大工13秋《电机与拖动实验》实验报告

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电 机 与 拖 动 实 验 报 告

学习中心： 滁州电大奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 电气工程及其自动化 学 号： ************ 学 生： 张峻 完成日期： 2014 年 2月 10日

实验报告一

实验名称： 单相变压器实验

实验目的： 1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 2、通过负载实验测取变压器的运行特性。

实验项目： 1、空载实验 测取空载特性 2、短路实验 测取短路特性 3、负载实验 保持

（一）填写实验设备表

名称 电机教学实验台 三相组式变压器 型号和规格 NMEL-II 用途 使用注意事项 U1=U1NU0=f(I0), P0=f(U0)Uk=f(Ik), Pk=f(I)cos21。

。

U2=f(I2)，的条件下，测取。

提供电源、固定电实验前调节输出电机 压到零 实验所需变压器 短路实验室注意操作要快，以免短路实验线路过热 注意量程运用，缓慢调节量程 三相可调电阻器 功率表、功率因数表 交流电压表、电流表 NMEL-03 NMEL-20 MEL-001C 改变输出电流 测量功率及功率因不得超过量程，且素 线路不得接错 交流电压表其作用选择正确量程，准是并联在电路中测确读取数值 量交流电压，交流电流表其作用是串联在电路中测量交流电流。 用做通断电 电路连完后闭合拆电路前断开 旋转指示灯及开关板

NMEL-05 1

（二）空载实验

1．填写空载实验数据表格 表1-1 序 号 1 2 3 4 5 6 7

2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗PFe、励磁电阻Rm、励磁电抗Xm、电压比k 表1-2 序 号 1 2 3 4 5 6 7

2

实 验 数 据 U0(V)󰀀 I0(A)󰀀 P0(W) 计算数据 U1U1。1U2 224.5 212.9 206.2 196.9 185.8 161.0 139.6 cos2 119.7 113.6 109.9 105.2 99.06 86.10 74.78 0.132 0.089 0.077 0.066 0.057 0.043 0.035 1.93 1.62 1.48 1.31 1.14 0.84 0.63 0.13 0.17 0.19 0.20 0.22 0.25 0.28 实 验 数 据 U0(V)󰀀 I0(A)󰀀 P0(W) 计 算 数 据 PFe Rm Xm U1U1。1U2 224.5 212.9 206.2 196.9 185.8 161.0 139.6 k 0.53 0.53 0.53 0.53 0.53 0.53 0.53 119.7 113..6 109.9 105.2 99.06 86.10 74.78 0.132 0.089 0.077 0.066 0.057 0.043 0.035 1.93 1.62 1.48 1.31 1.14 0.84 0.63 1.95 108.6 887.4 1.62 204.5 1258.8 1.48 249.6 1405.3 1.31 300.7 1565.3 1.14 350.9 1702.1 0.84 454.3 1948.4 0.63 514.3 2073.8 （三）短路实验

1. 填写短路实验数据表格

表2 室温θ=25OC 序 号 1 2 3 4 5 6

（四）负载实验

1. 填写负载实验数据表格

表3 cos2=1 U1=UN=110V 序 号 1 2 198.3 0.202 3 196.5 0.254 4 195.3 0.303 5 192.3 0.356 6 190.4 0.406 7 188.9 0.441 实 验 数 据 U(V)󰀀8.19 10.04 11.78 13.66 15.81 16.88 I(A)󰀀0.211 0.258 0.302 0.349 0.403 0.431 P(W)󰀀1.68 2.53 3.47 4.68 6.21 7.14 计算数据 cosk 0.97 0.97 0.98 0.98 0.98 0.98 U2（V） 200.5 I2（A） 0.142

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（五）问题讨论

1. 什么是绕组的同名端？

答：铁心上绕制的所有线圈都被铁心中交变的主磁通所穿过当变压器一个绕组的某一出线端为高电位时应的出线端为高电位

那么这两个高电位

如负极性

在任意瞬间

则在另一个绕组中也有一个相对如正极性

的线端称同极性端

而

另外两个相对应的低电位端也是同极性端。即电动势都处于相同极

性的线圈端就称为绕组的同名端。

2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？

答：主要是为了防止在高压下合闸产生产生较大的冲击损坏设备。其次是因为既然需要调压器对负载进行调压，那么调压器后面的负载情况就是一个不确定因素，就不能事先预料在较高电压下负载可能情况。因此，就需要从低电压慢慢调高电压，观察负载的情况。而断开电源时，如果负载时隔较大的感性负载，那么在高压状况下突然停电会产生很高的感应电势。

3. 实验的体会和建议

答：体会：安全在实验中非常重要

要注意调压器的及时调零。实验数据记

录间隔相同的一段数据。使得实验结果比较有普遍性。 建议：数据结果可以用图表显示。

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实验报告二

实验名称： 直流发电机实验

实验目的：掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特

性评定该被试电机的有关性能。

实验项目：1、他励发电机的空载特性：保持 2、他励发电机的外特性：保持n=nN，使I=0，测取

If =IfNU0=f(If)。

n=nN，使

，测取U=f(I)。 ，测取

If=f(I) 3、他励发电机的调节特性：保持

（一）填写实验设备表

序号 1 2 3 4 5 名称 电机教学实验台 转矩、转速测量及控制平台 三相可调电阻器 电机起动箱 直流电机仪表，电源 n=nN，使

U=UN。

型号和规格 NMEL-II NMEL-13 NMEL-03 NMEL-09 NMEL-18 用途 提供电源 测量调节转矩 负载大小 启动电机 提供电压不可短路 6 7 旋转指示灯及开关板 直流电压表、直流电流表 NMEL-05 NMEL-06 通断电 测量电压电流，注意量程

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（二）空载特性实验

填写空载特性实验数据表格

表2-1 n=nN=1600r/min UO（V） 230 220 210 88.6 200 79.3 190 72.1 150 47.3 100 26.9 30 0.02 If2（mA） 109.2 98.6

（三）外特性实验

填写外特性实验数据表格

表2-2 n=nN=1600r/min If2=If2N U（V） 200 203 206 210 212 218 222 227 I（A） 0.498 0.450 0.400 0.330 0.279 0.200 0.099 0.000

（四）调整特性实验

填写外特性实验数据表格

表2-3 n=nN=1600r/min,U=UN=200V I（A） 89.2 91.4 95.85 98.9 103.2 106.3 110.1 111.2 If2（A） 0.112 0.153 0.258 0.261 0.374 0.374 0.459 0.504

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（五）问题讨论

1. 什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取？

答：发电机得运动特性有空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调整特性等。

直流发电机保持的速度旋转，负载电流时，改变励磁电流的大小，端电压将跟着变化。这个变化关系 曲线被称为直流发电机的空载特性曲线，该曲线可以看出电机运行点的磁路饱和程度。

若保持直流发电机的转速 ，保持励磁回路电阻不变，调节直流发电机的负载电流，端电压 随负载电流 变化的关系被称为直流发电机的外特性 。直流发电机的主要运行性能指标之一——电压调整率，可由曲线查得。采用不同的励磁方式，其外特性是不同的，他励直流发电机的，并励发电机的 。并励发电机的外特性曲线比他励式下降程度大，是因为无论是他励式或并励式直流发电机都有电枢电阻压降的存在和电枢反应去磁的影响，使得端电压下降，但并励直流发电机的励磁绕组是并联在电枢两端，那么由于前述原因使电枢端电压下将而使得励磁电流将进一步下降，其结果就必然造成并励式直流发电机的端电压又进一步下降。所以并励式比他励式直流发电机的外特性曲线下降程度大。

流发电机保持的速度旋转，负载电流时，改变励磁电流的大小，端电压 将跟着变化。这个变化关系 曲线被称为直流发电机的空载特性曲线，该曲线可以看出电机运行点的磁路饱和程度。

2. 做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？

答：防止在电流换向时出现电流为零的时刻直流电动机时绝对不允许在电

流为零的时候运行的

3. 实验的体会和建议

答：体会：通过这次实验让我掌握用实验方法测定直流发电机运行特性并知道了如何通过测得的运行特性评定该发电机的性能。

建议：可以用图示法表示更能形象的说明

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实验报告三

实验名称： 三相鼠笼异步电动机实验

实验目的： 1、握三相异步电机的负载试验的方法。 2、负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。 3、三相鼠笼型异步电动机的参数。

实验项目：1、定子绕组的冷态电阻。 2、定子绕组的首末端。 3、三相异步电动机的运行特性。

（一）填写实验设备表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

名称 电机教学实验台 三相笼型异步电动机 电机导轨及测功机 转矩、转速测量及控制平台 交流表 三相可调电阻器 直流电压、毫安、安培表 直流电机仪表电源 旋转指示灯及开关 8

型号和规格 NMEL-II M04 NMEL-13 NEEL-001 NMEL-03 NMEL-06 NMEL-18 NMEL-05 用途 提供电源 试验设备 测量数据 测量调节转矩 测量电流 调节负载大小 提供电压、电流 提供电压 通断电 （二）测量定子绕组的冷态直流电阻

填写实验数据表格

表3-1 室温 20 ℃ （ImA） 50 U（V） 235 R（Ω）

绕组I 40 189 30 141 50 235 绕组Ⅱ 40 188 30 141 50 236 绕组Ⅲ 40 188 30 141 （三）测取三相异步电动机的运行特性

填写实验数据表格

表3-2 UN=220V() 序号 IA 0.556 IOL（A） IB 0.562 PO（W） T2（N.m） n（r/min） P2（W） I1 0.557 IC 0.536 PI 129.7 PII 112.6 P1 242.3 85 1410 87.295 1 2 3 4 5 6

0.538 0.536 0.509 0.525 157.9 107.8 265.7 80 1418 96.56 0.468 0.476 0.446 0.481 278.9 92.38 371.3 68 1433 69.83 0.420 0.426 0.397 0.414 17.49 79.45 96.94 51 1450 52.37 0.371 0.382 0.353 0.368 48.5 57.76 106.2 41 1465 42.107 0.320 0.326 0.319 0.319 19.9 42.50 62.4 17 1436 17.46 （四）问题讨论

1.如何判断出定子三相绕组的首末端？

答：1、先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意二相绕组串联。 2、将调压器调压旋钮退至零位，合上绿色“闭合”按钮开关，接通交流电源，调节交流电源，在绕组端施以单相低电压U=80~100V，注意电流不应超过额定值，测出第三相绕组的电压，如测得的电压有一定读数，表示两相绕组的未端与

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首端相联；反之，如测得电压近似为零，则二相绕组的末端与末端（或首端与首端）相连，用同样方法测出第三相绕组的首末端。 2. 三相笼型异步电动机的起动方法有几种？

答：1、直接启动。 2、降压启动：

（1）星形-三角形启动器起动。 （2）软启动器启动。 （3）自耦变压器启动。 （4）三相电阻降压启动。

3. 三相异步电动机的运行特性是指哪些特性？

答：异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的主要物理量

（转差率，转矩电流，效率，功率因数等）随输出功率变化的关系曲线。 一、转差率特性

随着负载功率的增加，转子电流增大，故转差率随输出功率增大而增大。 二、转矩特性

异步电动机的输出转矩：

转速的变换范围很小，从空载到满载，转速略有下降。 转矩曲线为一个上翘的曲线。（近似直线） 三、电流特性

空载时电流很小，随着负载电流增大，电机的输入电流增大。 四、效率特性

其中铜耗随着负载的变化而变化（与负载电流的平方正比）；铁耗和机械损耗近似不变； 效率曲线有最大值，可变损耗等于不变损耗时，电机达到最大效率。 异步电动机额定效率载74-94%之间；最大效率发生在(0.7-1.0)倍额定效率处。 五、功率因数特性

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空载时，定子电流基本上用来产生主磁通，有功功率很小，功率因数也很低； 随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升高； 在额定功率附近，功率因数达到最大值。

如果负载继续增大，则导致转子漏电抗增大（漏电抗与频率正比），从而引起功率因数下降。

4. 实验的体会和建议

答：直接启动时，转差率为1，转子中感应电动势很大，转子电流也很大。当电动机在额定电压下启动时，启动电流为额定电流的5-7倍。一般来说额定功率为7.5KW以下的可以直接启动。直接启动要掌握好而定电流的计算。

降压启动，既要保证有足够的启动转矩，又要减少启动电流，还要避免时间过长。一边将启动电流限制在电动机额定电流的2-2.5倍范围内。启动时降低了电压，转矩减小，因此降压启动要在电动机轻载状态下进行。

随着电力电子技术和微处理技术不断发展，应采用变频软启动设备，能系统可靠

的智能化启动电机，是一种可靠经济实用的方式。

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实验报告四

实验名称： 三相同步发电机的并联运行实验

实验目的：1、三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。 2、三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。

实验项目：1、确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 2、同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。 3、同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。 4、测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。

（一）填写实验设备表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 名称 电机教学实验台 电机导轨及转速测量 同步电机励磁电源 直流电机仪表、电源 三相同步电机M08 三相可调电阻器900Ω 直流并励电动机M03 三相可调电阻器90Ω 功率表、功率因数表 交流电压表、电流表 旋转指示灯及开关板 型号和规格 NMEL-II 用途 提供电源 测量调节转矩 提供动力 电机仪表 提供动力 调节电阻 提供动力 调节电阻 提供测量数据 测量电压电流 用于指示通断电 NMEL-19 NMEL-18 M08 NMEL-03 M03 NMEL-04 NMEL-20 MEL-001C NMEL-05 12

（二）三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节

填写实验数据表格 表4-1

U=220V（Y）

If=If0= A

测 量 值 序 号 1 3 2 4 5 6

计 算 值 I P2 输出电流I（A） 输出功率P（W） IA 0.64 2.04 1.28 3.83 4.46 4.17 IB 0.5 1.86 1.11 3.67 4.26 3.97 IC 0.43 1.82 1.06 3.62 4.21 3.92 PI 9.78 30.68 19.79 50.12 54.18 52.49 PII 0.89 0.94 0.94 0.9 0.88 0.89 （A） （W） 0.52 1.22 1.15 3.7 4.31 4.02 10.67 31.62 20.76 51.02 55.06 53.38 cos 0.053 0.04 0.045 0.019 0.018 0.019 （三）三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节

填写实验数据表格

表4-2 n=1500r/min U=220V P20W 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 三 相 电 流 I（A） IA 0.382 0.291 0.211 0.16 0.102 0.031 0.101 0.217 0.365 IB 0.366 0.276 0.2 0.147 0.091 0.022 0.108 0.224 0.371 IC 0.389 0.293 0.217 0.164 0.106 0.027 0.094 0.211 0.357 I 0.379 0.286 0.209 0.157 0.099 0.026 0.101 0.217 0.364 励磁电流If(A)󰀀 1.61 1.4 1.22 1.08 1 0.85 0.64 0.5 0.27 13

（四）问题讨论

1.三相同步发电机投入电网并联运行有哪些条件？不满足这些条件将产生什么后果？

答：答：同步发电机投入电网并联运行时，要求不产生有害的冲击电流，合闸后转子能很快地拉入同步，并且转速平稳，不发生震荡，并列的条件是;

1. 发电机电压的有效值和电网电压的有效值相等。 2. 发电机电压的相位与电网电压相位相同。 3. 发电机频率和电网频率相等。

4. 发电机电压的相序和电网电压的相序一致 若以上条件中的任何一个不满足则在开关K的两端，会出现差额电压 ，如果闭合K，在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。

上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常三相同步发电机可以承受一些小的冲击电流。

并车的准备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。通常用电压表测量电网电压，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。再借助同步指示器

检查并调整频率和相位以确定合闸时刻。 2. 三相同步发电机与电网并联的方法有哪些？

答：同步发电机的并列方法有准同步和自同步法两种，准同步法是调整发电机至完全符合并联条件时，迅速合闸使发电机与电网并联。自同步法是将未加励磁的发电机由原电动机带到同步转速附近件就进行合闸，然后加以励磁，利用同步发

电机的自整步作用将发电机自动拉入同步。 3. 实验的体会和建议

答: 通过本次实验，熟悉了三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法；知道了如何对三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。也明

白了三相同步发电机投入电网并联条件了重要性。

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