1、電機(jī)學(xué)A實驗講稿王偉平電氣與信息工程學(xué)院 電機(jī)實驗室電機(jī)學(xué)實驗的基本要求一、電機(jī)實驗課的目的培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的實驗方法與技能，使學(xué)生學(xué)會根據(jù)實驗?zāi)康臄M定試驗線路，選擇所需儀表。確定試驗步驟，測取所需數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析研究，得出必要結(jié)論。從而提出實驗報告，在整個實驗過程中，學(xué)員應(yīng)嚴(yán)肅認(rèn)真，集中精力及時做好實驗。二、實驗前的準(zhǔn)備實驗前，應(yīng)復(fù)習(xí)電機(jī)學(xué)課程中的有關(guān)內(nèi)容，認(rèn)真閱讀本書中的有關(guān)章節(jié)，了解實驗?zāi)康?、實驗項目、實驗方法和步驟，明確實驗中應(yīng)注意的問題。根據(jù)實驗要求，畫出實驗線路圖，選擇實驗所需設(shè)備、儀器、儀表及其量程，根據(jù)實驗項目繪制好實驗記錄表格等。實驗前應(yīng)寫出預(yù)習(xí)報告，經(jīng)指導(dǎo)老師許可后，方可

2、進(jìn)行實驗。認(rèn)真做好實驗前的準(zhǔn)備工作，對于培養(yǎng)獨立工作能力，業(yè)務(wù)素質(zhì)，提高實驗質(zhì)量和效率是非常重要的。三、實驗的實施1、建立小組，合理分工每次實施以小組為單位進(jìn)行，每組由3-4人組成。推選組長一人，組長負(fù)責(zé)組織實驗的進(jìn)行。諸如分配記錄、接線、調(diào)節(jié)負(fù)載、測量轉(zhuǎn)速等工作，務(wù)求在實驗過程中操作協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。2、抄錄銘牌、選擇儀表實驗前應(yīng)首先熟悉被試機(jī)組，記錄電機(jī)及所用設(shè)備的銘牌和儀表量程，然后將儀表設(shè)備布置整齊，便于測取數(shù)據(jù)。3、按圖接線，線路力求簡單明了接線原則是先串聯(lián)回路，再接并聯(lián)支路，就是說，由電源開關(guān)后開始，連接主要的串聯(lián)回路（如電樞回路），如系三相，則三根線一齊往下接，如系單相或直流，則從

3、一根出發(fā)，經(jīng)過主要線路“之”各段儀表、設(shè)備，最后返回到另一極。4、啟動電機(jī)，觀察儀表在正式實驗開始之前，校準(zhǔn)儀表零值，熟悉刻度，并記下倍率然后啟動電機(jī)，觀察所有儀表是否正常（如指針正、反向等），如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)及時報告，查清原因，如一切正常，即可正式開始實驗。5、按照計劃、測取數(shù)據(jù)預(yù)習(xí)時對實驗內(nèi)容與實驗結(jié)果應(yīng)事先做好理論分析，并預(yù)測實驗結(jié)果的大致趨勢，做到心中有數(shù)，正式實驗時，便根據(jù)預(yù)定計劃測取數(shù)據(jù)。6、認(rèn)真負(fù)責(zé)，完成實驗實驗完畢，將數(shù)據(jù)交指導(dǎo)老師審閱，經(jīng)認(rèn)可后，才允許拆線并整理好實驗臺。四、實驗報告整理實驗數(shù)據(jù)，寫出實驗報告是實驗課的重要環(huán)節(jié)。實驗報告是技術(shù)文件，要求簡明扼要、字跡清楚、圖

4、表整潔、結(jié)論明確。其具體內(nèi)容應(yīng)包括：（1）實驗名稱、專業(yè)班級、組號、同組同學(xué)姓名、實驗日期、室溫。（2）實驗設(shè)備和儀器，儀表的名稱、型號、規(guī)格、銘牌數(shù)據(jù)及編號。（3）實驗?zāi)康暮晚椖浚?）實驗線路圖，并注明儀器、儀表量程（5）實驗內(nèi)容和步驟（6）整理計算的實驗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)如果是計算所得，還應(yīng)列出計算公式。（7）實驗曲線。所有曲線應(yīng)在座標(biāo)紙上繪制或由計算機(jī)打印輸出。（8）實驗結(jié)果分析、計算以及結(jié)論和心得體會。這是對所學(xué)知識再提高的過程，是實驗報告的重要部分?？梢詫Ω鶕?jù)不同實驗方法所得到的結(jié)果進(jìn)行比較，對各種實驗方法的優(yōu)缺點進(jìn)行探討。比較實驗結(jié)果與理論分析是否相符，如有偏差，找出原因，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)或技

5、術(shù)條件判斷被試對象是否合格。實驗報告要求用實驗報告紙書寫，每次實驗報告每人獨立完成，一人一份，并按時送交指導(dǎo)老師批閱。（9）要求每實驗小組交一份由任課老師簽字的實驗原始記錄。 電機(jī)學(xué)實驗的安全操作規(guī)程為了按時完成電機(jī)實驗，確保實驗的人身安全，要嚴(yán)格遵守實驗的安全操作規(guī)程，電機(jī)實驗的安全操作注意事項如下：1、人體不可接觸帶電部分2、接線或拆線都必需在切斷電源（即拉開電源開關(guān)）情況下進(jìn)行。3、學(xué)生獨立完成接線或改接線路后，必須經(jīng)指導(dǎo)老師檢查，經(jīng)認(rèn)可并招呼全組同學(xué)引起注意后，方可合上電源，實驗中如發(fā)生事故，應(yīng)立即切斷電源，保護(hù)現(xiàn)場，并報告指導(dǎo)老師，待查清問題和妥善處理故障后，才能繼續(xù)進(jìn)行實驗。4、實

6、驗時應(yīng)妥善處理衣服、圍巾、發(fā)辮及實驗接線用的導(dǎo)線等，避免被轉(zhuǎn)入電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分；不得用手或腳去促使電機(jī)啟動或停轉(zhuǎn)，以免發(fā)生危險。5、操作開關(guān)時應(yīng)迅速果斷，應(yīng)快合快斷，以免產(chǎn)生電弧燒燒壞閘刀，合閘時應(yīng)使刀片插入刀座，保持接線良好。6、總電源應(yīng)由指導(dǎo)教師掌管，其他人不得亂動。實驗一 三相變壓器的空載和短路實驗1）變壓器的變比：在變壓器中，一次繞組的電動勢E1與二次繞組的電動勢E2之比稱為變比，用k表示，即k=E1/E2=N1/N2.當(dāng)變壓器空載運行時，由于電壓U1=E1，二次側(cè)空載電壓U20=E2，故有 K=E1/E2=U1/U20對于三相變壓器，變比指一次繞組與二次繞組的相電勢之比。2）變壓器的空

7、載運行是指原繞組加上電壓，而副繞組處于開路的運行狀態(tài)。就一般來說，除非特別說明，此所加電壓應(yīng)理解為具有額定電壓、額定頻率的性質(zhì)。 根據(jù)變壓器的空載實驗可以求得變比K、空載損耗P0、空載電流I0以及勵磁阻抗ZM.忽略相對較小的一次側(cè)繞組的銅耗，空載時輸入功率P0等于變壓器的鐵耗。空載實驗可以在任何一方做，為了方便和安全，一般空載實驗在低壓方進(jìn)行。3）變壓器的短路運行是指副繞組短路，而原繞組施加額定電流的運行狀態(tài)。根據(jù)變壓器的短路實驗可以求得變壓器的負(fù)載損耗、短路阻抗ZK.短路實驗時，鐵芯中主磁通很小，勵磁電流完全可以忽略，從電源輸入的功率PK等于銅耗，亦稱為負(fù)載損耗。短路實驗可以在高壓方做也可以

8、在低壓方做。計算表明，在低壓方做短路實驗時，負(fù)載損耗值不變，但UK2太小，I K2太大，調(diào)壓設(shè)備難以滿足要求，實驗誤差也較大。因此，變壓器短路實驗一般在高壓方進(jìn)行。4）三相變壓器銘牌：額定電壓（127/31.8V）、額定電流（0.4/1.6A）。三相調(diào)壓器：調(diào)壓器的調(diào)節(jié)手柄放在零位，使其輸出電壓為零值，以防合閘時的電流沖擊。實驗完畢，調(diào)節(jié)手柄應(yīng)歸零。5）空載實驗特點：電壓高、電流小。短路實驗特點：特點：電壓低，電流大。故選擇測量儀表量程時，應(yīng)注意這個特點。6）功率表接線特點：功率表含有一個電流線圈和電壓線圈，帶“*”端為同名端。空載實驗，前置，短路實驗，后置。（）瓦特表的電流線圈應(yīng)與被測負(fù)載串

9、聯(lián)，其同名端鈕接于電源側(cè)，另一端鈕接至負(fù)載側(cè)。()瓦特表的電壓線圈應(yīng)并接在負(fù)載兩端，其同名端鈕接于電流線圈的任一端，而另一端鈕接至負(fù)載未接瓦特表電流線圈的另一端。圖1-1單相瓦特表的接線方法圖1-1（a）及（b）所示的兩種接線方法都符合以上規(guī)則，均為正確。按該圖接線時，若極性開關(guān)指“”，瓦特表指針亦正向偏轉(zhuǎn)，則功率由電源傳向負(fù)載；反之，若指針反向偏轉(zhuǎn)，此時為了使指針仍正向偏轉(zhuǎn)，可將極性開關(guān)撥向“”或?qū)㈦娏骶€圈的端鈕對調(diào)換接，但不能把電壓線圈的端鈕換接，因為此時電壓線圈與電流線圈之間的電位差將接近負(fù)載的電壓，有使線圈間的絕緣損壞的危險，同時線圈間的靜電場作用，還會引起附加誤差。圖1-1（a）所示

10、的聯(lián)結(jié)方法為瓦特表電壓線圈接于電流線圈之前，適用于高電壓小電流負(fù)載的功率測量，瓦特表的讀數(shù)中除負(fù)載功率外，還包括消耗在電流線圈內(nèi)阻上的功率，當(dāng)負(fù)載電壓較高，電流較小時，此項消耗很小，可以忽略不計。圖1-1（b）所示的聯(lián)結(jié)方法為瓦特表電壓線圈接于電流線圈之后，適用于低電壓大電流負(fù)載的功率測量，瓦特表的讀數(shù)中除負(fù)載功率外，還包括消耗在電壓線圈及內(nèi)部串聯(lián)電阻RV中的功率，當(dāng)負(fù)載電壓較低，電流較大時，此項消耗很小，可以忽略不計。7）實驗報告1、計算變壓器的變比根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算各變比，取平均值作為變壓器的變比。 2、根據(jù)空載實驗數(shù)據(jù)作空載特性曲線并計算激磁參數(shù) (1) 繪出空載特性曲線U0L =f (

11、I0L)，P0=f (U0L)，cos0=f (U0L) (2)計算激磁參數(shù) 從空載特性曲線查出對應(yīng)于U0L=UN時的I0L和P0值，并由下式求取激磁參數(shù)。式中 ，P0 變壓器空載相電壓，相電流，三相空載功率（注：Y接法，以后計算變壓器和電機(jī)參數(shù)時都要換算成相電壓，相電流）。3、繪出短路特性曲線和計算短路參數(shù)(1) 繪出短路特性曲線 UKL=f (IKL)，PK=f (IKL)，cosK=f (IKL)式中(2) 計算短路參數(shù)從短路特性曲線查出對應(yīng)于IKL=IN時的UKL和PK值，并由下式算出實驗環(huán)境溫度時的短路參數(shù) 式中， UKL、IKL、PK短路時的相電壓、相電流、三相短路功率。折算到低壓

12、方 換算到基準(zhǔn)工作溫度下的短路參數(shù)K75和ZK75，計算短路電壓百分?jǐn)?shù)計算IK=IN時的短路損耗4、根據(jù)空載和短路實驗測定的參數(shù)， 畫出被試變壓器的“T”型等效電路。變壓器的T型等值電路：X2R2X1R1rmxm實驗二 變壓器的極性和組別的測定變壓器繞組的極性單相變壓器高，低壓繞組的主磁電動勢都是由主磁通f產(chǎn)生的，因而它們之間有一定的相位關(guān)系，高低壓繞組的端子有固定的相對極性。如圖：當(dāng)exA0時，即高壓繞組的A端為正極，X端為負(fù)極時，同樣，exa0，即低壓繞組的a端為正有，x端為負(fù)極；反之，當(dāng)exA0，則exa90），且與欠勵狀態(tài)相連，因此，同步發(fā)電機(jī)不宜于在欠勵條件下運行。3、實驗中應(yīng)注意的

13、事項（1）因接線復(fù)雜，應(yīng)注意連接的正確性。（2）注意各電表的量程和極性。（3）燈光熄滅法應(yīng)注意并網(wǎng)的條件及并網(wǎng)操作。（4）“V”形曲線的測取，應(yīng)注意與電網(wǎng)解列時，輸出功率應(yīng)盡可能為零，防止“飛車”現(xiàn)象發(fā)生。（5）實驗報告應(yīng)按要求做好。實驗七 三相異步電動機(jī)的啟動和調(diào)速當(dāng)異步電動機(jī)直接投入電網(wǎng)啟動時，在t=0時刻，n=0，S=1。異步電動機(jī)對電網(wǎng)呈現(xiàn)短路阻抗ZK，流過它的穩(wěn)態(tài)電流稱為啟動電流。啟動電流一般為（4-7）倍額定電流。啟動電流還會造成如下影響：一方面使電流電壓在啟動時下降，特別是電源容量較小時電壓下降更大；另一方面大的啟動電流在線路和電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生損耗而引起發(fā)熱。啟動轉(zhuǎn)矩必須大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩

14、才可能啟動，啟動轉(zhuǎn)矩越大，加速越快，啟動時間越短。異步電動機(jī)在啟動時，電網(wǎng)對異步電動機(jī)的要求與負(fù)載對它的要求往往是矛盾的。電網(wǎng)從減少它所承受的沖擊電流出發(fā)，要求異步電動機(jī)啟動電流盡可能小，但太小的啟動電流所產(chǎn)生的啟動轉(zhuǎn)矩又不足以啟動負(fù)載；而負(fù)載要求啟動轉(zhuǎn)矩盡可能大，以縮短啟動時間，但大的啟動轉(zhuǎn)矩伴隨著大的啟動電流又可能不為電網(wǎng)所接受。直接啟動，適用于小容量電動機(jī)帶輕載的情況，啟動時，將定子繞組直接接到額定電壓的電網(wǎng)上。在此情況下電磁轉(zhuǎn)矩、啟動電流很容易同時得到滿足。降壓啟動適用于容量大于或等于20KW并帶輕載的工況。由于輕載，故電動機(jī)啟動時電磁轉(zhuǎn)矩很容易滿足負(fù)載要求。主要問題是啟動電流大，電網(wǎng)

15、難以承受過大的沖擊電流，因此必須降低啟動電流。1. 常用的降壓啟動方法有三種。（1）用Y-啟動器啟動：只有正常運行時定子繞組三角形接法且三相繞組首尾六個端子全部引出來的電動機(jī)才能采用Y-啟動器啟動。在開始啟動時，開關(guān)S2投向“啟動”位置，定子繞組接成Y形，然后合上開關(guān)S1，電動機(jī)在低壓下啟動，轉(zhuǎn)速上升。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近正常運行轉(zhuǎn)速時，將開關(guān)投向“運行”位置，電機(jī)繞組接成形，在全壓下運行。由于切換時轉(zhuǎn)速已接近正常運行轉(zhuǎn)速，沖擊電流就不大了。Y-啟動器啟動時，啟動電流降為直接啟動的1/3，啟動轉(zhuǎn)矩亦降為直接啟動時的1/3。Y-啟動器價格便宜，操作簡單。（2）用自耦變壓器啟動自耦變壓器采用三相Y接法，又稱

16、為啟動補償器。啟動時先將開關(guān)投向“啟動”位置，則自耦變壓器三相繞組接入電源，其二次側(cè)抽頭接電動機(jī)，使電動機(jī)降壓啟動。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近正常運行轉(zhuǎn)速時，將開關(guān)投向“運行”位置，則電機(jī)接入全電壓，繼續(xù)啟動，但此時電流沖擊已經(jīng)較小，再過一段時間，電機(jī)進(jìn)入正常運行狀態(tài)。采用自耦變壓器啟動時，電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩，啟動電流為全壓直接啟動的1/K2。其中K為自耦變壓器的變比，即為接頭。（3）用定子串電抗降壓啟動：在定子繞組中串聯(lián)電抗或電阻都能降低啟動電流，但串電阻啟動能耗較大，一般都采用定子串電抗降壓啟動。2.異步電動機(jī)的調(diào)速：異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜、運行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點。（1）轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速：繞線式轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速屬于改變轉(zhuǎn)差S的調(diào)速方式。能實現(xiàn)多級啟動。串電阻調(diào)速的機(jī)械特性，它們同步轉(zhuǎn)速相同，最大轉(zhuǎn)矩相同，但Sm不同。繞線式轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)的電阻越大，其轉(zhuǎn)速