负载开始，逐渐减小负载电流直至空载，在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、直流电机的负载电流IF等数据。 6) 共取数据89组记录于表4-6中。表4-6 U1=U1N=220V（） If= mA序号I1L（A）P1（W）IF(A)T2(Nm)n(r/min)IAIBICI1LPPP1五、实验报告 1、作空载特性曲线、作短路特性曲线：IKL、PK=f(UKL) 3、由空载、短路实验数据求异步电机的等效电路参数。 (1) 由短路实验数据求短路参数 短路阻抗： 短路电阻： 短路电抗：