电气工程及自动化专业实验作业.doc

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电 机 与 拖 动 实 验 报 告

学习中心：奥鹏远程教育杭州学习中心
层 次： 专升本
专 业：电气工程及自动化专业
学 号：
学 生： 程立和
完毕日期： 2023年 07月 03日

实验报告一

实验名称： 单项变压器实验

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营特性。

实验项目：1、空载实验 测取空载特性Uo=F(Io)，P=F(uo)；
2、短路实验 测取短路特性Uk=F（Ik），PK=F（I）
3、负载实验 保持UI=U1ul,cosφ2=1的条件下，测取U2=F（I2）

（一）填写实验设备表
名称
型号和规格
用途
使用注意事项
电机教学实验台
NMEL-II
为实验室提供电源和固定电机
使用前调节输出电压为0
三相组式变压器

实验所需变压器
短路实验时操作要快，以免线路过热
三相可调电阻器
NMEL-03
改变输出电流大小
注意量程运用
功率表、功率因数表
NMEL-20
测量功率及功率因素
不得超过量程，线不能接错
交流电压表、电流表
MEL-001C
测量交流电压和交流电流值
适当选择量程且注意正反接线
旋转指示灯及开关板
NMEL-05
通断电
电路连完后闭合、拆电路前断开

（二）空载实验
1．填写空载实验数据表格
表1-1
序号
实 验 数 据
计算数据

U1U1。1U2

1
119.2
0.131
1.92
224.1
0.11
2
1130.4
0.082
1.63
212.6
0.13
3
109.5
0.006
1.43
206.4
0.16
4
105.7
0.064
1.33
196.7
0.18
5
99.05
0.053
1.15
185.6
0.21
6
86.06
0.043
0.84
161.3
0.23
7
74.78
0.035
0.63
139.6
0.24
2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗、励磁电阻、励磁电抗、电压比
表1-2
序号
实 验 数 据
计算数据

U1U1。1U2

1
119.5
0.131
1.93
224.4
1.93
110.8
900
0.53
2
113.5
0.089
1.62
212.8
1.62
204.5
1258.8
0.531
3
109.9
0.077
1.48
206.3
1.48
249.6
1405.3
0.53
4
105.2
0.066
1.31
196.9
1.31
300.7
1565.3
0.53
5
99.06
0.057
1.14
185.8
1.14
350.9
1702.1
0.53
6
86.03
0.043
0.84
161.3
0.84
454.3
1948.4
0.53
7
74.78
0.035
0.63
139.6
0.63
514.3
2073.8
0.53

（三）短路实验
1. 填写短路实验数据表格
表2 室温θ=18 OC
序 号
实验 数 据
计算数据

1
8.21
0.212
1.68
0.97
2
10.04
0.258
2.52
0.97
3
11.77
0.302
3.47
0.98
4
13.65
0.349
4.68
0.98
5
15.80
0.403
6.24
0.98
6
16.89
0.430
7.14
0.98

（四）负载实验
1. 填写负载实验数据表格
表3 =1U1=UN=110V
序号
1
2
3
4
5
6
7
U2（V）
200.4
198.3
196.3
195.0
192.3
190.5
188.9
I2（A）
0.142
0.202
0.254
0.303
0.356
0.406
0.441

（五）问题讨论
1. 在实验中各仪表量程的选择依据是什么？
依据电压、电流及功率度的最大值选取仪表量程式。

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？
尽也许避免因万一连线错误而导致短路，烧毁电源。

3. 实验的体会和建议
体会：通过实验我对变压器的参数有了进一步的结识和理解，对变压器的特性有了更具体深刻的体会，同时学会了在实验室应根据需要对的选择各仪表量程保护实验设备。
建议：数据的解决只用表格来进行了，显得比较粗糙，可以用图表来解决，结果会更直观。
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营特性，并根据所测得的运营特性评估该被试电机的有关性能

实验项目： 空载特性 外特性 调整特性

（一）填写实验设备表
序号
名称
型号和规格
用途
1
电机教学实验台
NMEL-II
提供电源、固定电机使用前调节电压为0
2
转矩、转速测量及控制平台
NMEL-13
测量调节转矩
3
三相可调电阻器
NMEL-04
调节负载大小
4
电机起动箱
NMEL-09
起动电机
5
直流电机仪表，电源
NMEL-18A
提供电压、不可短路
6
旋转指示灯及开关板
NMEL-058
用于通断电，电路连完后闭合、拆电路前断开
7
直流电压表、直流电流表
NMEL-06
测量电压电流（注意选择准确量程）

（二）空载特性实验
填写空载特性实验数据表格
表2-1n=nN=1600r/min
UO（V）
230
220
210
205
200
190
150
100
If2（mA）
109.2
98.6
88.5
83.3
79.3
71.9
47.3
26.9

（三）外特性实验
填写外特性实验数据表格
表2-2 n=nN=1600r/minIf2=If2N
U（V）
200
203
206
210
212
218
224
227
I（A）
0.498
0.449
0.399
0.330
0.280
0.200
0.100
0.000

（四）调整特性实验
填写外特性实验数据表格
表2-3n=nN=1600r/min,U=UN=200V
I（A）
89. 2
91.4
98.9
95.8
106.3
103.2
110.1
111.3
If2（A）
0.112
0.153
0.261
0.258
0.378
0.374
0.459
0.504

（五）实验注意事项：
1.起动直流电动机时，先把R1调到最大，Rf2 调到最小，起动完毕后，再把R1调到最小。
2.做外特性时，当电流超过0.4安时，R2中串联的电阻必须调至零，以免损坏。
（六）问题讨论
1. 什么是发电机的运营特性？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：衡量直流发电机的性能，通常用其特性曲线来鉴定。涉及空载特性、外特性、效率特性。
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营点的磁路饱和限度。
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 。直流发电机的重要运营性能指标之一——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限度大，是由于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映去磁的影响，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，那么由于前述因素使电枢端电压下将而使得励磁电流将进一步下降，其结果就必然导致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限度大。 
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营点的磁路饱和限度。

2. 做空载实验时，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，直流电动机是绝对不允许在电流为零的时候运营，防止飞车。

3. 实验的体会和建议
通过实验掌握了发电机的运营特性。发电机的转速由原动机决定，一般认为转速恒定。除了转速N外，发电机的外部可测量有三个，即端电压U、负载电流I、励磁电流。当发电机正常稳态运营时，3个物理量中1个保持不变，此外2个之间的关系称为发电机的运营特性。不同励磁方式之发电机的运营特性有所不同。
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、掌握三相异步电机的负载实验的方法。2、用直接负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。3、测定三相鼠笼型异步电动机的参数。

实验项目： 1、测量定子绕组的冷态电阻。2、鉴定定子绕组的首末端。3、测取三相异步电动机的运营特性。

一）填写实验设备表
序号
名称
型号和规格
用途
1
电机教学实验台
NMEL-II
提供电源、固定电机
2
三相笼型异步电动机
M04
实验设备
3
电机导轨及测功机

测量数据
4
转矩、转速测量及控制平台
NMEL-13
测量调节转矩
5
交流表
NEEL-001
测量交流电流
6
三相可调电阻器
NMEL-03
调节负载大小
7
直流电压、毫安、安培表
NMEL-06
提供电压、电流
8
直流电机仪表电源
NMEL-18
提供电压
9
旋转指示灯及开关
NMEL-05
用于通断电

（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 ℃

绕组I
绕组Ⅱ
绕组Ⅲ
I（mA）
50
40.1
30
50
40
30
50
40
30
U（V）
235
195
141
235
186
141
236
188
141
R（Ω）
5.06
3.96
4.7
4.7
4.65
4.7
4.72
4.70
4.7

（三）测取三相异步电动机的运营特性
填写实验数据表格
表3-2
序号
IOL（A）
PO（W）
T2（N.m）
n（r/min）
P2（W）
IA
IB
IC
I1
PI
PII
P1
1
0.557
0.562
0.535
0.557
129.7
112.6
242.3
85
1410
87.295
2
0.530
0.536
0.509
0.525
157.9
107.8
265.7
80
1418
96.56
3
0.468
0.476
0.446
0.481
278.9
92.38
371.28
68
1433
69.83
4
0.420
0.426
0.397
0.414
17.49
79.45
96.94
51
1450
52.37
5
0.371
0.382
0.353
0.368
48.5
57.76
106.24
41
1465
42.107
6
0.320
0.326
0.312
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，表达两相绕组的未端与首端相联；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营特性是指哪些特性？
答：异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的重要物理量（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。
（1）、转差率特性
随着负载功率的增长，转子电流增大，故转差率随输出功率增大而增大。
（2）、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）
（3）、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。
（4）、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，电机达成最大效率。
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。
（5）、功率因数特性
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，功率因数达成最大值。
假如负载继续增大，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
通过实验掌握到了：（1）三相异步电机的负载实验的方法；（2）用直接负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。
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。启动时减少了电压，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解决技术不断发展，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。

实验报告四

实验名称：三相同步发电机的并联运营实验

实验目的：1、掌握三相同步发电机投入电网并联运营的条件与操作方法。2、掌握三相同步发电机并联运营时有功功率与无功功率的调节。

实验项目：1、用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运营。
2、三相同步发电机与电网并联运营时有功功率的调节。
3、三相同步发电机与电网并联运营时无功功率调节。
→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
名称
型号和规格
用途
1
电机教学实验台
NMEL-II
为实验室提供电源和固定机电
2
电机导轨及转速测量

测量调节转矩
3
同步电机励磁电源
NMEL-19
提供动力
4
直流电机仪表、电源
NMEL-18
提供电源（不可短路）
5
三相同步电机M08
M08
提供动力
6
三相可调电阻器900Ω
NMEL-03
调节电阻
7
直流并励电动机M03
M03
提供动力
8
三相可调电阻器90Ω
NMEL-04
调节电阻
9
功率表、功率因数表
NMEL-20
测量功率及功率因素
10
交流电压表、电流表
MEL-001C
测量交流电压和交流流值
11
旋转指示灯及开关板
NMEL-05
用于通断电

（二）三相同步发电机与电网并联运营时有功功率的调节
填写实验数据表格
表4-1 U=220V（Y） =A
序
号
测量值
计算值
输出电流I（A）
输出功率P（W）
I
（A）

（W）
cosj

1
0.64
0.50
0.43
9.78
0.89
0.52
10.67
0.053
2
1.28
1.11
1.06
19.79
0.94
1.15
20.76
0.045
3
2.04
1.86
1.82
30.68
0.94
1.22
31.62
0.040
4
3.83
3.67
3.62
50.12
0.90
3.70
51.02
0.019
5
4.46
4.26
4.21
54.18
0.88
4.31
55.06
0.018
6
4.17
3.97
3.92
52.49
0.89
4.02
53.38
0.019

（三）三相同步发电机与电网并联运营时无功功率的调节
填写实验数据表格
表4-2n=1500r/minU=220VW
序
号
三相电流I（A）
励磁电流

1
0.381
0.365
0.383
0.376
1.63
2
0.292
0.277
0.293
0.287
1.40
3
0.211
0.200
0.217
0.209
1.22
4
0.160
0.147
0.164
0.157
1.10
5
0.103
0.091
0.106
0.100
1.00
6
0.033
0.022
0.024
0.026
0.85
7
0.101
0.107
0.093
0.100
0.64
8
0.217
0.224
0.210
0.217
0.50
9
0.366
0.371
0.358
0.365
0.27

（四）问题讨论
1.三相同步发电机投入电网并联运营有哪些条件？不满足这些条件将产生什么后果？
答：同步发电机投入电网并联运营时，规定不产生有害的冲击电流，合闸后转子能不久地拉入同步，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，假如闭合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，由于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拟定合闸时刻。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拟定合闸时刻。
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，运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
通过实验，自己也了解许多。同步发电机励磁自动控制系统通过系统不断调节励磁电流来维持机端电压给定水平。发电机并网后的功率调节同步发电机并网，经常属要改变他的有功功率和无功功率。假如希望增长发电机输出的有功功率，更具功率平衡的观点，只要增长原电机的输入功率。根据直流电动机的理论，若转速不变，要提高直流电动机的输出功率应减少直流电动机的励磁电流或升高直流电动机的电枢电压。