电机与拖动基础实验指导 (2) 与圆 FANGYUAN =::1……= mm旧 Nesis 气" DSZ电燃量 Motor pull experimental system Ds2-1型电机抱动实验系统是我公司和浙江大学电气工程学院的有关专家吸收墨外歌学装置的优点,在本公司多 年专业生产实验设备的基础上,进行研制和改进的新一代实验设备,它极大地提高了电机实验没备的性能,促进了国
1 电机与拖动基础实验指导 （2）
实验一单相变压器 一、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。 二、预习要点 1.变压器的空载和短路实验有什么特点?实验中电源电压一般加在哪一方较合适? 2.在空载和短路实验中,各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小? 3.如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 、实验项目 空载实验 测取空载特性Uo=f(lo),Po=f(Uo) 2.短路实验 测取空载特性Uk=f(lk,Pk=f(Uk)。 3.负载实验 (1)纯电阻负载 保持U1=UN,cos中2=1的条件下,测取U2=f(l2) 四、实验线路及操作步骤 1.空载实验 实验线路如图3-1所示,被试变压器选用DT40三组相式变压器,实验用其中的一相,其 额定容量PN=76W,U1NU2N=220/55V,Il2N=0.345/1.38A。变压器的低压线圈接电源, 高压线圈开路。接通电源前,选好所有电表量程,将电源控制屏DTol的交流电源调压旋钮 调到输出电压为零的位置,然后打开钥匙开头,按下DT01面板上“开”的按钮,此时变压 器接入交流电源,调节交流电源调压旋钮,使变压器空载电压Uo=1.2UN,然后,逐次降 低电源电压,在1.2~0.5UN的范围内,测取变压器的U、I、Po共取6-7组数据,记 录于表2-1中,其中U=UN的点必测,并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变 化,在UN以下测取原方电压的同时,测出副方电压,取三组数据记录于表3-1中。 表3-1
2 实验一 单相变压器 一、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。 二、预习要点 1．变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？ 2．在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？ 3．如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 三、实验项目 1． 空载实验 测取空载特性 U0=f(I0), P0=f(U0)。 2． 短路实验 测取空载特性 UK=f(IK), PK=f(UK)。 3． 负载实验 (1）纯电阻负载 保持 U1=U1N, cos φ2=1 的条件下，测取 U2=f(I2)。 四、实验线路及操作步骤 1． 空载实验 实验线路如图 3－1 所示，被试变压器选用 DT40 三组相式变压器，实验用其中的一相，其 额定容量 PN=76W，U1N/ U2N=220/55V，I1N/I2N=0．345/1．38A。变压器的低压线圈接电源， 高压线圈开路。接通电源前，选好所有电表量程，将电源控制屏 DT01 的交流电源调压旋钮 调到输出电压为零的位置，然后打开钥匙开头，按下 DT01 面板上“开”的按钮，此时变压 器接入交流电源，调节交流电源调压旋钮，使变压器空载电压 U0=1．2 UN，然后，逐次降 低电源电压，在 1．2～0．5UN 的范围内，测取变压器的 U0、I0、 P0 共取 6－7 组数据，记 录于表 2－1 中，其中 U=UN 的点必测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变 化，在 UN 以下测取原方电压的同时，测出副方电压，取三组数据记录于表 3－1 中。 表 3－1
序号 验数据 计算数据 Uo (v) l0(A) Po (w) UAX (V) COS中0 O-OA 相调压 B 图3-1空载实验接线图 2.短路实验: 实验线路如图3-2所示 变压器的高压线圈接电源,低压线圈直接短路。接通电源前,先将交流调压旋钮调到输 出电压为零的位置,选好所有电表量程,按上述方法接通交流电源,逐次增加输入电压,直 至短路电流等于1.1IN为止,在0.5~1.1IN范围内测取变压器的Uk、Ik、Pk,共取4~ 5组数据记录于表2-2中,其中k=lN的点必测。并记下实验时周围环境温度θ(℃)。 表3-2
3 序 号 实 验 数 据 计算数据 U0（V） I0（A） P0（W） UAX（V） COSφ0 图 3－1 空载实验接线图 2．短路实验： 实验线路如图 3－2 所示： 变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。接通电源前，先将交流调压旋钮调到输 出电压为零的位置，选好所有电表量程，按上述方法接通交流电源，逐次增加输入电压，直 至短路电流等于 1．1 IN 为止，在 0．5～1．1 IN 范围内测取变压器的 UK、IK、 PK，共取 4～ 5 组数据记录于表 2－2 中，其中 Ik= IN 的点必测。并记下实验时周围环境温度θ（℃）。 表 3－2 相 三 调 压 器 V W A V A A X a x B C
序号 验数 计算数据 UK (V) IK (A) PK (W) UAX (V) COS中K 相 调 压 器 图3-2短路实验接线图 3.负载实验 实验线路如图3-3所示: 相 调 压 图3-3负载实验接线图 变压器高压线圈接电源,低压线圈经过开关S1,接到负载电阻R。RL选用DI21(225g2)
4 序 号 实 验 数 据 计算数据 UK（V） IK（A） PK（W） UAX（V） COSφK 3．负载实验 实验线路如图 3－3 所示： 变压器高压线圈接电源，低压线圈经过开关 S1，接到负载电阻 RL。RL 选用 DT21(225)， V A W A A X a x B C 三 相 调 压 器 图 3－2 短路实验接线图 V A W A A X a x B C 三 相 调 压 器 图 3－3 负载实验接线图 a x A2 V2 1 S RL A1 V1
开关S1选用D26 接通电源前,将交流电源调节旋钮调到输出电压为零的位置,负载电阻调至最大,然后合 上S1,按下接通交流电源的按钮,逐渐升高电源电压,使变压器输出电压U1=UN,在保持 U1=UN的条件下,逐渐增加负载电流,即减少负载电阻RL的阻值,从空载到额定负载的范 围内,测取变压器的输出电压U2和电流12,共取5~6组数据,记录于表3~3中,其中I2=0 和I2=12N两点必测。 表3-3 COS中2=1 UI=UNE 伏 号 U(V) I (A) 五、注意事项 在变压器实验中,应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。在空载实验中, 交流电压表选用DT0B,100V档,交流电流表选用DT0IB,0.5A档,功率表选用DT0IB, 量程选择75V、0.5A档。在短路实验中,电压表选择50ⅴ档,电流表选择0.殖A档,功率仍 选择75V、0.5A档。短路实验操作要快,否则线圈发热会引起电阻变化。 六、实验报告 1.计算变比 由空载实验测取变压器的原、副方电压的三组数据,分别计算出变比,然后取其平均值作为 变压器的变比K。 KE=UAX/UaX 绘出空载特性曲线和计算激磁参数 (1)绘出空载特性曲线Uo=f(o),Po=f(Uo),COS中o=f(Uo)。 式中 COS中o= (1)计算激磁参数:
5 开关 S1 选用 DT26。 接通电源前，将交流电源调节旋钮调到输出电压为零的位置，负载电阻调至最大，然后合 上 S1，按下接通交流电源的按钮，逐渐升高电源电压，使变压器输出电压 U1=UN，在保持 U1=UN 的条件下，逐渐增加负载电流，即减少负载电阻 RL 的阻值，从空载到额定负载的范 围内，测取变压器的输出电压 U2 和电流 I2，共取 5～6 组数据，记录于表 3～3 中，其中 I2=0 和 I2= I2N 两点必测。 表 3－3 COSφ2=1 U1= UN= 伏 序 号 U（V） I（A） 五、注意事项 在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。在空载实验中， 交流电压表选用 DT01B，100V 档，交流电流表选用 DT01B，0.5A 档，功率表选用 DT01B， 量程选择 75V、0.5A 档。在短路实验中，电压表选择 50V 档，电流表选择 0.5A 档，功率仍 选择 75V、0.5A 档。短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。 六、实验报告 1. 计算变比 由空载实验测取变压器的原、副方电压的三组数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为 变压器的变比 K。 K==UAX/UaX 2. 绘出空载特性曲线和计算激磁参数 （1） 绘出空载特性曲线 U0= f (I0 ) , P0= f (U0) , COSφ0=f (U0) 。 式中： COSφ0= 0 0 0 U I P （1） 计算激磁参数：
从空载特性曲线上查出对应于U=UN时的I和P值,并由下式算出激磁参数 X=√z2 2.绘出短路特性曲线和计算短路参数 (1)绘出短路特性曲线Uk=f(Ik)、Pk=(Ik)、cosφk=f(Ik) (2)计算短路参数 从短路特性曲线上査出对应于短路电流Ik=IN时的Uk和Pk值,由下式算出实验环境温度 为θ(℃)下的短路参数 xk=√z-r2 折算到低压方 Z 由于短路电阻rκ随温度而变化,因此,算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度 75℃时的阻值。 K75°C 212 zk7sc=√r27sc+X2 式中:234.5为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228。 阻抗电压 R=2N2kc×100% U=×100% Ixxk×100 Ik=IN时的短路损耗PKN=Ix2rKr 4.用空载和短路实验测定的参数,画出被试变压器折算到低压方的“『”型等效电路 变压器的电压变化率△u
6 从空载特性曲线上查出对应于 U0= UN 时的 I0 和 P0 值，并由下式算出激磁参数 2 2 0 0 2 0 0 m m m I U m I P m X Z r z r = − = = 2. 绘出短路特性曲线和计算短路参数 (1) 绘出短路特性曲线 UK=f ( IK ) 、PK= ( IK )、cos φK= f ( IK ) 。 (2) 计算短路参数 从短路特性曲线上查出对应于短路电流 IK= IN 时的 U K 和 PK 值，由下式算出实验环境温度 为θ（℃）下的短路参数。 ' '2 '2 ' ' 2 K K K I P K I U K X Z r r Z K K K K = − = = 折算到低压方 2 ' 2 ' 2 ' K X K K r K K Z K K K K X r Z = = = 由于短路电阻 rK 随温度而变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度 75℃时的阻值。 2 2 75 75 234.5 234.5 750 75 K C k C K K C K Z r X r r = + = + + 式中：234.5 为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为 228。 阻抗电压 100% 100% 100% 2 7 5 7 5 = = = N N K N N K C N N K C U I X K U r I r K U I Z K U U R IK= IN 时的短路损耗 PKN= IN 2 rK75℃ 4． 用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“Г”型等效电路。 5． 变压器的电压变化率Δu
(1)绘出COS中2=1和COS中2=0.8两条外特性曲线U2=f(12),由特性曲线计算出L2=12N时 的电压变化率△ua △M==2×100% (2)根据实验求出的参数,算出12=12N、C0S中2=1时的电压变化率△u Au=(Uk coS,+Ug sin g2) 将两种计算结果进行比较,并分析不同性质的负载对输出电压的影响。 6.绘出被试变压器的效率特性曲线 (1)用间接法算出COS中2=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表3-5中。 7=(1 Po+12-PKN IPN COS +)×100% 式中:I2P3COS中2=P2,W PkN为变压器Ik=IN时的短路损耗,W Po为变压器U=UN时的空载损耗,W (2)由计算数据绘出变压器的效率曲线n=f(2) (3)计算被变压器n=nm时的负载系数β。 Bn=√B 表3-5 COS中2=0.8 I2(A) P2(W) 0.2 0.6 1.0 1.2
7 (1) 绘出 COSφ2= 1 和 COSφ2= 0.8 两条外特性曲线 U2= f (I 2) ，由特性曲线计算出 I2= I2N 时 的电压变化率Δu。 100% 2 0 2 0 2 = − U U U u (2) 根据实验求出的参数，算出 I2= I2N、 COSφ2=1 时的电压变化率Δu。 Δu ( cos sin ) = Uk1 2 +Uk 2 2 将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对输出电压的影响。 6. 绘出被试变压器的效率特性曲线 （1） 用间接法算出 COSφ2= 0.8 不同负载电流时的变压器效率，记录于表 3－5 中。 (1 2 ) 100% 2 2 0 2 2 0 2 cos = − + + + N K N K N I P P I P P I P 式中： I2 * PN COSφ2=P2 ， W； PKN 为变压器 IK =IN 时的短路损耗，W； P0 为变压器 U0=UN 时的空载损耗，W。 (2) 由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f (I2 * ) 。 (3) 计算被变压器η=ηmax 时的负载系数βm 。 PKN P m 0 = 表 3－5 COSφ2= 0.8 P0= W PKN W I * 2 （A） P2 （W） η 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
实验二三相变压器 、实验目的 1.掌握用实验方法判别三相变压器的联接组, 预习要点 联接组的定义。为什么要研究联接组。国家规定的标准联接组有哪几种。 2.如何把Y/Y-12联接组改成Y/Y-6联接组以及把Y/△-11联接组改为Y/△-5联接组 、实验项目 1.连接并判定以下联接组 (1).Y/Y-12 (2)Y/-11 四、实验线线及操作步骤 1.校验联接组Y/Y-12 b 压 a)接线图 B b)电动势相量图
8 实验二 三相变压器 一、实验目的 1. 掌握用实验方法判别三相变压器的联接组。 二、预习要点 1．联接组的定义。为什么要研究联接组。国家规定的标准联接组有哪几种。 2．如何把 Y/Y-12 联接组改成 Y/Y-6 联接组以及把 Y/△-11 联接组改为 Y/△-5 联接组。 三、实验项目 1．连接并判定以下联接组 (1).Y/Y-12 (2) Y/△-11 四、实验线线及操作步骤 1. 校验联接组 Y/Y-12 A B C a b c x z X y Z A B C Y U1 V V U2 三 相 调 压 器 A B C c b a x y z X Y Z ? EA ? EB ? EC ? EAB B A,a C ? Eab b c a)接线图 b)电动势相量图
图3-4Y/Y12联接组图 实验线路如图3-4所示:被试变压器选用DT41三相三线圈芯式变压器,额定容量PN= 150/150/150W,UN=220/635/50V,l=0.394/1.36/1.576A。实验时只用高、低压两组线圈, 中压线圈不用,接通交流电源的操作步骤和单相变压器实验相同,电源接通后,调节外施电 压U1=U1N,测取电压UAB、U础、UBb、Uc、UBc,记录于表3-6中 表3-6(电压单位:V) 实验数据 计算数据 UA UBb Uce UBc UB 根据Y/Y-12联接组的电动势相量图可得: UBh =UC=(KL-luab UBc=Uab√K2-K 式中:K1=,4B为高、低压线圈的线电压之比。 若由上述两式计算出的电压UBb,Uc,UBc的数值与实验测取的数值相同,则表示线圈连接正 常,属于Y/Y12联接组 2.校验联接组Y/-11 相 B 调 o b 压 器 C Z a)接线图
9 图 3－4 Y/Y-12 联接组图 实验线路如图 3－4 所示：被试变压器选用 DT41 三相三线圈芯式变压器，额定容量 PN= 150/150/150W， UN =220/63.5/50V， IN=0.394/1.36/1.576A。实验时只用高、低压两组线圈， 中压线圈不用，接通交流电源的操作步骤和单相变压器实验相同，电源接通后，调节外施电 压 U1=U1N，测取电压 UAB、Uab、UBb、UCc 、UBc，记录于表 3－6 中。 表 3－6 ( 电压单位：V) 实 验 数 据 计 算 数 据 UAB Uab UBb UCc UBc KL UBb UCc UBc 根据 Y/Y-12 联接组的电动势相量图可得： ( ) 1 1 2 = − + = = − Bc ab L L Bb Cc L ab U U K K U U K U 式中： ab AB L U U K = 为高、低压线圈的线电压之比。 若由上述两式计算出的电压 UBb,UCc,UBc 的数值与实验测取的数值相同，则表示线圈连接正 常，属于 Y/Y-12 联接组。 2. 校验联接组 Y/△-11 A B C a b c x z X y Z A B C Y U1 V V U2 三 相 调 压 器 A B C c b a x y z X Y Z a)接线图
E Aa b)电动势相量图 图3-5Y/△-11联接组图 实验线路如图3-5所示,电源接通后,调节外施电压U1=U1N,测取电压UAB、Ua、UBb、 Uc、UB,记录于表3-6中 表3-7(电压单位:V) 实验数据 计算数据 U UBb Uce UBe KL U 根据Y/△-11联接组的电动势相量图可得: C=UB= Abve-√3KL+1 若由上述两式计算出的电压UBb,Uc,UBc的数值与实验测取的数值相同,则表示线圈连接正 常,属于Y/△-11联接组。 五、实验报告 1.计算出不同联接组时的Upb, Ucc, UBe的数值与实测值进行比较,判别线圈连接是否正 六、思考题 校验联接组时,为什么将A,a两点用导线相连?
10 图 3－5 Y/△-11 联接组图 实验线路如图 3－5 所示，电源接通后，调节外施电压 U1=U1N，测取电压 UAB、Uab、UBb、 UCc 、UBc，记录于表 3－6 中。 表 3－7 ( 电压单位：V) 实 验 数 据 计 算 数 据 UAB Uab UBb UCc UBc KL UBb UCc UBc 根据 Y/△-11 联接组的电动势相量图可得： 3 1 2 UBb = UCc = UBc = Uab KL − KL + 若由上述两式计算出的电压 UBb,UCc,UBc 的数值与实验测取的数值相同，则表示线圈连接正 常，属于 Y/△-11 联接组。 五、实验报告 １.计算出不同联接组时的 UBb,UＣc,UBc的数值与实测值进行比较，判别线圈连接是否正 确。 六、思考题 1.校验联接组时，为什么将 A,a 两点用导线相连？ b)电动势相量图 A E B E C E AB E B A,a C ab E b c