【正文】 ............................................................................. 25 實驗五 三相變壓器的參數(shù)測量實驗 .............................................................. 25 實驗六 三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱短路 ................................................. 32 實驗七 三相變壓器的負(fù)載運行 .................................................................... 43 實驗八 三相變壓器的并聯(lián)運行（選作） ................................................... 48 異步電機(jī)實驗 .............................................................................................................. 51 實驗九 三相異步電動機(jī)的參數(shù)測定實驗 ................................................... 51 實驗十 三相異步電動機(jī)的工作特性 ............................................................ 62 實驗十一 三相繞線式異步電機(jī)在各種運行狀態(tài)下的機(jī)械特性實驗 .... 65 同步電機(jī)實驗 .............................................................................................................. 75 實驗十二 三相同步發(fā)電機(jī)的運行特性 ........................................................ 75 實驗十三 三相同步電機(jī)參數(shù)的測定 ............................................................ 84 實驗十四 三相同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運行特性 ................................................. 92 附 錄 ....................................................................................................................... 99 1 電機(jī)學(xué)及拖動基礎(chǔ)實驗的基本要求和安全操作規(guī)程 實驗的基本要求 電機(jī)及電氣技術(shù)實驗課的目的在于培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的實驗方法與操作技能。經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后，才允許拆線并把實驗所用的組 件、導(dǎo)線及儀器等物品整理好。 ，要檢查有關(guān)的各調(diào)節(jié)量 (調(diào)壓器、變阻器等 )是否在適當(dāng)?shù)奈恢谩? ，小組成員不得遠(yuǎn)離機(jī)器。 二、預(yù)習(xí)要點 如何正確選擇使用儀器儀表，特別是電壓表電流表的量程。電動機(jī)起動過程中，請同學(xué)們注意觀察電表的極性、電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，若不正確，應(yīng)立即斷電，停機(jī)糾正。直流電動機(jī)拖動直流發(fā)電機(jī)的電樞旋轉(zhuǎn)，直流發(fā)電機(jī)的勵磁繞組通入電流產(chǎn)生磁場，旋轉(zhuǎn)的電樞導(dǎo)體切割磁場感應(yīng)電勢aeE C n??，可以看出，感應(yīng)電勢正比于轉(zhuǎn)速及每極磁通。 調(diào)節(jié)特性是指轉(zhuǎn)速 Nnn? ，端電壓 NUU? ，負(fù)載電流變化時，勵磁電流的調(diào)節(jié)規(guī)律 ()fI f I? 。 圖 21 直流他勵發(fā)電機(jī)接線圖 （ 1）空載特性 ① 接線完成后， 電動機(jī)勵磁回路電阻 1fR 調(diào)至阻值最小，電樞回路起動電阻 1R調(diào)至阻值最大，發(fā)電機(jī)勵磁回路電阻 2fR 調(diào)至輸出電壓最?。措娮柚底?大 ） 的位置。 表 22 他勵外特性實驗數(shù)據(jù) _ _ _ _ _ / m inNn n r?? _____f fNI I A?? ()UV ()IA （ 3）調(diào)節(jié)特性 12 操作步驟如下： ① 外特性實驗完成后， 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的磁場調(diào)節(jié)電阻 2fR ，使發(fā)電機(jī)空載電壓為額定電壓，調(diào)節(jié)電動機(jī)磁場電阻 1fR ，使發(fā)電機(jī) Nnn? ， 接入負(fù)載 。分析表明，不同的勵磁方式其運行性能有很大的不同，本次實驗主要針對他勵直流電動機(jī)。而改變勵磁電流調(diào)速的方法，也就是改變磁通 ? 調(diào)速，由于 ? 只能比額定磁通減小， 所以機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速點增大，機(jī)械特性斜率增大，如圖 3（ 3） 所示。 按下“負(fù)載接入”按鈕，負(fù)載應(yīng)處于最?。?2R 阻值最大）。所以 0 1 01122NaP P U I??? ③電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 2T 、輸出功率 2P 輸入功率： 1 NaP U I? 銅 耗： 2 (75 )cua a ap I R C? 。 如果負(fù)載為反抗性負(fù)載，閘刀合向制動方向，電動機(jī)的運行點由 A 點變到 B 點，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩使拖動系統(tǒng)很快停車， T 和 n 的變化在機(jī)械特性的第 II 象限 0B 段，這一段稱之為能耗制動過程。 本實驗中要做的是電勢反接制動 。 3．求取直流電動機(jī)不同制動電阻值時的能耗制動曲線。 （ 9）停機(jī)，切斷電源。 2． 根據(jù)表 43畫出電動機(jī)運行于電動及反接 制動狀態(tài)時的特性曲線 ()an f I? 。 圖 51 變壓器的 T 型等值電路 分析變壓器性能的方法通常使用等效電路、方程式和相量圖。 三相 芯 式變壓器的三相空載電流是否對稱。本實驗要求電源頻率應(yīng)等于或接近被試變壓器的額定頻率，允許偏差規(guī)定不超過 1%? ，三相電壓基本對稱，且電壓波形應(yīng)是正弦波。 圖 52 Y/ Y 連接的變壓器測電壓比接線圖 表 51 三相變壓器電壓比測定 聯(lián)接 ()ABUV ()abUV 電壓比1K ()BCUV ()bcUV 電壓比2K ()CAUV ()caUV 電壓比3K 電壓比K /YY /Y? 表中：1 2 31 ()3K K K K? ? ? 2．空載實驗 變壓 器的空載電流一般很小，對于中小型變壓器其約為 (4 16)% NI ，實驗時可根 29 據(jù)此范圍來選擇電流表和 瓦特表 的電流線圈的量程。 實驗內(nèi)容 一、實驗?zāi)康? 熟練地掌握空載、短路實驗方法。對于三相變壓器分析時化為單相，也使用圖的等值電路。 （ 3） 將 2fR 調(diào)至最大，緩慢減小 2R ，電流 aI 增加到額定，再增加 2R ，使電流減至最小，在 電動機(jī)的制動電流減小的過程中測取 aI 、 n ,共取 56組數(shù)據(jù)記錄于表44。 （ 7）將 2R 逐漸調(diào)至最小， 再 將 2fR 阻值逐漸增加，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過其理想空載轉(zhuǎn)速時，電動機(jī) M 則從第 I 象限進(jìn)入到第 II 象限，進(jìn)入回饋制動狀態(tài)運行。 在 E 點，由于 0| | | |nn? ，所 以 aEU? ，負(fù)載具有的動能轉(zhuǎn)化為電能回饋到電網(wǎng)，同時由于轉(zhuǎn)向為負(fù)，所以稱為反向回饋。在機(jī)械特性上，反接 圖 43 電勢反接制動的機(jī)械特性 圖 42 電壓反接制動的接線 電壓反接制動的機(jī)械特性 21 瞬間，運行點變到 B ，轉(zhuǎn)矩為負(fù)，產(chǎn)生制動作用，轉(zhuǎn)速逐漸降低為零，運行點變到 C 點，此時應(yīng)立即拉開閘刀，否則電動機(jī)有可能反向轉(zhuǎn)動。制動狀態(tài)轉(zhuǎn)矩 T 的方向與轉(zhuǎn)速 n 的方向相反，此時電動機(jī)從輸出軸上吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為電能反饋回電網(wǎng)或消耗在電阻中。 。 操作步驟如下： （ 1）將電動機(jī)勵磁 調(diào)節(jié) 電阻 1fR 調(diào)至阻值最小，電樞回路起動電阻 1R 調(diào)至阻值最大。如改變電樞電壓調(diào)速，電動機(jī)的機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速點改變，而機(jī)械特性的斜率不變，改變后機(jī)械特性的曲線為一簇平行線，電壓越低則轉(zhuǎn)速越低，如圖 3（ 1） 所示。因 AB 長度相當(dāng)于勵磁電流產(chǎn)生的空載總磁勢， AC 的長度相當(dāng)于氣隙中的磁勢， CB 相當(dāng)于氣隙中的磁勢，故飽和系數(shù)為 T ABF AC? 在同一張坐標(biāo)紙上繪出他勵、并勵和復(fù)勵發(fā)電機(jī)的三條外特性曲線。當(dāng)發(fā)電機(jī)運行滿足 Nnn? 、 NUU? 、 NII? 時，該點即為發(fā)電機(jī)的額定運行點，此時對應(yīng)的勵磁電流稱為額定勵磁電流 fNI 。 電阻 1R 選用 調(diào)節(jié) 電阻 器 ，作為直流 他 勵電動機(jī)的起動電阻。具體的各系列中小型直流電機(jī)技術(shù)條件中均有具體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其容量即試驗實測值與標(biāo)準(zhǔn)中保證值的容許偏差在國家標(biāo)準(zhǔn) GB755— 81中有具體規(guī)定。如電壓減小不能建壓，說明勵磁繞組接法不正確，應(yīng)調(diào)換勵磁繞組兩端接線，重新再試。 b. 實驗臺背部接線端子的“直流電源”接入直流電源。變阻器選用的原則是根據(jù)實驗中所需的阻值和流過變阻器最大 的電流來確定。 (2) 接線時，后接電源線；拆線時，須先切斷電源。儀表位置應(yīng)正確、便于準(zhǔn)確讀 數(shù)。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，并排除故障；如果一切正常，即可正式開始實驗。 內(nèi)容包括：直流電機(jī)、變壓器、異步電機(jī)、同步電機(jī)相關(guān)實驗內(nèi)容 。 電機(jī)實驗課是 《 電機(jī)學(xué) 》 和 其相近 課程的重要組成部分，本實驗講義只側(cè)重于掌握實驗方法，并運用課堂上學(xué)到的電機(jī)理論知識來分析研究實驗中的各種問題，得出必要的結(jié)論，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生在電機(jī)這門學(xué)科中具 備分析問題和解決問題的初步能力。 根據(jù)實驗線路圖及所選組件、儀表、按圖接線，線路力求簡單明了，按接線原則是先接串聯(lián)主回路，再接并 聯(lián)支路。書包、衣服等不能放在實驗臺或儀器設(shè)備上。 ，如果發(fā)生故障，學(xué)生應(yīng)在教師的幫助下，學(xué)習(xí)判斷分析故障原因和排除方法。電壓表和直流電機(jī)的磁場回路一律用帶顏色的塑料細(xì)線聯(lián)接。 (a) 直流電機(jī)實驗臺控制面板 （ b）背部接線端子 圖 12 直流電機(jī)實驗臺 電動機(jī)起動前應(yīng)注意： a. 實驗臺控制面板上“原動機(jī) 電樞 調(diào)節(jié)”接 起動電阻 箱 1R 調(diào)到最大值，以限制 7 起動電流。 （ 2）并勵發(fā)電機(jī)的電壓建立 圖 13 直流發(fā)電機(jī)并勵接線圖 將發(fā)電機(jī)勵磁回路改接成并勵接法， 發(fā)電機(jī)電樞連線保留，將其勵磁連線串接電流表與滑線變阻器 2fR 后與電樞端子并接，發(fā)電機(jī)接線原理 如圖 所示。 采用不同的勵磁方式，其外特性是不同的，他勵直流發(fā)電機(jī)的 ，并勵發(fā)電機(jī)的 。 5* ．求取積復(fù)勵發(fā)電機(jī)外特性 ()U f I? 當(dāng) Nnn? ，勵磁回路所串電阻 2fR ?常 數(shù) 時，測取 U 隨 I 變化的關(guān)系曲線。 ② 調(diào)出發(fā)電機(jī)的額定運行點，確定發(fā)電機(jī)的額定勵磁電流 fNI 。從額定負(fù)載到空載范圍內(nèi)，測取發(fā)電機(jī)的電壓 U 和電流 I ，共取 67組數(shù)據(jù)，記錄于表中，其中額定點和空載點必測。但是一般書上均將第一種分為兩種，直接說成直流電動機(jī)有三種調(diào)速方法。 （ 2）改變勵磁電流調(diào)速 保持 NUU? ， 2T? 常數(shù)， 1 0R? 時，測取 ()fn f I? 。 表 33 改變勵磁電流調(diào)速實驗數(shù)據(jù) ____NU U V?? ( min)nr ()fIA ()aIA 六 、實驗報告 1．由表計算出 I 、 1P 、 2P 和 ? ，并繪出 n 、 2T 、 2()fP?? 及 2()n f T? 的特性曲線。 若不計電樞反應(yīng)的影響，當(dāng)電動機(jī)正向運行時，其機(jī)械特性是一條橫跨 I 、 II 、IV 象限的直線。 （ 1）電壓反接制動 電壓反接制動的接線圖如圖 42 所示 。電動機(jī)按反轉(zhuǎn)接線，如圖所示。 （ 4）保持電動機(jī)的 電樞額定電壓 NUU? 、 f fNII? 不變，改變 2fR 及 2R 阻值，測取電動機(jī)在額定負(fù)載至空載范圍的電樞電流 aI 、轉(zhuǎn)速 n ，共取 56組數(shù)據(jù)記錄于表41 中。 表 43 電動及反接制動運行實驗數(shù)據(jù) 1 _____R ?? ____NUV? ____fNIA? ()aIA ( min)nr 為簡便起見，畫 ()an f I? 特性曲線。為此，對變壓器的電壓、電流和電勢的關(guān)系進(jìn)行等值變換（即折算），可將同時具有電路和磁路的問題等值簡化為單一的電路問題，以便于計算。負(fù)載損耗實驗時的損耗也由兩部分組成，一部分是短路電流在一次和二次側(cè)繞組中產(chǎn)生的銅耗 2212()K K KI R R I R???，另一部分是磁通交變而產(chǎn)生的鐵耗 Fep 。首先將調(diào)壓器輸出調(diào)零，然后合上開關(guān) 1S 、 2S ，調(diào)節(jié)外施電壓到高壓側(cè)額定值，測出高、低壓側(cè)的各線電壓。變壓器在額定