電機試驗指導書

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電機及拖動基礎試驗指導書

徐州師范大學電氣系編

二00五年

目錄

1、電機試驗裝置交流及直流電源操作說明………...22、電機試驗的基本要求和安全操作規(guī)程…………...43、試驗一：直流電機試驗…………...64、試驗二：直流發(fā)電機試驗……….115、試驗三：直流串勵電動機……….166、試驗四：單相變壓器試驗………207、試驗五：三相變壓器試驗……….268、試驗六：三相異步電動機試驗………………….349、試驗七：單相電阻起動異步電動機…………….4210、試驗八：單相電容起動異步電動機………4611、試驗九：單相電容運轉異步電動機………5012、試驗十：三一致步電動機的起動和U形曲線的測定………..5413、試驗十一：三一致步發(fā)電機試驗……………..5814、試驗十二：交流伺服電動機的特性測定……..6415、試驗十三：步進電動機試驗…………………..6716、試驗十四：正余弦旋轉變壓器試驗…………..7417、試驗十五：自整角機試驗………7818、試驗十六：直流他勵電動機在各種運轉狀態(tài)下的機械特性..8419、試驗十七：三相異步電動機在各種運轉狀態(tài)下的機械特性..88

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電機試驗裝置交流及直流電源操作說明

試驗中開啟及關閉電源都在控制屏上操作。開啟三相交流電源的步驟為：

1、開啟電源前。要檢查控制屏下面“直流電機電源〞的“電樞電源〞開關(右下角)及“勵磁電源〞開關（左下角）都需在“關〞斷的位置?？刂破磷髠榷嗣嫔习惭b的調壓器旋鈕必需在零位，即必需將它逆時針方向旋轉終究。

2、檢查無誤后開啟“電源總開關〞，“停〞按鈕指示燈亮，表示試驗裝置的進線接到電源，但還不能輸出電壓，此時在電源輸出端進行試驗電路接線操作是安全的。3、按下“啟動〞按鈕，“啟動〞按鈕指示燈亮，表示三相交流調壓電源輸出插孔U、V、W及N上已經接電。試驗電路所需的不同大小的交流電壓，都可以適當旋轉調壓器旋鈕用導線從這三相四線制插孔中取得。輸出線電壓為0－450V（可調）并可由控制屏上方的三只交流電壓表指示。當電壓表下面左邊的“指示切換〞開關撥向“三相電網電壓〞時，它指示三相電網進線的線電壓；當“指示切換〞開關撥向“三相調壓電壓〞時，它指示三相四線制插孔U、V、W和N輸出端的線電壓。

4、試驗中假使需要改接線路，必需按下“停〞按鈕以切斷交流電源，保證明驗操作安全。試驗完畢，還需關斷“電源總開關〞，將控制屏左側端面上安裝的調壓器旋鈕調回到零位。

開啟直流電機電源的操作：

1、直流電源是由交流電源變換而來，開啟：直流電機電源〞必需先完成開啟交流電源，即開啟“電源總開關〞并按下〞啟動“按鈕。2、在此之后，接通“勵磁電源“開關，可獲得約為220V、0.5A不可調的直流電源輸出。接通〞電樞電源“開關，可獲得40～230V、3A可調的直流電源輸出。勵磁電源電壓及電樞電源電壓都可由控制屏下方的一只直流電壓表指示。當將該電壓表下方的“指示切換〞開關撥向“電樞電壓〞時，指示電樞電源電壓，當將它撥向“勵磁電壓〞時，指示勵磁電源電壓。但在電路上“勵磁電源〞與“電樞電源〞，“直流電機電源〞與“交流三相調壓電源〞都是經過三相繞組變壓器隔離的，可獨立使用。3、“電樞電源〞是采用脈寬調制型開關穩(wěn)壓電源，輸入端接有濾波用的大電容，為了不使過大的充電電路損壞電源電路，采用了限流延時保護電路。所以本電源在開機時，從電樞電源開關合閘

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到直流電源輸出約有3～4秒的延時，這是正常的。

4、電樞電源設有過壓和過流指示告警保護電路。當輸出電壓出現過壓時，會自動切斷輸出，并告警指示。此時需要恢復電壓，必需先將“電壓調理〞旋鈕逆時針旋轉調低電壓到正常值（約240V以下），再按“過壓復位〞按鈕，即能輸出電壓。當負載電流過大（即負載電阻小）超過3A時，也會自動切斷輸出，并告警指示，此時需要恢復輸出，只要調小負載電流（即調大負載電阻）即可。有時候在開機時出現過流警告，說明在開機時負載電流太大，需要降低負載電流，可在電樞電源輸出端增大負載電阻或甚至暫時撥掉一根導線（空載）開機，待直流輸出電壓正常后，再插回導線加正常負載（不可短路）工作。若在空載時開機仍發(fā)生過流警告，這是由于氣溫或濕度明顯變化，造成光電耦合器TIL117漏電使過流保護點參數改變所致，一般經過空載開機（即開啟交流電源后，再開啟“電樞電源〞開關）預熱幾十分鐘，即可中止告警，恢復正常。所有這些操作到直流電壓輸出都有3～4秒鐘的延時。5、在做直流電動機試驗時，要注意開機時需先開“勵磁電源〞，后開“電樞電源〞；在關機時，則要先關“電樞電源〞而后關“勵磁電源〞的次序。同時要注意電樞電路中串聯電阻以防止電源過流保護。其操作要嚴格遵照試驗指導書中有關內容的說明。

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電機試驗的基本要求和安全操作規(guī)程電機試驗課的目的在于培養(yǎng)學生把握基本的試驗方法與操作

步驟。培養(yǎng)學生學會根據試驗目的，試驗內容及試驗設備擬定試驗線路，選擇所需儀表，確定試驗步驟，測定所需數據，進行分析研究，得出必要結論，從而完成試驗報告。在整個試驗過程中，必需集中精力，及時認真做好試驗。對試驗過程提出以下基本要求：

一、試驗前的準備

試驗前應復習教材中有關的章節(jié)，認真研讀試驗指導書，了解試驗目的、項目、方法及步驟，明確試驗過程中應注意的問題，并依照試驗項目準備記錄抄表等。

試驗前應寫好預習報告，經指導教師檢查確認作好了試驗前的準備，方可開始做試驗。

認真做好試驗前的作準備工作，對于培養(yǎng)學生獨立工作能力，提高試驗質量和保護試驗設備都是很重要的。二、試驗的進行

1、建立小組，合理分工

每次試驗都以小組為單位進行，每組由4～5人組成。試驗進行中的接線、調理負載、保持電壓或電流、記錄數據等工作每人鶯有明確的分工，以保證明驗操作協調，數據記錄確鑿可靠。2、選擇組件和儀表

試驗前先熟悉該次試驗所用的組件，記錄電機銘牌和選擇儀表量程，然后依次排列組件和儀表便于測取數據。3、安圖接線

根據試驗線路圖及所需要的組件、儀表、安圖接線，線路力求簡單明白，按接線原則是先串聯主回路，再接并聯支路。為查找線路便利，每路可用一致顏色的導線或插頭。4、起動電機，觀測儀表

在正式試驗開始之前，先熟悉儀表刻度，并記錄下倍率，然后按一定規(guī)范起動電動機，觀測所有儀表是否正常（如指針正、反向是否超滿量程等）。假使出現異常，應馬上切斷電源，并排除故障；假使一切正常，即可正式開始試驗。5、測取數據

預習時對電機的試驗方法及所測數據的大小做到心中有數。正式試驗時，根據試驗步驟逐次測取數據。6、認真負責，試驗有始有終

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試驗完畢，須將數據交指導教師審閱。經指導教師認可后，才允許拆線并把試驗所有組件、導線及儀器等物品整理好。三、試驗報告

試驗報告是根據實測數據和試驗中觀測和發(fā)現的問題，經過自己分析研究或分析探討后寫出的心得體會。

試驗報告要簡明扼要、字跡明白、圖表整齊、結論明確。試驗報告包括以下內容：

1、試驗名稱、專業(yè)班級、學好、姓名、試驗日期等

2、列出試驗中所用組件的名稱及編號，電機銘牌數據等。

3、列出試驗項目并繪出試驗所用的線路，并注明儀表量程，電阻器阻值，電源端編號等。4、數據的整理和計算

5、按記錄及計算的數據用坐標紙畫出曲線，圖紙尺寸不小于8cm×8cm，曲線要用曲線尺或曲線板連成光滑曲線，不在曲線上的點仍按實際數據標出。

6、根據數據和曲線進行計算和分析，說明試驗結果與理論是否符合，可對某些問題提出一些自己的見解并最終寫出結論。試驗報告應寫在一定規(guī)格的報告紙上，保持整齊。

7、每次試驗每人獨立完成一份報告，按時送交指導教師批閱。

試驗安全操作

為了按時完成電機試驗，確保試驗時人身安全與設備安全，要嚴格遵守如下規(guī)定的安全操作規(guī)程：1、試驗時，人體不可接觸帶電線路。

2、接線或拆線都必需在切斷電源的狀況下進行。

3、學生獨立完成接線或改接線路后必需經試驗指導教師檢查和允許，并使組內其他同學引起注意后方可接通電源。試驗中如發(fā)生事故，應馬上切斷電源，經查清問題和合理處理故障后，才能繼續(xù)進行試驗。

4、電機如直接起動則應先檢查功率表及電流表的量程是否符合要求，是否有短路，以免損壞儀表或電源。

5、總電源或試驗臺控制屏上的電源接通應由試驗指導人員來控制，其他人只能由指導人員允許后方可操作，不得自行合閘。

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試驗一直流電機試驗

一、試驗目的

1、學習電機試驗的基本要求與安全操作本卷須知。

2、認識在直流電機試驗中所用的電機、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、改變電機轉向與調速的方法。二、試驗要點

1、如何正確選擇使用儀表，特別是電壓表和電流表的量程。2、直流電動機起動時，為什么在電樞回路中串接起動變阻器？不串接會產生什么嚴重后果？

3、直流電動機起動時，勵磁回路串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、試驗項目

1、觀測直流電動機的結構2、直流電機的起動方法（1）、并勵直流電動機的起動方法

試驗圖如圖1所示。

安培表R1毫安表A1電樞電源2×90Ω1.5AV1V2MA2RΩ90Ω1.5A2×900ΩRf0.5A

圖1并勵直流電動機起動試驗

起動前應將電動機勵磁回路中的可變電阻Rf短接或放在最小值位置，以使起動后的轉速不致過高，同時由于磁場可變電阻

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短接或處于最小值位置，使較大的勵磁電流If產生較大的磁通，因而獲得較大的起動轉矩，電動機可迅速起動。電阻R1和R?放在最大位置。操作步驟：先合上電源總開關（在控制屏上的鑰匙開關），再按起動按鈕Q（在控制屏上的綠色按鈕），接通電樞電源，轉動可變電阻R1和R?的手柄，電動機開始起動，直到起動電阻R1和R?逐步切除為止。改變并勵直流電動機的端電壓或調理電樞回路或勵磁回路中的可變電阻R1、R?和Rf，通過轉速表可以明白看見電機的速度變化。操作不宜過快，需與電動機加速過程相適應，并注意電樞回路電流變化狀況，不要出現過流。（2）他勵直流電動機的起動

試驗如圖2所示。

安培表A1電樞電源R12×90O1.5A毫安表A2Rf2×900O0.5A勵磁電源

V1V2M

圖2他勵直流電動機的起動試驗

起動前應將電動機勵磁回路中的可變電阻Rf短接或放在最小值位置，電阻R1放在最大位置。操作步驟：先合上電源總開關，再按起動按鈕Q，接通勵磁電源后再接通電樞電源，轉動可變電阻R1的手柄，電動機開始起動，直到起動電阻R1逐步切除為止。改變他勵直流電動機的端電壓及調理電樞回路或勵磁回路中的可變電阻R1和Rf，通過轉速表可以明白看見電機的速度變化。操作不宜過快，需與電動機加速過程相適應，并注意電樞回路電流變化狀況，不要出現過流。3、直流電動機的反轉

試驗接線圖如圖2所示。將他勵直流電動機的電樞或勵磁繞

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組的出線端端點對換，重新起動，觀測電動機旋轉方向的改變。4、并勵電動機工作特性測定試驗接線圖如圖3所示。

安培表A1電樞電V1源2×90Ω1.5AMR10.5A900ΩRf勵磁電壓安培表A2MV24×900Ω0.5AR2Q1

圖3并勵直流電動機工作特性測定試驗電路

起動前應將電動機勵磁回路中的可變電阻Rf短接或放在最小值位置，電阻R1和R2放在最大位置，開關Q1斷開。操作步驟：先合上電源總開關，再按起動按鈕Q，加上電樞電源和勵磁電源，轉動可變電阻R1的手柄，電動機開始起動，直到起動電阻R1逐步切除為止。改變并勵直流電動機的端電壓提高電動機的轉速，直到電樞電壓增加到直流并勵電動機的額定電壓220V為止。再調理勵磁電阻Rf，使電機的轉速為1600r/min，記錄下電流表A1的電流于表1中。合上開關Q1，調理電阻R2的阻值，并把電流表A1和A2、電壓表V2和轉速表的數據記錄在表1中，直到電流表A2的電流增加到0.5A為止。

表1工作特性數據（U?UN?220V）

序號I1(A)I2(A)U2(V)n(r/min)123456四、試驗數據整理及試驗報告

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1、計算電動機輸出功率及效率

被測直流電動機的輸出功率（P2）等于直流發(fā)電機的損耗加上發(fā)電機的輸出功率（由于是他勵發(fā)電機，勵磁損耗不包括在內）。在轉速基本變化不大的狀況下，他勵直流發(fā)電機的摩擦損耗功率和鐵耗之和可以看成常數p損1（試驗中的發(fā)電機摩擦和鐵耗之和為28.6W），而發(fā)電量的電樞銅耗和負載電流I2的平方成正比（發(fā)電機的電樞電阻Rcu2為22Ω）。即

發(fā)電機的輸出功率（P發(fā)）：

P發(fā)＝I2?U2

發(fā)電機的銅損耗（P發(fā)銅）：

p發(fā)銅＝I2?Rcu2被測電動機的輸出功率：

P2?P發(fā)＋p發(fā)銅＋p損1被測電動機的輸入功率：

P1?I1?U1

被測電動機的輸出轉矩（T2）：

T2?P260P2?（N·m）?2?n被測電動機的效率η為；

??P2?100%P1把整理的數據填入表2中。

2、按測試和計算數據畫出并勵直流電動機的工作特性曲線。畫出轉速特性曲線：n?f(I1)畫出轉矩特性曲線：T2?f(I1)

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畫出效率特性曲線：??f(I1)

3、計算被測并勵直流電動機的轉速變化率，即?n?表2試驗整理數據

序號123

456n0?nNnNP發(fā)p發(fā)銅P2P1T2?

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試驗二直流發(fā)電機試驗

一、試驗目的

1、把握用試驗方法測定直流發(fā)電機的各種運行特性，并根據所測得的運行特性評定該被試電機的有關性能。

2、通過試驗觀測并勵發(fā)電機的自勵過程和自勵條件。二、試驗要點

1、什么是發(fā)電機的運行特性？在求取直流發(fā)電機的特性曲線時，哪些物理量應保持不變，哪些物理量應測取。

2、做空載特性試驗時，勵磁電流為什么必需保持單方向調理？3、并勵發(fā)電機自勵的條件有哪些？發(fā)電機不能自勵時應如何處理？

三、試驗項目

1、他勵直流發(fā)電機空載特性測定試驗圖如圖1所示

安培表A1電樞電V1源R1Rf2×90O1.5AMV24×900O0.5A毫安表A2MAB圖1他勵直流發(fā)電機空載特性試驗

他勵直流發(fā)電機空載特性如下：保持n?nN＝1500/min，發(fā)電機空載（即I＝0），測取U0?E0?f(If)（即電流A2和電壓V2之間的函數關系）。操作步驟為：依照圖1接好電路，把可調電阻R1和Rf放置到最大位置，斷開開關Q2，檢查無誤后，按下起動電源按鈕Q，起動電動機。起動完畢后，調理電動機電樞回路可變電阻R1到最小，再調理電樞電源電壓，使電動機轉速達到額定值n?nN。合上開關Q2，減小發(fā)電機勵磁回路電阻Rf，使發(fā)電機空載電壓U0?0.9UN（UN＝220V），記錄此點數據U0和If（發(fā)電

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機勵磁電流）于試驗表1中，以后逐漸減小發(fā)電機勵磁電流If，每減小一次均需記錄U0和If，直到斷開開關Q2，If＝0，共讀取8組數據，在發(fā)電機額定電壓附近讀取數據應間隔小些。在減小勵磁電流If過程中只能單方向調理（為什么？）。當If＝0時，測得的即為剩磁電壓。

表1他勵發(fā)電機空載特性數據（n?nN＝1500r/min）序號12345678U0/VIf/A2、觀測并勵直流發(fā)電機自勵觀測

(1)試驗圖如圖1，斷開發(fā)電機勵磁回路開關Q2，起動并勵電動機并將轉速調理到發(fā)電機的額定轉速n?nN＝1500r/min，觀測發(fā)電機是否有剩磁電壓（看電壓表V2），如無剩磁電壓，則將電動機中止，把發(fā)電機勵磁回路開關Q2合上，對發(fā)電機進行充磁（此時勵磁電源必要有電壓）。(2)勵磁繞組聯接

把圖1發(fā)電機他勵勵磁回路改成并勵勵磁回路，如圖2所示。

安培表A1電樞電V1源2×90O1.5AMV2Q2R1Rf4×900O0.5A毫安表A2M勵磁電壓

圖2并勵發(fā)電機自勵試驗

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把可調電阻Rf放置到最大位置，按下起動電源按鈕Q，起動電動機并把轉速調理到發(fā)電機的額定轉速n?nN＝1500r/min。調理發(fā)電機勵磁回路可變電阻Rf減小，觀測發(fā)電機電樞端電壓（看電壓表V2），假使端電壓上升，說明發(fā)電機勵磁磁通與剩磁方向一致。若端電壓下降說明發(fā)電機勵磁磁通與剩磁方向相反。此時應把電動機中止下來，斷開電源，把發(fā)電機的勵磁連線A點和B點換向。再按上面的試驗過程從新做一遍，這時發(fā)電機電樞輸出電壓應當正常。

3、他勵和并勵直流發(fā)電機的外特性測定（1）他勵直流發(fā)電機外特性的測定

接線圖如圖3所示。

安培表A1電樞電V1源2×90Ω1.5AM勵磁電壓Rf2×900Ω0.5AMV2R1安培表A24×900Ω0.5AR2Q1

圖3他勵直流發(fā)電機外特性測定試驗電路

他勵直流發(fā)電機外特性為：保持n?nN＝1500r/min、

。操If?IfN，測取U?f(I)（即電壓V2同A2之間的關系曲線）

作步驟如下：

a)調理電動機的轉速使電動機的轉速保持發(fā)電機的額定轉速1500r/min

b）調理發(fā)電機勵磁回路可調電阻Rf,使其發(fā)電機的端電壓為

U?UN=220V。

c）調理電阻R2，逐步增大發(fā)電機負載，同時調理電動機電樞端電壓，保持轉速不變。記錄V2同A2數據于表2中，直到空載（即斷開發(fā)電機負載開關Q1）為止，共讀取6組數據。

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表2他勵發(fā)電機外特性數據

序號U/VI/A123456（2）并勵直流發(fā)電機外特性的測定

安培表A1電樞電V1源2×90Ω1.5AMMV2R1A24×900Ω0.5A安培表R2Rf2×900Ω0.5AQ1

圖4并勵直流發(fā)電機外特性測定試驗電路

并勵直流發(fā)電機外特性為：保持n?nN＝1500r/min、，測取U?f(I)（即電壓V2同A2Rf?RfN（把圖中Rf調為零）之間的關系曲線）。

接線如圖4所示，調理電動機轉速，使之達到發(fā)電機的額定轉速n?nN＝1500r/min，合上開關Q1，同時調理電動機電樞電壓，以保持電動機轉速在1500r/min不變，調理負載電阻R2，記錄V2同A2數據于表3中，直到空載（即斷開發(fā)電機負載開關Q1）為止，共讀取6組數據

表3并勵發(fā)電機外特性數據

序號U/VI/A123456五、試驗報告

1、按空載試驗測定數據，作出他勵直流發(fā)電機的空載特性曲線

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2、按負載試驗測定數據，在同一坐標上，作出他勵和并勵直流發(fā)電機的外特性，以資比較。

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試驗三直流串勵電動機

一、試驗目的

1、用試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異。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、試驗項目

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)。試驗接線圖如圖1所示。

安培表A3電樞電源IV12×90Ω1.5AV1R1S1Rf1IfA1勵磁繞組安培表M180Ω＋90Ω1.5ARf2勵磁電源2×900Ω0.5AMGV2安培表A4IFR26×90Ω1.5A勵磁繞組A2If2毫安表

圖1直流電動機機械特性測定試驗

圖中校正直流測功機MG作為串勵直流電動機的負載，用于測量電動機M的轉矩，兩者之間用連軸器直接聯接。

由于串勵電動機不允許空載起動，因此校正直流測功機MG先加他勵電流If2為校正值，并接上一定的負載電阻R2，使電動機在起動過程中帶上負載。

調理直流直流串勵電動機M的電樞串聯起動電阻R1及磁場分

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路電阻Rf1到最大值，開啟磁場分路開關S1，合上控制屏上的電樞電源開關，起動M，并觀測轉向是否正確。

M運轉后，調理R1，同時調理MG的負載電阻R2，控制屏上的電樞電壓調理旋鈕，使M的電樞電壓U1=UN、I=1.2IN。

在保持U1=UN，If2為校正值（試驗四單相變壓器試驗

一、試驗目的

1、通過空載試驗和短路試驗確定單相變壓器的參數2、通過負載試驗測定單相變壓器運行特性二、試驗要點

1、在變壓器空載和短路試驗中，各種儀表怎樣連接，才能使測量誤差最??？

2、如何用試驗方法測定變壓器的鐵耗及銅耗？

3、變壓器空載及短路試驗時應注意哪些問題？一般電源應接在低壓邊還是高壓邊適合？三、試驗內容1、測定電壓比

接線圖如試驗圖1所示。

三相調壓交流輸出UVWV1aA單相變壓器V2NxX

圖1單相變壓器變比試驗

從控制屏上調壓器的輸出相電壓接線到單相變壓器的低壓線圈。高壓線圈開路，閉合電源開關Q，將低壓線圈外施電壓調至50％額定電壓左右，測量電壓線圈電壓及高壓線圈電壓，對應不同的輸入電壓共讀取5組數據，記錄于試驗表3－1中。2、空載試驗

變壓器的鐵耗與電源的頻率及波形有關，試驗電源的頻率應接近被試變壓器的額定頻率（允許偏差不超過±1％），其波形應是正弦波。

接線圖如試驗圖2所示。

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三相調壓交流輸出UVWV1WAaA單相變壓器V2NxX圖2單相變壓器空載試驗

在變壓器低壓側施加電壓，即在低壓繞組上施加電壓，高壓繞組開路。變壓器空載電流I0?(2.5%~10%)IN，依此選擇電流表及功率表的電流量程（功率表不用選擇量程）。變壓器空載運行時功率因數甚低，一般在0.2以下。

試驗表1變比及空載試驗數據序號

變壓器接通電源開關Q前（綠色按鈕），必需將調壓器（在控制屏的左側方）輸出電壓調至最小位置，以避免開關閉合時，電流表、功率表電流線圈被沖擊電流所損壞。合上電源開關Q后，調理調理變壓器一次側電壓至1.2UN，然后逐次降壓，逐次測量空

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試驗數據U0（V）I0（A）P0（W）UAX（V）計算數據cosΦ0載電壓U0、電流I0及損耗p0（在數字功率因數表上讀取），在（包括U0?UN點，在該點附(1.2~0.5)UN范圍內，讀取6～7組，

近測量點應較密一些），結果記錄于試驗表1中。3、短路試驗

進行變壓器短路試驗時，高壓線圈接電源的相電壓，低壓線圈接一電流表短路。如試驗圖3所示。

Aa單相變壓器三相調壓交流輸出UVWV1WA1A2NXx圖3單相變壓器短路試驗試驗表2短路試驗數據

序號123456試驗數據UK（V）IK（A）PK（W）計算數據cosΦ0短接線要接牢，其截面積應較大。

變壓器短路電壓的數值約為(5%~10%)UN，為了避免過大的

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短路電流，在接通電源前，必需將調壓器調至輸出電壓為最小的位置，然后閉合電源開關Q，逐漸緩慢地增加電壓使短路電流升到

1.1IN（在調理電壓時，一定要注意電流表的讀數不能超過要求的范圍）。在(1.1~0.5)IN范圍內，測量短路功率PK（在數字功率因數表上讀?。?、短路電壓UK及短路電流IK。讀取數據5～6組（包括IK?IN），記錄于試驗表2。本試驗應盡快進行，由于變壓器繞組很快就發(fā)熱，使繞組電阻增大，讀數將會發(fā)生偏差。4、負載試驗

接線圖如試驗圖4所示。

單相變壓器三相調壓交流輸出UVWV1V2ZF6×90O1.5AXx

A1AaWA2N圖4單相變壓器負載試驗

變壓器一次繞組（高壓側）經調壓器（在控制屏上）、開關Q接至電源，負載為六個1.5A，90Ω可變電阻串聯（1.5A，6×90Ω）。先將負載電阻值調至最大，然后閉合電源開關Q，調理調壓器輸出電壓為U1?U1N?220V，減小負載電阻，即增大負載電流，保持

U1?U1N，在負載電流從零（I2?0，U2?U20）至額定值范圍內（0A～0.63A），測量負載電流I2和二次側電壓U2，每改變一次負載電阻，將I2和U2數值記錄于試驗表3中，共讀取數據5～6組（包括I2?I2N點）。

23

試驗表3負載試驗數據（U1?U1N）

序號U2（V）I2（A）123456若需要進行非純電阻而功率因數一定的負載試驗，試驗方法和線路與純電阻負載時一致，此時二次側需要一個可變電抗器，與負載電阻并聯或串聯組成感性負載。四、試驗報告1、計算變比

根據測變比試驗的幾組數據，分別計算電壓比，取其平均值作為受試驗變壓器的電壓比。

2、根據空載試驗所測得的數據求以下曲線及參數（1）畫空載特性曲線

I0?f(U0)p0?f(U0)（2）計算變壓器的勵磁參數

從空載特性曲線I0?f(U0)及p0?f(U0)上查出額定電壓

U1N時的I0及p0，由此計算勵磁參數。

變壓器空載時，從電源吸取的功率p0為變壓器的鐵耗pFe及空載銅耗pCu，由于空載銅耗很小，可以忽略不計，故pFe?p0，于是勵磁參數為

'Zm?U1I0p0I02'rm?''2'2Xm?Zm?rm

因空載試驗在低壓側進行，折合到高壓側

'rm?K2rm24

'Xm?K2Xm'Zm?K2Zm3、根據短路試驗所測得的數據以下曲線及參數

（1）畫短路特性曲線

IK?f(UK)pK?f(UK)

（2）計算短路參數

從短路特性曲線上查得短路電流等于額定電流IK?IN時的短路電壓UK和短路損耗pK，計算短路參數。

ZK?UKIKpKIKrK?2XK?Zk2?rK

4、根據負載試驗數據，作純電阻負載下受試變壓器的外特性

s?1U2?f(I2)U1?U1Nco?5、根據試驗數據，計算變壓器運行性能

（1）計算額定負載功率因數為1時，受試變壓器的電壓變化率ΔU及效率η。

（2）計算功率因數為1時，受試變壓器的效率特性??f(P2)。

25

試驗五三相變壓器試驗

一、試驗目的

1、通過空載和短路試驗，測定三相變壓器的變比和參數2、通過負載試驗，測定三相變壓器的運行特性二、預習要點

1、如何用兩個功率表測定三相功率，空載和短路試驗應如何合理布置儀表。

2、三相心式變壓器的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、變壓器空載和短路試驗時應注意哪些問題？一般電源應加在哪一方比較適合？三、試驗項目1、測定變比

三相變壓器三U相調壓V交流輸出W

axXAbyYBczZC

圖1三相變壓器變比試驗接線圖

試驗線路如圖1所示。低壓線圈接電源，高壓線圈開路。將三相交流電源調到電壓為零的位置。開啟控制屏上電源總開關，按下“開〞按鈕，電源接通后，調理外施電壓U=0.5UN=27.5V。測取高、低壓線圈的線電壓UAB、UBC、UCA、Uab、Ubc、Uca，記錄于表1中。計算：變比K：

KAB?

UUUABKBC?BCKCA?CAUabUbcUca26

表1三相變壓器變比試驗數據（U=0.5UN=27.5V）高壓繞組線電壓（V）電壓繞組線電壓（V）UABUBCUCAUabUbcUca變比（K）KABKBCKCA平均變比：

1K?(KAB?KBC?KCA)

32、空載試驗

測取空載特性U0L?f(I0L)，P0?f(U0L)，cos?0?f(U0L)。

三相調壓交流輸出

UV1VV2WV3W1A1ab三相變壓器XxAA2yYBW2A3czZC圖2三相變壓器空載試驗接線圖

試驗線路如圖2所示。低壓線圈接電源，高壓線圈開路。將三相交流電源調到電壓為零的位置。開啟控制屏上電源總開關，按下“開〞按鈕，電源接通后，調理外施電壓，使U0L=1.2UN。

逐次降低電源電壓，在（1.2~0.2）UN范圍內，測取變壓器三相線電壓、線電流和功率。測取數據時，在U0＝UN的點必測，且在其附近多測幾組。共取8組數據記錄于表2中。

27

表2三相變壓器空載試驗數據序號12345678試驗數據U0L(V)I0L(A)UcaIa0Ib0Ic0P0(W)P01P02U0L(V)計算數據I0L(A)P0(W)cosΦ0UabUbc3、短路試驗

測取短路特性UKL?f(IKL)，PK?f(IKL)，cos?K?f(IKL)

三相變壓器三相調壓交流輸出UV1VV2WW2A3CZzc

W1V3A1AXxaA2BYyb圖3三相變壓器短路試驗接線圖

試驗接線如圖3所示，變壓器高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。

將三相交流電源調到電壓為零的位置。開啟控制屏上電源總開關，按下“開〞按鈕，電源接通后，緩慢調理電源電壓，使變

28

壓器短路電流IKL=1.1IN。

逐次降低電源電壓，在1.1~0.2IN的范圍內，測取變壓器的三相輸入電壓、電流及功率。測取數據時，其中IKL=IN點必測，共取數據5組，記錄于表3中。

（做該試驗時，操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化）

表3三相變壓器短路試驗數據

序號12345678試驗數據UKL(V)UABUBCUCAIAKIKL(A)IBKICKPK(W)PK1PK2UKL(V)計算數據IKL(A)PK(W)cosΦK4、純電阻負載試驗

保持U1?UN，cos?2?1的條件下，測取U2?f(I2)試驗接線如圖4所示。變壓器高壓線圈接電源，低壓線圈經開關S接到負載電阻。將開關S斷開，負載電阻阻值調至最大，三相交流電源調到電壓為零的位置。開啟控制屏上電源總開關，按下“開〞按鈕，電源接通后，調理電源電壓，使變壓器短路電流U1＝UN。

在保持U1＝U1N的條件下，合上開關S，逐漸增加負載電流，從空載到額定負載范圍內，測取三相變壓器輸出線電壓和相電流。

測取數據時，其中I2＝0和I2＝IN兩點必測，共取8組數據記錄于表4中

29

三相變壓器三U相調壓V交流輸出WaxXAS2×900Ω0.5AbyYB2×900Ω0.5AczZC2×900Ω0.5A圖4三相變壓器負載試驗接線圖

表4三相變壓器負載試驗數據

U1＝U1N＝V；COSΦ2＝1序號UAB12345678U2（V）UBCUCAU2IAI2（A）IBICI2四、試驗報告

1、計算變壓器的變比

根據試驗數據，計算各線電壓之比，然后取其平均值作為變壓器的變比。

30

KAB?UUUABKBC?BCKCA?CAUabUbcUca2、根據空載試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U0L=f(I0L)，P0=f(U0L)，COSΦ0=f(U0L)表2中

U0L?Uab?Ubc?Uca

3Ia?Ib?Ic3I0L?P0?P01?P02

cos?0?P03U0LI0L

（2）計算激磁參數

從空載特性曲線查出對應于U0L＝UN時的I0L和P0值，并由下式求取激磁參數。

rm?P023I0?

Zm?U0?I0??U0L3I0L

22Xm?Zm?rm

式中U0??U0L3，I0??I0L，P0——變壓器空載相電壓，相

電流，三相空載功率。

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UKL=f(IKL)，PK=f(IKL)，COSΦK=f(IKL)式中

31

UKL?UAB?UBC?UCA

3IAK?IBK?ICK

3IKL?PK?PK1?PK2cos?K?PK3UKLIKL

（2）計算短路參數

從短路特性曲線查出對應于IKL=IN時的UKL和PK值，并由下式算出短路參數

'rK?PK23IK?

'ZK?UK?IK??UKL3IKL

''2'2XK?ZK?rK

式中UK??UKL3，IK??IKL，PK——短路時的相電壓，相

電流，三相空載功率。

折算到低壓方

ZK?'ZK2K'rK

rK?K2

XK?'XKK2

4、根據空載和短路試驗測定的參數，繪出被試變壓器的“T〞型等效電路。

32

5、變壓器的電壓變化率

（1）根據試驗數據繪出COSΦ0＝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

?u?U20?U2?100%

U20（2）根據試驗求出的參數，算出I2＝IN，COSΦ2＝1時的電壓變化率

?u??(uKrcos?2?uKXsin?2)

6、繪出被試變壓器的效率特性曲線

（1）用間接法算出在COSΦ2＝0.8時，不同負載電流時變壓器效率，記錄于表5中

表5COSΦ2＝0.8P0＝WPKN＝W

序號123456*I20.2P2（W）*2P0?I2PKNη0.40.60.81.01.2??(1?*I2PNcos?2?P0?*2I2PKN)?100%

式中I*2PNcosΦ2=P2

PN為變壓器的額定容量

PKN為變壓器IKL=IN時的短路損耗P0為變壓器的U0L=UN時的空載損耗（2）計算被測變壓器η＝ηmax時的負載系數βm。

?m?P0PKN33

試驗六三相異步電動機試驗

一、試驗目的

1、熟悉三相異步電動機的起動方法

2、把握三相異步電動機的參數及工作特性的測定方法二、試驗要點

1、復習三相異步電動機的各種起動方法

2、如何進行三相異步電動機的空載試驗和短路試驗？如何用空載試驗和短路試驗數據求取三相異步電動機的勵磁參數和短路參數。

3、如何從負載試驗求取三相異步電動機的工作特性。三、試驗項目

1、練習三相繞線轉子異步電動機的起動

（1）觀測繞線轉子三相異步電動機結構，了解集電環(huán)的短路裝

置及操作方法。

（2）試驗接線圖如圖1所示。

三相調壓交流輸入UAAX三相繞線式轉子異步電動機定子線圈VBVWCZYY三相繞線式轉子異步電動機轉子線圈滑環(huán)電動機起動電阻箱

圖1三相繞線轉子異步電動機起動

調壓器的三相輸入電源U、V、W分別連接到繞線轉子電動機的A、B、C接線端，把X、Y、Z。N端分別用導線聯接電動機起動電阻箱，合上電源開關Q，調理電動機起動電阻箱的阻值，電動

34

機開始運行。

2、鼠籠三相異步電動機的起動

（1）三相鼠籠式異步電動機星形連接的直接起動

試驗接線圖如圖2所示。

U三相鼠籠電動機定子線圈AAX三相調壓交流輸入VBVWCZY圖2三相鼠籠式異步電動機星形連接的直接起動

三相電源分別連接到三相鼠籠式異步電動機的A、B、C接線端，把X、Y、Z端用導線短接起來，用導線短路三相繞線轉子繞組回路，合上電源開關Q，電動機開始起動，注意起動時電流的狀況。

（2）三相鼠籠式異步電動機三角形連接的直接起動

試驗接線圖如圖3所示。

三相鼠籠電動機定子線圈U三AAX相調V壓BY交流V輸W入CZ

圖3三相鼠籠式異步電動機三角形連接的直接起動

三相電源分別連接到三相鼠籠式異步電動機的A、B、C接線端，把電動機的A端和Z端、B端和X端、C端和Y端分別用

35

導線短接起來。合上電源開關Q，電動機開始起動，注意起動時電流的狀況。

（3）三相鼠籠式異步電動機星形——三角形起動

試驗接線圖如圖4所示。

三角形起動星形起動S三相調壓交流輸入AUVAXBVWCYZ

圖4三相鼠籠異步電動機星形——三角形起動

S為二位三刀開關，在控制屏上。把S開關放置在電動機為星形連接的位置。在合上電源開關Q前，要認真做好線路的檢查，連接線有錯時，會出現很大的短路電流（最好讓試驗指導教師幫助檢查），在確認線路無誤后，合上電源開關Q，電動機開始起動，注意起動時電流的狀況。在電動機的轉速穩(wěn)定后，把S開關扳到相反位置，此時電動機在三角形連接方式下穩(wěn)定運行，這樣就完成了電動機的星形——三角形起動。觀測在星形和三角形連接時電流表的指示有什么不同？

3、鼠籠三相異步電動機的參數測定

（1）測量定子繞組冷態(tài)電阻

用萬用表測量電動機定子繞組的電阻，注意萬用表的相量量程。（2）空載試驗

按試驗圖5進行接線。

三相異步電動機接為星形。將調壓器輸出電壓調至零位，合上電壓開關Q，逐漸升高電壓以起動電動機。保持電動機在額定電壓下空載運轉數分鐘，待機械摩擦穩(wěn)定后，再進行試驗。調理調壓器的輸出電壓，使電動機定子繞組的外施電壓升高到1.2UN，由

1.2UN開始逐漸減小，則電動機電流相應減小，直到轉差率顯著增

36

三相調壓交流輸出UVV三相鼠籠電動機定子線圈W1A1AXA2BYWW2A3CZ

圖5三相異步電動機空載試驗

大（即電動機轉速明顯減?。?，定子電流開始上升（或基本不變）為止，每次讀取三相空載電壓、三相空載電流及瓦特表的功率、功率因數（在數字功率因數表上讀?。?，共讀取數據8組，注意在UN附近應多測幾點，記錄在試驗表1中。

試驗表1空載試驗數據

U0L（V）序號UUUUABBCCA0L12345678I0L（A）IAIBICI0LP0(W)P1P2P0cosΦ0（3）短路試驗

37

接線圖與圖5空載試驗接線圖一致。該試驗必需在指導教師的指導下進行。將調壓器輸出電壓調至零位，合上電壓開關Q，逐漸升高電壓以起動電動機。用手抓緊電動機的轉軸，讓電動機不能轉動，逐漸升高施加到電動機定子繞組上的電壓，直至電動機定子繞組電流為1.2IN（調整電壓時一定要慢，同時手要用力才能不讓電動機轉動，假使手保持不了電動機靜止，要盡快調低電壓）。讀取此時三相線電壓、三相線電流及兩只功率表的功率、功率因數。讀取后，馬上降低外施電壓。在降低電動機外施電壓直至電動機定子繞組電流降為0.3IN過程中讀取5組數據，記錄于試驗表2中。（在做該試驗時，同組的人員要相互協同好，做到記錄數據快速，盡快做完該試驗，否則由于電動機的電流較大，定子繞組將過熱，同時，用手抓住轉子的人將很困難）

試驗表2短路試驗數據

UKL（V）序號UUUUABBCCAKL12345678IKL（A）IAIBICIKLPK(W)P1P2PKcosΦK4、三相異步電動機工作特性測定

在本試驗中，用直流發(fā)電機作為三相異步電動機的負載。三相異步電動機的工作特性直接從負載試驗中測定，負載試驗接線圖宛如5。試驗步驟如下：合上電源開關，起動電動機；調理調壓器的輸出電壓，保持電動機的端電U1?UN，改變發(fā)電機負載電阻R的大小，測定各相的電流、電壓及功率共6組記于表3中

38

UVVA2BY三相鼠籠電動機定子線圈W1A1AX三相調壓交流輸出WW2A3CZ三相鼠籠電動機轉子電樞勵磁電壓A4R6×900O0.5A圖5三相異步電動機負載試驗

試驗表3負載特性數據序號電流/AIUIV

IW功率/WI平均P?P?轉速-1/r·minP?P?P1??123456四、試驗報告

1、作空載特性曲線

I10、p10?f(u1)，和短路特性曲線I1K、pK1?f(u1K)。2、由空載及短路1試驗數據，計算電動機勵磁參數rm、xm、zm及

'短路參數rK?r1?r2'，xK?x1?x2，并繪出受試電動機的等效電路。

39

'223、確定機械損耗及鐵耗，作曲線p0如試驗?p0?3I10r1?f(U0)，

圖6所示，延長曲線交于綜軸K點，過K點作橫軸平行線，由此可得U1?U0時的機械損耗p?和鐵耗pFe。

p0pFeKpΩo2uN2u0圖6從空載損耗中分開出機械損耗和鐵耗

4、根據負載試驗數據，計算受試電動機的工作特性，將試驗數據及計算數據填入試驗表4中。P1?P??P?

1I1?(IU?IV?IW)

3cos?1???2?n60P13U1I2

s?n0?n%n0P1%P2??P2?T2?

40

按試驗表4中數據，繪制受試電動機的工作特性曲線：P1、

I1、cos?1、T2、s、??f(P2)。

試驗表4工作特性數據

序號電流功率轉矩轉速轉效差率?/(rad?s?1)率?P2/Ws角速度輸出功率功率因數I1/AP1/WT2/(N?m)n/(r?min)cos?112345

41

試驗七單相電阻起動異步電動機

一、試驗目的

用試驗方法測定單相電阻起動異步電動機的技術指標和參數二、預習要點

1、單相電阻起動異步電動機有哪些技術指標和參數？2、這些技術指標怎樣測定？參數怎樣測定？三、試驗項目

1、測量定子主、副繞組的實際冷態(tài)電阻2、空載試驗

試驗如圖1，單相異步電動機直接與測速發(fā)電機同軸聯接，測功機不接。（由于單相電阻起動異步電動機起動電流較大，所以作此試驗時應把控制屏后門扭子開關打在“關〞位置，切斷過流保護，以防誤操作）。

三U相調壓交流輸N出

WA離心開關主繞組V副繞組M

圖1單相電阻起動異步電動機接線圖

調理調壓器讓電機M降壓空載起動，在額定電壓下空載運轉使機械損耗達到穩(wěn)定（10分鐘）。

從1.1倍額定電壓（UN＝220V）開始逐步降低至可能達到的最低電壓值即功率和電流出現上升為止。其間測取數據8組，記錄每組的電壓U0、電流I0、功率P0于表2中。3、短路試驗

把功率表的電流線圈短接，在電機M軸上裝上彈簧秤，阻止電機轉動。

合上電源開關，升高電壓至0.5倍額定電壓值，使電流約為2倍額定電流（IN=1.45A），逐步降低電