电机试验指导书

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电机及拖动基础试验指导书

徐州师范大学电气系编

二00五年

目录

1、电机试验装置交流及直流电源操作说明………...22、电机试验的基本要求和安全操作规程…………...43、试验一：直流电机试验…………...64、试验二：直流发电机试验……….115、试验三：直流串励电动机……….166、试验四：单相变压器试验………207、试验五：三相变压器试验……….268、试验六：三相异步电动机试验………………….349、试验七：单相电阻起动异步电动机…………….4210、试验八：单相电容起动异步电动机………4611、试验九：单相电容运转异步电动机………5012、试验十：三一致步电动机的起动和U形曲线的测定………..5413、试验十一：三一致步发电机试验……………..5814、试验十二：交流伺服电动机的特性测定……..6415、试验十三：步进电动机试验…………………..6716、试验十四：正余弦旋转变压器试验…………..7417、试验十五：自整角机试验………7818、试验十六：直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性..8419、试验十七：三相异步电动机在各种运转状态下的机械特性..88

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电机试验装置交流及直流电源操作说明

试验中开启及关闭电源都在控制屏上操作。开启三相交流电源的步骤为：

1、开启电源前。要检查控制屏下面“直流电机电源〞的“电枢电源〞开关(右下角)及“励磁电源〞开关（左下角）都需在“关〞断的位置。控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必需在零位，即必需将它逆时针方向旋转终究。

2、检查无误后开启“电源总开关〞，“停〞按钮指示灯亮，表示试验装置的进线接到电源，但还不能输出电压，此时在电源输出端进行试验电路接线操作是安全的。3、按下“启动〞按钮，“启动〞按钮指示灯亮，表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已经接电。试验电路所需的不同大小的交流电压，都可以适当旋转调压器旋钮用导线从这三相四线制插孔中取得。输出线电压为0－450V（可调）并可由控制屏上方的三只交流电压表指示。当电压表下面左边的“指示切换〞开关拨向“三相电网电压〞时，它指示三相电网进线的线电压；当“指示切换〞开关拨向“三相调压电压〞时，它指示三相四线制插孔U、V、W和N输出端的线电压。

4、试验中假使需要改接线路，必需按下“停〞按钮以切断交流电源，保证明验操作安全。试验完毕，还需关断“电源总开关〞，将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。

开启直流电机电源的操作：

1、直流电源是由交流电源变换而来，开启：直流电机电源〞必需先完成开启交流电源，即开启“电源总开关〞并按下〞启动“按钮。2、在此之后，接通“励磁电源“开关，可获得约为220V、0.5A不可调的直流电源输出。接通〞电枢电源“开关，可获得40～230V、3A可调的直流电源输出。励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏下方的一只直流电压表指示。当将该电压表下方的“指示切换〞开关拨向“电枢电压〞时，指示电枢电源电压，当将它拨向“励磁电压〞时，指示励磁电源电压。但在电路上“励磁电源〞与“电枢电源〞，“直流电机电源〞与“交流三相调压电源〞都是经过三相绕组变压器隔离的，可独立使用。3、“电枢电源〞是采用脉宽调制型开关稳压电源，输入端接有滤波用的大电容，为了不使过大的充电电路损坏电源电路，采用了限流延时保护电路。所以本电源在开机时，从电枢电源开关合闸

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到直流电源输出约有3～4秒的延时，这是正常的。

4、电枢电源设有过压和过流指示告警保护电路。当输出电压出现过压时，会自动切断输出，并告警指示。此时需要恢复电压，必需先将“电压调理〞旋钮逆时针旋转调低电压到正常值（约240V以下），再按“过压复位〞按钮，即能输出电压。当负载电流过大（即负载电阻小）超过3A时，也会自动切断输出，并告警指示，此时需要恢复输出，只要调小负载电流（即调大负载电阻）即可。有时候在开机时出现过流警告，说明在开机时负载电流太大，需要降低负载电流，可在电枢电源输出端增大负载电阻或甚至暂时拨掉一根导线（空载）开机，待直流输出电压正常后，再插回导线加正常负载（不可短路）工作。若在空载时开机仍发生过流警告，这是由于气温或湿度明显变化，造成光电耦合器TIL117漏电使过流保护点参数改变所致，一般经过空载开机（即开启交流电源后，再开启“电枢电源〞开关）预热几十分钟，即可中止告警，恢复正常。所有这些操作到直流电压输出都有3～4秒钟的延时。5、在做直流电动机试验时，要注意开机时需先开“励磁电源〞，后开“电枢电源〞；在关机时，则要先关“电枢电源〞而后关“励磁电源〞的次序。同时要注意电枢电路中串联电阻以防止电源过流保护。其操作要严格遵照试验指导书中有关内容的说明。

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电机试验的基本要求和安全操作规程电机试验课的目的在于培养学生把握基本的试验方法与操作

步骤。培养学生学会根据试验目的，试验内容及试验设备拟定试验线路，选择所需仪表，确定试验步骤，测定所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成试验报告。在整个试验过程中，必需集中精力，及时认真做好试验。对试验过程提出以下基本要求：

一、试验前的准备

试验前应复习教材中有关的章节，认真研读试验指导书，了解试验目的、项目、方法及步骤，明确试验过程中应注意的问题，并依照试验项目准备记录抄表等。

试验前应写好预习报告，经指导教师检查确认作好了试验前的准备，方可开始做试验。

认真做好试验前的作准备工作，对于培养学生独立工作能力，提高试验质量和保护试验设备都是很重要的。二、试验的进行

1、建立小组，合理分工

每次试验都以小组为单位进行，每组由4～5人组成。试验进行中的接线、调理负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人莺有明确的分工，以保证明验操作协调，数据记录确凿可靠。2、选择组件和仪表

试验前先熟悉该次试验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。3、安图接线

根据试验线路图及所需要的组件、仪表、安图接线，线路力求简单明白，按接线原则是先串联主回路，再接并联支路。为查找线路便利，每路可用一致颜色的导线或插头。4、起动电机，观测仪表

在正式试验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记录下倍率，然后按一定规范起动电动机，观测所有仪表是否正常（如指针正、反向是否超满量程等）。假使出现异常，应马上切断电源，并排除故障；假使一切正常，即可正式开始试验。5、测取数据

预习时对电机的试验方法及所测数据的大小做到心中有数。正式试验时，根据试验步骤逐次测取数据。6、认真负责，试验有始有终

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试验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把试验所有组件、导线及仪器等物品整理好。三、试验报告

试验报告是根据实测数据和试验中观测和发现的问题，经过自己分析研究或分析探讨后写出的心得体会。

试验报告要简明扼要、字迹明白、图表整齐、结论明确。试验报告包括以下内容：

1、试验名称、专业班级、学好、姓名、试验日期等

2、列出试验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据等。

3、列出试验项目并绘出试验所用的线路，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等。4、数据的整理和计算

5、按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线，不在曲线上的点仍按实际数据标出。

6、根据数据和曲线进行计算和分析，说明试验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最终写出结论。试验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整齐。

7、每次试验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。

试验安全操作

为了按时完成电机试验，确保试验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：1、试验时，人体不可接触带电线路。

2、接线或拆线都必需在切断电源的状况下进行。

3、学生独立完成接线或改接线路后必需经试验指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。试验中如发生事故，应马上切断电源，经查清问题和合理处理故障后，才能继续进行试验。

4、电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的量程是否符合要求，是否有短路，以免损坏仪表或电源。

5、总电源或试验台控制屏上的电源接通应由试验指导人员来控制，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。

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试验一直流电机试验

一、试验目的

1、学习电机试验的基本要求与安全操作本卷须知。

2、认识在直流电机试验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。

3、熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。二、试验要点

1、如何正确选择使用仪表，特别是电压表和电流表的量程。2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中串接起动变阻器？不串接会产生什么严重后果？

3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？

4、直流电动机调速及改变转向的方法。三、试验项目

1、观测直流电动机的结构2、直流电机的起动方法（1）、并励直流电动机的起动方法

试验图如图1所示。

安培表R1毫安表A1电枢电源2×90Ω1.5AV1V2MA2RΩ90Ω1.5A2×900ΩRf0.5A

图1并励直流电动机起动试验

起动前应将电动机励磁回路中的可变电阻Rf短接或放在最小值位置，以使起动后的转速不致过高，同时由于磁场可变电阻

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短接或处于最小值位置，使较大的励磁电流If产生较大的磁通，因而获得较大的起动转矩，电动机可迅速起动。电阻R1和R?放在最大位置。操作步骤：先合上电源总开关（在控制屏上的钥匙开关），再按起动按钮Q（在控制屏上的绿色按钮），接通电枢电源，转动可变电阻R1和R?的手柄，电动机开始起动，直到起动电阻R1和R?逐步切除为止。改变并励直流电动机的端电压或调理电枢回路或励磁回路中的可变电阻R1、R?和Rf，通过转速表可以明白看见电机的速度变化。操作不宜过快，需与电动机加速过程相适应，并注意电枢回路电流变化状况，不要出现过流。（2）他励直流电动机的起动

试验如图2所示。

安培表A1电枢电源R12×90O1.5A毫安表A2Rf2×900O0.5A励磁电源

V1V2M

图2他励直流电动机的起动试验

起动前应将电动机励磁回路中的可变电阻Rf短接或放在最小值位置，电阻R1放在最大位置。操作步骤：先合上电源总开关，再按起动按钮Q，接通励磁电源后再接通电枢电源，转动可变电阻R1的手柄，电动机开始起动，直到起动电阻R1逐步切除为止。改变他励直流电动机的端电压及调理电枢回路或励磁回路中的可变电阻R1和Rf，通过转速表可以明白看见电机的速度变化。操作不宜过快，需与电动机加速过程相适应，并注意电枢回路电流变化状况，不要出现过流。3、直流电动机的反转

试验接线图如图2所示。将他励直流电动机的电枢或励磁绕

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组的出线端端点对换，重新起动，观测电动机旋转方向的改变。4、并励电动机工作特性测定试验接线图如图3所示。

安培表A1电枢电V1源2×90Ω1.5AMR10.5A900ΩRf励磁电压安培表A2MV24×900Ω0.5AR2Q1

图3并励直流电动机工作特性测定试验电路

起动前应将电动机励磁回路中的可变电阻Rf短接或放在最小值位置，电阻R1和R2放在最大位置，开关Q1断开。操作步骤：先合上电源总开关，再按起动按钮Q，加上电枢电源和励磁电源，转动可变电阻R1的手柄，电动机开始起动，直到起动电阻R1逐步切除为止。改变并励直流电动机的端电压提高电动机的转速，直到电枢电压增加到直流并励电动机的额定电压220V为止。再调理励磁电阻Rf，使电机的转速为1600r/min，记录下电流表A1的电流于表1中。合上开关Q1，调理电阻R2的阻值，并把电流表A1和A2、电压表V2和转速表的数据记录在表1中，直到电流表A2的电流增加到0.5A为止。

表1工作特性数据（U?UN?220V）

序号I1(A)I2(A)U2(V)n(r/min)123456四、试验数据整理及试验报告

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1、计算电动机输出功率及效率

被测直流电动机的输出功率（P2）等于直流发电机的损耗加上发电机的输出功率（由于是他励发电机，励磁损耗不包括在内）。在转速基本变化不大的状况下，他励直流发电机的摩擦损耗功率和铁耗之和可以看成常数p损1（试验中的发电机摩擦和铁耗之和为28.6W），而发电量的电枢铜耗和负载电流I2的平方成正比（发电机的电枢电阻Rcu2为22Ω）。即

发电机的输出功率（P发）：

P发＝I2?U2

发电机的铜损耗（P发铜）：

p发铜＝I2?Rcu2被测电动机的输出功率：

P2?P发＋p发铜＋p损1被测电动机的输入功率：

P1?I1?U1

被测电动机的输出转矩（T2）：

T2?P260P2?（N·m）?2?n被测电动机的效率η为；

??P2?100%P1把整理的数据填入表2中。

2、按测试和计算数据画出并励直流电动机的工作特性曲线。画出转速特性曲线：n?f(I1)画出转矩特性曲线：T2?f(I1)

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画出效率特性曲线：??f(I1)

3、计算被测并励直流电动机的转速变化率，即?n?表2试验整理数据

序号123

456n0?nNnNP发p发铜P2P1T2?

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试验二直流发电机试验

一、试验目的

1、把握用试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、通过试验观测并励发电机的自励过程和自励条件。二、试验要点

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、做空载特性试验时，励磁电流为什么必需保持单方向调理？3、并励发电机自励的条件有哪些？发电机不能自励时应如何处理？

三、试验项目

1、他励直流发电机空载特性测定试验图如图1所示

安培表A1电枢电V1源R1Rf2×90O1.5AMV24×900O0.5A毫安表A2MAB图1他励直流发电机空载特性试验

他励直流发电机空载特性如下：保持n?nN＝1500/min，发电机空载（即I＝0），测取U0?E0?f(If)（即电流A2和电压V2之间的函数关系）。操作步骤为：依照图1接好电路，把可调电阻R1和Rf放置到最大位置，断开开关Q2，检查无误后，按下起动电源按钮Q，起动电动机。起动完毕后，调理电动机电枢回路可变电阻R1到最小，再调理电枢电源电压，使电动机转速达到额定值n?nN。合上开关Q2，减小发电机励磁回路电阻Rf，使发电机空载电压U0?0.9UN（UN＝220V），记录此点数据U0和If（发电

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机励磁电流）于试验表1中，以后逐渐减小发电机励磁电流If，每减小一次均需记录U0和If，直到断开开关Q2，If＝0，共读取8组数据，在发电机额定电压附近读取数据应间隔小些。在减小励磁电流If过程中只能单方向调理（为什么？）。当If＝0时，测得的即为剩磁电压。

表1他励发电机空载特性数据（n?nN＝1500r/min）序号12345678U0/VIf/A2、观测并励直流发电机自励观测

(1)试验图如图1，断开发电机励磁回路开关Q2，起动并励电动机并将转速调理到发电机的额定转速n?nN＝1500r/min，观测发电机是否有剩磁电压（看电压表V2），如无剩磁电压，则将电动机中止，把发电机励磁回路开关Q2合上，对发电机进行充磁（此时励磁电源必要有电压）。(2)励磁绕组联接

把图1发电机他励励磁回路改成并励励磁回路，如图2所示。

安培表A1电枢电V1源2×90O1.5AMV2Q2R1Rf4×900O0.5A毫安表A2M励磁电压

图2并励发电机自励试验

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把可调电阻Rf放置到最大位置，按下起动电源按钮Q，起动电动机并把转速调理到发电机的额定转速n?nN＝1500r/min。调理发电机励磁回路可变电阻Rf减小，观测发电机电枢端电压（看电压表V2），假使端电压上升，说明发电机励磁磁通与剩磁方向一致。若端电压下降说明发电机励磁磁通与剩磁方向相反。此时应把电动机中止下来，断开电源，把发电机的励磁连线A点和B点换向。再按上面的试验过程从新做一遍，这时发电机电枢输出电压应当正常。

3、他励和并励直流发电机的外特性测定（1）他励直流发电机外特性的测定

接线图如图3所示。

安培表A1电枢电V1源2×90Ω1.5AM励磁电压Rf2×900Ω0.5AMV2R1安培表A24×900Ω0.5AR2Q1

图3他励直流发电机外特性测定试验电路

他励直流发电机外特性为：保持n?nN＝1500r/min、

。操If?IfN，测取U?f(I)（即电压V2同A2之间的关系曲线）

作步骤如下：

a)调理电动机的转速使电动机的转速保持发电机的额定转速1500r/min

b）调理发电机励磁回路可调电阻Rf,使其发电机的端电压为

U?UN=220V。

c）调理电阻R2，逐步增大发电机负载，同时调理电动机电枢端电压，保持转速不变。记录V2同A2数据于表2中，直到空载（即断开发电机负载开关Q1）为止，共读取6组数据。

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表2他励发电机外特性数据

序号U/VI/A123456（2）并励直流发电机外特性的测定

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

图4并励直流发电机外特性测定试验电路

并励直流发电机外特性为：保持n?nN＝1500r/min、，测取U?f(I)（即电压V2同A2Rf?RfN（把图中Rf调为零）之间的关系曲线）。

接线如图4所示，调理电动机转速，使之达到发电机的额定转速n?nN＝1500r/min，合上开关Q1，同时调理电动机电枢电压，以保持电动机转速在1500r/min不变，调理负载电阻R2，记录V2同A2数据于表3中，直到空载（即断开发电机负载开关Q1）为止，共读取6组数据

表3并励发电机外特性数据

序号U/VI/A123456五、试验报告

1、按空载试验测定数据，作出他励直流发电机的空载特性曲线

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2、按负载试验测定数据，在同一坐标上，作出他励和并励直流发电机的外特性，以资比较。

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试验三直流串励电动机

一、试验目的

1、用试验方法测取串励电动机工作特性和机械特性。2、了解串励电动机起动、调速及改变转向的方法。二、预习要点

1、串励电动机与并励电动机的工作特性有何差异。串励电动机的转速变化率是怎样定义的？

2、串励电动机的调速方法及其注意问题。三、试验项目

1、工作特性和机械特性

在保持U=UN的条件下，测取n、T2、η=f(Ia)以及n=f(T2)。试验接线图如图1所示。

安培表A3电枢电源IV12×90Ω1.5AV1R1S1Rf1IfA1励磁绕组安培表M180Ω＋90Ω1.5ARf2励磁电源2×900Ω0.5AMGV2安培表A4IFR26×90Ω1.5A励磁绕组A2If2毫安表

图1直流电动机机械特性测定试验

图中校正直流测功机MG作为串励直流电动机的负载，用于测量电动机M的转矩，两者之间用连轴器直接联接。

由于串励电动机不允许空载起动，因此校正直流测功机MG先加他励电流If2为校正值，并接上一定的负载电阻R2，使电动机在起动过程中带上负载。

调理直流直流串励电动机M的电枢串联起动电阻R1及磁场分

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路电阻Rf1到最大值，开启磁场分路开关S1，合上控制屏上的电枢电源开关，起动M，并观测转向是否正确。

M运转后，调理R1，同时调理MG的负载电阻R2，控制屏上的电枢电压调理旋钮，使M的电枢电压U1=UN、I=1.2IN。

在保持U1=UN，If2为校正值（试验四单相变压器试验

一、试验目的

1、通过空载试验和短路试验确定单相变压器的参数2、通过负载试验测定单相变压器运行特性二、试验要点

1、在变压器空载和短路试验中，各种仪表怎样连接，才能使测量误差最小？

2、如何用试验方法测定变压器的铁耗及铜耗？

3、变压器空载及短路试验时应注意哪些问题？一般电源应接在低压边还是高压边适合？三、试验内容1、测定电压比

接线图如试验图1所示。

三相调压交流输出UVWV1aA单相变压器V2NxX

图1单相变压器变比试验

从控制屏上调压器的输出相电压接线到单相变压器的低压线圈。高压线圈开路，闭合电源开关Q，将低压线圈外施电压调至50％额定电压左右，测量电压线圈电压及高压线圈电压，对应不同的输入电压共读取5组数据，记录于试验表3－1中。2、空载试验

变压器的铁耗与电源的频率及波形有关，试验电源的频率应接近被试变压器的额定频率（允许偏差不超过±1％），其波形应是正弦波。

接线图如试验图2所示。

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三相调压交流输出UVWV1WAaA单相变压器V2NxX图2单相变压器空载试验

在变压器低压侧施加电压，即在低压绕组上施加电压，高压绕组开路。变压器空载电流I0?(2.5%~10%)IN，依此选择电流表及功率表的电流量程（功率表不用选择量程）。变压器空载运行时功率因数甚低，一般在0.2以下。

试验表1变比及空载试验数据序号

变压器接通电源开关Q前（绿色按钮），必需将调压器（在控制屏的左侧方）输出电压调至最小位置，以避免开关闭合时，电流表、功率表电流线圈被冲击电流所损坏。合上电源开关Q后，调理调理变压器一次侧电压至1.2UN，然后逐次降压，逐次测量空

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试验数据U0（V）I0（A）P0（W）UAX（V）计算数据cosΦ0载电压U0、电流I0及损耗p0（在数字功率因数表上读取），在（包括U0?UN点，在该点附(1.2~0.5)UN范围内，读取6～7组，

近测量点应较密一些），结果记录于试验表1中。3、短路试验

进行变压器短路试验时，高压线圈接电源的相电压，低压线圈接一电流表短路。如试验图3所示。

Aa单相变压器三相调压交流输出UVWV1WA1A2NXx图3单相变压器短路试验试验表2短路试验数据

序号123456试验数据UK（V）IK（A）PK（W）计算数据cosΦ0短接线要接牢，其截面积应较大。

变压器短路电压的数值约为(5%~10%)UN，为了避免过大的

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短路电流，在接通电源前，必需将调压器调至输出电压为最小的位置，然后闭合电源开关Q，逐渐缓慢地增加电压使短路电流升到

1.1IN（在调理电压时，一定要注意电流表的读数不能超过要求的范围）。在(1.1~0.5)IN范围内，测量短路功率PK（在数字功率因数表上读取）、短路电压UK及短路电流IK。读取数据5～6组（包括IK?IN），记录于试验表2。本试验应尽快进行，由于变压器绕组很快就发热，使绕组电阻增大，读数将会发生偏差。4、负载试验

接线图如试验图4所示。

单相变压器三相调压交流输出UVWV1V2ZF6×90O1.5AXx

A1AaWA2N图4单相变压器负载试验

变压器一次绕组（高压侧）经调压器（在控制屏上）、开关Q接至电源，负载为六个1.5A，90Ω可变电阻串联（1.5A，6×90Ω）。先将负载电阻值调至最大，然后闭合电源开关Q，调理调压器输出电压为U1?U1N?220V，减小负载电阻，即增大负载电流，保持

U1?U1N，在负载电流从零（I2?0，U2?U20）至额定值范围内（0A～0.63A），测量负载电流I2和二次侧电压U2，每改变一次负载电阻，将I2和U2数值记录于试验表3中，共读取数据5～6组（包括I2?I2N点）。

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试验表3负载试验数据（U1?U1N）

序号U2（V）I2（A）123456若需要进行非纯电阻而功率因数一定的负载试验，试验方法和线路与纯电阻负载时一致，此时二次侧需要一个可变电抗器，与负载电阻并联或串联组成感性负载。四、试验报告1、计算变比

根据测变比试验的几组数据，分别计算电压比，取其平均值作为受试验变压器的电压比。

2、根据空载试验所测得的数据求以下曲线及参数（1）画空载特性曲线

I0?f(U0)p0?f(U0)（2）计算变压器的励磁参数

从空载特性曲线I0?f(U0)及p0?f(U0)上查出额定电压

U1N时的I0及p0，由此计算励磁参数。

变压器空载时，从电源吸取的功率p0为变压器的铁耗pFe及空载铜耗pCu，由于空载铜耗很小，可以忽略不计，故pFe?p0，于是励磁参数为

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

因空载试验在低压侧进行，折合到高压侧

'rm?K2rm24

'Xm?K2Xm'Zm?K2Zm3、根据短路试验所测得的数据以下曲线及参数

（1）画短路特性曲线

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

（2）计算短路参数

从短路特性曲线上查得短路电流等于额定电流IK?IN时的短路电压UK和短路损耗pK，计算短路参数。

ZK?UKIKpKIKrK?2XK?Zk2?rK

4、根据负载试验数据，作纯电阻负载下受试变压器的外特性

s?1U2?f(I2)U1?U1Nco?5、根据试验数据，计算变压器运行性能

（1）计算额定负载功率因数为1时，受试变压器的电压变化率ΔU及效率η。

（2）计算功率因数为1时，受试变压器的效率特性??f(P2)。

25

试验五三相变压器试验

一、试验目的

1、通过空载和短路试验，测定三相变压器的变比和参数2、通过负载试验，测定三相变压器的运行特性二、预习要点

1、如何用两个功率表测定三相功率，空载和短路试验应如何合理布置仪表。

2、三相心式变压器的的三相空载电流是否对称，为什么？3、如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。

4、变压器空载和短路试验时应注意哪些问题？一般电源应加在哪一方比较适合？三、试验项目1、测定变比

三相变压器三U相调压V交流输出W

axXAbyYBczZC

图1三相变压器变比试验接线图

试验线路如图1所示。低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开〞按钮，电源接通后，调理外施电压U=0.5UN=27.5V。测取高、低压线圈的线电压UAB、UBC、UCA、Uab、Ubc、Uca，记录于表1中。计算：变比K：

KAB?

UUUABKBC?BCKCA?CAUabUbcUca26

表1三相变压器变比试验数据（U=0.5UN=27.5V）高压绕组线电压（V）电压绕组线电压（V）UABUBCUCAUabUbcUca变比（K）KABKBCKCA平均变比：

1K?(KAB?KBC?KCA)

32、空载试验

测取空载特性U0L?f(I0L)，P0?f(U0L)，cos?0?f(U0L)。

三相调压交流输出

UV1VV2WV3W1A1ab三相变压器XxAA2yYBW2A3czZC图2三相变压器空载试验接线图

试验线路如图2所示。低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开〞按钮，电源接通后，调理外施电压，使U0L=1.2UN。

逐次降低电源电压，在（1.2~0.2）UN范围内，测取变压器三相线电压、线电流和功率。测取数据时，在U0＝UN的点必测，且在其附近多测几组。共取8组数据记录于表2中。

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表2三相变压器空载试验数据序号12345678试验数据U0L(V)I0L(A)UcaIa0Ib0Ic0P0(W)P01P02U0L(V)计算数据I0L(A)P0(W)cosΦ0UabUbc3、短路试验

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

三相变压器三相调压交流输出UV1VV2WW2A3CZzc

W1V3A1AXxaA2BYyb图3三相变压器短路试验接线图

试验接线如图3所示，变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

将三相交流电源调到电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开〞按钮，电源接通后，缓慢调理电源电压，使变

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压器短路电流IKL=1.1IN。

逐次降低电源电压，在1.1~0.2IN的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率。测取数据时，其中IKL=IN点必测，共取数据5组，记录于表3中。

（做该试验时，操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化）

表3三相变压器短路试验数据

序号12345678试验数据UKL(V)UABUBCUCAIAKIKL(A)IBKICKPK(W)PK1PK2UKL(V)计算数据IKL(A)PK(W)cosΦK4、纯电阻负载试验

保持U1?UN，cos?2?1的条件下，测取U2?f(I2)试验接线如图4所示。变压器高压线圈接电源，低压线圈经开关S接到负载电阻。将开关S断开，负载电阻阻值调至最大，三相交流电源调到电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开〞按钮，电源接通后，调理电源电压，使变压器短路电流U1＝UN。

在保持U1＝U1N的条件下，合上开关S，逐渐增加负载电流，从空载到额定负载范围内，测取三相变压器输出线电压和相电流。

测取数据时，其中I2＝0和I2＝IN两点必测，共取8组数据记录于表4中

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三相变压器三U相调压V交流输出WaxXAS2×900Ω0.5AbyYB2×900Ω0.5AczZC2×900Ω0.5A图4三相变压器负载试验接线图

表4三相变压器负载试验数据

U1＝U1N＝V；COSΦ2＝1序号UAB12345678U2（V）UBCUCAU2IAI2（A）IBICI2四、试验报告

1、计算变压器的变比

根据试验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。

30

KAB?UUUABKBC?BCKCA?CAUabUbcUca2、根据空载试验数据作空载特性曲线并计算激磁参数

（1）绘出空载特性曲线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）计算激磁参数

从空载特性曲线查出对应于U0L＝UN时的I0L和P0值，并由下式求取激磁参数。

rm?P023I0?

Zm?U0?I0??U0L3I0L

22Xm?Zm?rm

式中U0??U0L3，I0??I0L，P0——变压器空载相电压，相

电流，三相空载功率。

3、绘出短路特性曲线和计算短路参数

（1）绘出短路特性曲线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）计算短路参数

从短路特性曲线查出对应于IKL=IN时的UKL和PK值，并由下式算出短路参数

'rK?PK23IK?

'ZK?UK?IK??UKL3IKL

''2'2XK?ZK?rK

式中UK??UKL3，IK??IKL，PK——短路时的相电压，相

电流，三相空载功率。

折算到低压方

ZK?'ZK2K'rK

rK?K2

XK?'XKK2

4、根据空载和短路试验测定的参数，绘出被试变压器的“T〞型等效电路。

32

5、变压器的电压变化率

（1）根据试验数据绘出COSΦ0＝1时的特性曲线U2＝f（I2），由特性曲线计算出I2＝I2N时的电压变化率

?u?U20?U2?100%

U20（2）根据试验求出的参数，算出I2＝IN，COSΦ2＝1时的电压变化率

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

6、绘出被试变压器的效率特性曲线

（1）用间接法算出在COSΦ2＝0.8时，不同负载电流时变压器效率，记录于表5中

表5COSΦ2＝0.8P0＝WPKN＝W

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

式中I*2PNcosΦ2=P2

PN为变压器的额定容量

PKN为变压器IKL=IN时的短路损耗P0为变压器的U0L=UN时的空载损耗（2）计算被测变压器η＝ηmax时的负载系数βm。

?m?P0PKN33

试验六三相异步电动机试验

一、试验目的

1、熟悉三相异步电动机的起动方法

2、把握三相异步电动机的参数及工作特性的测定方法二、试验要点

1、复习三相异步电动机的各种起动方法

2、如何进行三相异步电动机的空载试验和短路试验？如何用空载试验和短路试验数据求取三相异步电动机的励磁参数和短路参数。

3、如何从负载试验求取三相异步电动机的工作特性。三、试验项目

1、练习三相绕线转子异步电动机的起动

（1）观测绕线转子三相异步电动机结构，了解集电环的短路装

置及操作方法。

（2）试验接线图如图1所示。

三相调压交流输入UAAX三相绕线式转子异步电动机定子线圈VBVWCZYY三相绕线式转子异步电动机转子线圈滑环电动机起动电阻箱

图1三相绕线转子异步电动机起动

调压器的三相输入电源U、V、W分别连接到绕线转子电动机的A、B、C接线端，把X、Y、Z。N端分别用导线联接电动机起动电阻箱，合上电源开关Q，调理电动机起动电阻箱的阻值，电动

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机开始运行。

2、鼠笼三相异步电动机的起动

（1）三相鼠笼式异步电动机星形连接的直接起动

试验接线图如图2所示。

U三相鼠笼电动机定子线圈AAX三相调压交流输入VBVWCZY图2三相鼠笼式异步电动机星形连接的直接起动

三相电源分别连接到三相鼠笼式异步电动机的A、B、C接线端，把X、Y、Z端用导线短接起来，用导线短路三相绕线转子绕组回路，合上电源开关Q，电动机开始起动，注意起动时电流的状况。

（2）三相鼠笼式异步电动机三角形连接的直接起动

试验接线图如图3所示。

三相鼠笼电动机定子线圈U三AAX相调V压BY交流V输W入CZ

图3三相鼠笼式异步电动机三角形连接的直接起动

三相电源分别连接到三相鼠笼式异步电动机的A、B、C接线端，把电动机的A端和Z端、B端和X端、C端和Y端分别用

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导线短接起来。合上电源开关Q，电动机开始起动，注意起动时电流的状况。

（3）三相鼠笼式异步电动机星形——三角形起动

试验接线图如图4所示。

三角形起动星形起动S三相调压交流输入AUVAXBVWCYZ

图4三相鼠笼异步电动机星形——三角形起动

S为二位三刀开关，在控制屏上。把S开关放置在电动机为星形连接的位置。在合上电源开关Q前，要认真做好线路的检查，连接线有错时，会出现很大的短路电流（最好让试验指导教师帮助检查），在确认线路无误后，合上电源开关Q，电动机开始起动，注意起动时电流的状况。在电动机的转速稳定后，把S开关扳到相反位置，此时电动机在三角形连接方式下稳定运行，这样就完成了电动机的星形——三角形起动。观测在星形和三角形连接时电流表的指示有什么不同？

3、鼠笼三相异步电动机的参数测定

（1）测量定子绕组冷态电阻

用万用表测量电动机定子绕组的电阻，注意万用表的相量量程。（2）空载试验

按试验图5进行接线。

三相异步电动机接为星形。将调压器输出电压调至零位，合上电压开关Q，逐渐升高电压以起动电动机。保持电动机在额定电压下空载运转数分钟，待机械摩擦稳定后，再进行试验。调理调压器的输出电压，使电动机定子绕组的外施电压升高到1.2UN，由

1.2UN开始逐渐减小，则电动机电流相应减小，直到转差率显著增

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三相调压交流输出UVV三相鼠笼电动机定子线圈W1A1AXA2BYWW2A3CZ

图5三相异步电动机空载试验

大（即电动机转速明显减小），定子电流开始上升（或基本不变）为止，每次读取三相空载电压、三相空载电流及瓦特表的功率、功率因数（在数字功率因数表上读取），共读取数据8组，注意在UN附近应多测几点，记录在试验表1中。

试验表1空载试验数据

U0L（V）序号UUUUABBCCA0L12345678I0L（A）IAIBICI0LP0(W)P1P2P0cosΦ0（3）短路试验

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接线图与图5空载试验接线图一致。该试验必需在指导教师的指导下进行。将调压器输出电压调至零位，合上电压开关Q，逐渐升高电压以起动电动机。用手抓紧电动机的转轴，让电动机不能转动，逐渐升高施加到电动机定子绕组上的电压，直至电动机定子绕组电流为1.2IN（调整电压时一定要慢，同时手要用力才能不让电动机转动，假使手保持不了电动机静止，要尽快调低电压）。读取此时三相线电压、三相线电流及两只功率表的功率、功率因数。读取后，马上降低外施电压。在降低电动机外施电压直至电动机定子绕组电流降为0.3IN过程中读取5组数据，记录于试验表2中。（在做该试验时，同组的人员要相互协同好，做到记录数据快速，尽快做完该试验，否则由于电动机的电流较大，定子绕组将过热，同时，用手抓住转子的人将很困难）

试验表2短路试验数据

UKL（V）序号UUUUABBCCAKL12345678IKL（A）IAIBICIKLPK(W)P1P2PKcosΦK4、三相异步电动机工作特性测定

在本试验中，用直流发电机作为三相异步电动机的负载。三相异步电动机的工作特性直接从负载试验中测定，负载试验接线图宛如5。试验步骤如下：合上电源开关，起动电动机；调理调压器的输出电压，保持电动机的端电U1?UN，改变发电机负载电阻R的大小，测定各相的电流、电压及功率共6组记于表3中

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UVVA2BY三相鼠笼电动机定子线圈W1A1AX三相调压交流输出WW2A3CZ三相鼠笼电动机转子电枢励磁电压A4R6×900O0.5A图5三相异步电动机负载试验

试验表3负载特性数据序号电流/AIUIV

IW功率/WI平均P?P?转速-1/r·minP?P?P1??123456四、试验报告

1、作空载特性曲线

I10、p10?f(u1)，和短路特性曲线I1K、pK1?f(u1K)。2、由空载及短路1试验数据，计算电动机励磁参数rm、xm、zm及

'短路参数rK?r1?r2'，xK?x1?x2，并绘出受试电动机的等效电路。

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'223、确定机械损耗及铁耗，作曲线p0如试验?p0?3I10r1?f(U0)，

图6所示，延长曲线交于综轴K点，过K点作横轴平行线，由此可得U1?U0时的机械损耗p?和铁耗pFe。

p0pFeKpΩo2uN2u0图6从空载损耗中分开出机械损耗和铁耗

4、根据负载试验数据，计算受试电动机的工作特性，将试验数据及计算数据填入试验表4中。P1?P??P?

1I1?(IU?IV?IW)

3cos?1???2?n60P13U1I2

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

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按试验表4中数据，绘制受试电动机的工作特性曲线：P1、

I1、cos?1、T2、s、??f(P2)。

试验表4工作特性数据

序号电流功率转矩转速转效差率?/(rad?s?1)率?P2/Ws角速度输出功率功率因数I1/AP1/WT2/(N?m)n/(r?min)cos?112345

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试验七单相电阻起动异步电动机

一、试验目的

用试验方法测定单相电阻起动异步电动机的技术指标和参数二、预习要点

1、单相电阻起动异步电动机有哪些技术指标和参数？2、这些技术指标怎样测定？参数怎样测定？三、试验项目

1、测量定子主、副绕组的实际冷态电阻2、空载试验

试验如图1，单相异步电动机直接与测速发电机同轴联接，测功机不接。（由于单相电阻起动异步电动机起动电流较大，所以作此试验时应把控制屏后门扭子开关打在“关〞位置，切断过流保护，以防误操作）。

三U相调压交流输N出

WA离心开关主绕组V副绕组M

图1单相电阻起动异步电动机接线图

调理调压器让电机M降压空载起动，在额定电压下空载运转使机械损耗达到稳定（10分钟）。

从1.1倍额定电压（UN＝220V）开始逐步降低至可能达到的最低电压值即功率和电流出现上升为止。其间测取数据8组，记录每组的电压U0、电流I0、功率P0于表2中。3、短路试验

把功率表的电流线圈短接，在电机M轴上装上弹簧秤，阻止电机转动。

合上电源开关，升高电压至0.5倍额定电压值，使电流约为2倍额定电流（IN=1.45A），逐步降低电