电机学实验AI报告册答案.docx
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电机学实验AI报告册答案
单相变压器
实验名称
单相变压器
三.实验总结
1、单相变压器铭牌
SN=1KVA,U1N=380V,I1N=2.6A,U2N=220V,I2N=4.5A
2、空载实验数据
表1-1单相变压器空载实验数据
序号
实验数据
U0=Uax(V)
I0(A)
P0(W)
UAX(V)
1
262
0.86
23
456
2
244
0.59
18
420
3
220
0.33
13
383
4
190
0.17
9.2
330
5
170
0.12
7
295
6
150
0.085
5.5
260
7
130
0.068
4.2
225
8
100
0.059
2.8
173
9
50
0.028
0.5
87
3、短路试验数据
表1-2短路实验数据环境温度25摄氏度
序号
实验数据
UK(V)
IK(A)
PK(W)
1
15.3
3.35
48
2
14.6
3.0
38
3
14
2.6
34
4
8.8
2
16
5
6.9
1.55
10
6
4
1
4.5
4、根据空载试验数据,用坐标纸手绘空载特性曲线,U0=f(I0),P0=f(U0)
必须标明所画图形是什么?
并且横坐标和纵坐标物理含义以及单位
5、单相变压器变比计算:
6、计算折算到高压侧的励磁阻抗参数
取额定电压时候一组数据进行计算:
7、根据短路试验数据,用坐标纸手绘空载特性曲线,Uk=f(Ik),Pk=f(Ik)
8、计算75℃时的短路阻抗参数
取额定电流时候一组数据进行计算
四.思考题
1、单相变压器空载试验电流表为何采取内接法而短路试验电流表采取外接法?
答:
开路实验变压器等效阻抗很大,如果电流表外界,则这个大阻抗和同样大内阻的电压表并联,导致测得的电流表误差大,所以采用电流表内接。
而短路实验变压器等效阻抗小,如果电流表内接,在内阻小的电流表和小阻抗变压器串联,导致测量的电压包含电流表电压,导致电压测量误差大,所以采用电流表外界法。
五.本实验心得体会
三相变压器实验
实验名称
三相变压器实验
三.实验总结
1、三相变压器额定数据
额定容量SN=3kVA,U1N/U2N=380/220v,I1N/I2N=4.5A/7.8A。
2、变比测定
表2-1变比测定数据
U(V)
KA
U(V)
KB
U(V)
KC
K=
KA+KB+KC
UAB
Uab
UBC
Ubc
UCA
Uca
3
380
220
1、7272
380
221
1.7195
379.5
219.8
1、7266
1.724
3、空载实验数据
表2-2空载试验数据
序号
实验数据
P(W)
U0(V)
I0(mA)
P0(W)
P01
P02
1
-7
31.5
262
160
24.5
2
-3
24
245
140
21
3
0
15
220
79
15
4
1
10
190
64
11
5
1
7.5
170
53
8.5
6
1
6.5
150
44
7.5
7
0.9
4.1
130
38
5
8
0.5
2.5
100
29
3
9
0
0.5
50
18
0.5
为了减少用表数量,功率表2表法,电压表和电流表各一只
4、短路实验数据
表2-3三相变压器短路实验数据θ=25.5℃
序号
实验数据
P(W)
UK(V)
IK(A)
PK(W)
PK1
PK2
1
118
69
19.8
5.6
187
2
75
42
16.8
4.5
117
3
58
35
15
4
93
4
32.5
17.5
10.8
3
50
5
14
7.5
7.2
2
21.5
6
3
2
3.6
1
5
5、根据空载试验数据,用坐标纸手绘空载特性曲线,U0=f(I0),P0=f(U0)
6、计算折算到高压侧的励磁阻抗参数
取额定电压时候一组数据进行计算:
7、根据短路试验数据,用坐标纸手绘空载特性曲线,Uk=f(Ik),Pk=f(Ik)
8、计算75℃时的短路阻抗参数
取额定电流时候一组数据进行计算
四.思考题
1、通常做变压器的空载实验时在低压边加电源,而做短路实验时在高压边加电源,这是为什么?
答:
空载实验在低压侧进行,电压等级相比来说要小,容易实现并且实验相对安全。
短路实验在高压测进行,短路电流相对小,利于实验设备和安全。
2、在做变压器空载实验与短路实验时,仪表的布置有什么不同?
说明理由。
答:
空载实验电流表内接,短路实验电流表外接,原因是减小测量误差。
3、为什么做空载实验时,所测量的数据中一定要包含额定电压点。
答:
空载实验目的是为了测量励磁阻抗,而变压器的励磁阻抗并不是一个常数,其大小和电压大小有关,而我们关心的是正常额定工作时候的参数,因此计算时候需要采用额定电压的一组数据,因为必须包含。
4、在接线时如果将三相自耦调压器的输入输出接反,调压器在零位时合闸,会出现什么情况?
答:
等同于直接给变压器加了380V电压,如果是短路实验,很容易烧坏变压器。
五.本实验心得体会
三相变压器的联接组实验
实验名称
三相变压器的联接组实验
三.实验总结
1、Yy12实验
UBb=UCc=(KL-1)Uab
Yy-12实测数据
实验数据(V)
计算数据
UAB
Uab
UBb
UCc
UBc
KL
UBb(V)
UCc(V)
UBc(V)
190
110
80
80.5
166
1.727
79.97
79.97
165.2
2、Yy-6实验数据
UBb=UCc=(KL+1)Uab
Yy-6实测数据
实验数据
计算数据
UAB(V)
Uab(V)
UBb(V)
UCc(V)
UBc(V)
KL
UBb(V)
UCc(V)
UBc(V)
190
110
300
301
263
1.727
299.97
299.97
262.8
3、Yd-11实验数据
Yd-11实测数据
实验数据
计算数据
UAB(V)
Uab(V)
UBb(V)
UCc(V)
UBc(V)
KL
UBb(V)
UCc(V)
UBc(V)
190
64
138
138
138
2.969
138.3
138.3
138.3
4、Yd-5实验数据
Yd-5实测数据
实验数据
计算数据
UAB(V)
Uab(V)
UBb(V)
UCc(V)
UBc(V)
KL
UBb(V)
UCc(V)
UBc(V)
190
64
248
248
248
2.969
247.5
247.5
247.5
四.思考题
1、测定三相变压器联结组标号时为什么将一次、二次绕组的A、a两端子用导线连接?
答:
为了使用相量图计算分析,需要把Aa设计成等位点。
2、为什么三相组式变压器的三次谐波电动势比三相芯式变压器大?
答:
三相组式变压器三次谐波磁通可以在铁芯中流通,而芯式变压器三次谐波磁通不能在铁磁材料流通,是漏磁通,不产生三次谐波电动势。
3、分析三相组式变压器不宜采用Yy联结方式的原因。
答:
三次谐波电流Yy联结不流通,电流接近正弦,磁通平顶波含有三次谐波磁通,可以在组式变压器铁心流通,三次谐波磁通产生三次谐波电动势,产生尖顶波相电动势,对变压器绝缘危害大,不宜采用该联结方式。
五.本实验心得体会
直流发电机
实验名称
直流发电机
三.实验总结
1、列出被试并励发电机、他励发电机额定数据。
他励发电机:
If=0.306A,R0=4.8Ω,nN=1450r/min,UN=230V,IN=4.78A。
2、他励发电机空载实验
表4-1他励发电机空载实验测量数据
nN=1450r/min
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U0(V)
270
250
230
200
160
140
120
90
70
25
If0(A)
0.455
0.33
0.25
0.18
0.12
0.1
0.08
0.05
0.04
0
3、他励发电机外特性实验
表4-2他励发电机负载实验测量数据
If=0.4A,nN=1450r/min
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
UF(V)
230
234
238
239
243
248
257
270
IF(A)
4.8
4
3.5
3.0
2.5
2
1.0
0
1、他励发电机调整特性实验
表4-3他励发电机调整特性实验测量数据
UN=230V,nN=1450r/min
序号
1
2
3
4
5
6
7
If(A)
0.38
0.355
0.34
0.31
0.295
0.275
0.27
IF(A)
5
4.2
3.4
2.7
2.25
1.6
1.1
2、并励发电机外特性实验
表4-4并励发电机外特性实验测量数据
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
IF(A)
4.8
4
3.5
3
2.5
2
1.1
0
UF(V)
230
238
242
248
253
259
262
280
3、根据实验数据用坐标纸分别绘出他励直流发电机的空载特性U0=f(If)、调整特性If=f(I)。
结果表明:
发电机空载特性反应电机磁化性能,随着励磁电流增加空载电压增加,达到饱和后趋势变缓。
结果表明:
电机负载增加,为保持端电压不变必须加大励磁电流。
4、根据实验数据在同一坐标纸上绘出他励直流发电机、并励直流发电机的外特性U=f(I)。
结果表明:
电机负载增加端电压呈下降趋势,并励发电机下降比他励发电机端电压下降快。
5、根据实验数据列式求出他励和并励发电机在额定负载下的电压调整率△U。
(1)他励电压调整率△U
△U=14.81%
(2)并励电压调整率△U
△U=17.86%
6、对他励和并励电机额定工况下发电机电压调整率△U的差异原因进行分析。
提示:
根据两种电机的电动势平衡方程进行分析,并励电机端电压下降还会引起励磁电流降低,故特性下降趋势强于他励电机外特性。
四.思考题
1、自励直流发电机建立空载电压需满足哪些条件?
提示:
励磁电阻大于临界电阻、存在剩磁、剩磁磁势与励磁磁势同方向
2、直流发电机空载实验时,其励磁电流为什么必须单方向调节?
提示:
空载特性主要反应电机磁路磁化特性,电机磁材料磁化性能为各向异性。
3、直流发电机外特性实验时,当发电机负载电流增加,机组转速发生变化的原因是什么?
提示:
根据电动势平衡方程进行分析
4、为什么并励直流发电机的空载特性要用他励方式测取?
提示:
空载特性U0=f(If)
五.心得体会
直流电动机
实验名称
直流电动机
三.实验总结
1、列出被试电动机额定数据。
他励直流电动机:
额定电压220V,额定电流8.7A,励磁电压220V,励磁电流0.38A,额定转速1500r/min,电枢电阻2.3Ω。
1、电动机工作特性实验
表5-1直流电动机工作特性实验测量数据
If1N=0.38A,UDN=220V
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9(去联轴)
I/A
8.7
8
7
6
5
4
3.0
2.5
1.08
Ia/A
8.32
7.62
6.62
5.62
4.62
3.62
2.62
2.12
0.7
n/(r/min)
1680
1685
1698
1703
1711
1718
1729
1720
1760
IF(A)
7.4
6.8
6.1
5.0
3.9
2.8
1.7
1.1
0
UF
182
194
212
234
246
260
270
276
0
注:
表中Ia=I-If1N。
2、根据表5-1计算出效率特性、转矩特性数据填在表5-2中。
表5-2直流电动机效率特性、转矩特性计算数据
If1N=0.38A,UDN=220V
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
I/A
8.7
8
7
6
5
4
3.0
2.5
n/(r/min)
1680
1685
1698
1703
1711
1718
1729
1720
T2
8.62
7.87
6.76
5.66
4.54
3.4
2.24
1.68
η
0.793
0.789
0.78
0.765
0.739
0.696
0.616
0.549
注:
P1——电动机输入电功率,P1=UD·I,电枢电流:
Ia=(I-If1),pa=Ia2·Ra
电动机的输出功率:
P2=P1-p0-pa,电动机效率:
ηD=P2/P1。
电动机的输出转矩T2=9.55·
。
3、根据表5-1计算出机械特性填在表5-3中。
表5-3他励电动机机械特性实验数据
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
Ia/A
8.32
7.62
6.62
5.62
4.62
3.62
2.62
2.12
n/(r/min)
1680
1685
1698
1703
1711
1718
1720
1729
T(Nm)
9.909
9.159
8.049
6.949
5.829
4.689
3.529
2.969
注:
表中T=T2+T0。
4、根据实验数据在坐标纸上绘出他励电动机工作特性。
结果表明:
直流电动机随着负载增加,转速下降、转矩与负载成正比增加。
结果表明:
直流电动机随着负载增加,效率先增大后减小,在额定负载附近达到最大效率。
5、根据实验数据与计算结果在坐标纸上绘出他励电动机机械特性。
结果表明:
直流电动机机械特性为效率小的下降线性特性。
四.思考题
1、一般电动机在什么条件达到最大效率?
提示:
不变损耗=可变损耗时
2、画他励直流电动机自然机械特性与三种人为特性。
提示:
见教材
直流电动机起动和调速实验
实验名称
直流电动机起动和调速实验
三.实验总结
1、写出并励(他励)直流电动机的额定数据。
答:
UN=220V,IN=8.7A,PN=1.5KW,nN=1500r/min,IfN=0.38A,
励磁方式:
他励
2、并励(他励)直流电动机改变电枢电压调速实验
表1-1改变电枢电压调速实验数据
If1N=0.38A,T2=_______N·m
序号
1
2
3
4
5
6
7
Ua(V)
220
213
207
196
179
169
n(r/min)
1704
1648
1599
1439
1374
1291
I(A)
5.8
5.78
5.78
5.75
5.75
5.75
Ia(A)
5.42
5.4
5.4
5.37
5.37
5.37
注:
表中Ia=I-If1。
3、改变励磁电流调速调速试验
表1-2改变励磁电流调速实验数据
UDN=220V,T2=______N·m
序号
1
2
3
4
5
6
7
If1(A)
0.39
0.37
0.34
0.32
0.305
0.294
0.28
n(r/min)
1690
1710
1756
1793
1818
1846
1898
I(A)
5.75
5.8
5.95
6.1
6.15
6.25
6.5
Ia(A)
5.36
5.43
5.61
5.78
5.845
5.956
6.22
n*Ia*If
3532.7
3435.6
3349.4
3316.3
3241
3232.5
3305.6
注:
表中Ia=I-If1。
4、画出降压调速特性n=f(Ua)
结果表明:
磁场不变情况下,带恒转巨负载,随着电枢电压不断降低,转速基本成正比下降。
5、画出变励磁调速特性n=f(If)。
结果表明:
在超过额定转速以上范围内,采用弱磁调速,磁场越小,转速越高。
5、画出变励磁近似功率特性P’=f(If)。
其中P’=P*K为表1-2最后一行n*Ia*If。
因为P=TΩ,而T与磁通和电枢电流Ia成正比,进而P正比于转速n、电枢电流Ia和励磁电流If的乘积。
结果表明:
功率基本相同,此时调速为恒功率调速。
四.思考题
1、直流电机起动有哪些方法?
答:
提示:
直接、串R、降U
2、如何设计直流电动机的串电阻分级起动?
答:
提示:
将书上的分级起动原理进行整理,(主要包括级数m的确定、T1、T2确定、每级串联电阻确定、切换时间确定等方面)
3、分析并励直流电动机两种调速方法的优缺点。
答:
提示:
从调速性能的指标分别进行对比(包括)
4、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时,减少电枢电压会引起转速的降低,为什么?
答:
提示:
从能量角度考虑,输入的功率减小了。
5、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时,减小励磁电流会引起转速的升高,为什么?
答:
提示:
从磁储能角度考虑,输入能量不变而磁储能减小,
五.心得体会(实验过程心得、关于实验设计及其过程的建议和意见等)
三相绕组与旋转磁场实验
实验名称
三相绕组与旋转磁场实验
三.实验总结
1、列出被试交流绕组主要参数。
Z=36、2P=6、a=1、60°相带
极距τ=Z/2P=36/4=6槽
每极每相槽数q=Z/2mp=36/4×3=2槽
槽间电角度α=P360/Z=3×360/36=30°
2、画出A相绕组展开图。
四.思考题
1、哪些接线错误可能无法建立旋转磁场?
提示:
圆形旋转磁场产生需要空间对称绕组+时间对称电流。
2、采用木模定子,绕组电阻很小,可直接加电网电压吗?
提示:
可以,因为反电动势大,故电流小
3、旋转磁场的转向、转速与什么有关?
提示:
旋转磁场的转向由相序决定,转速与频率、极对数有关
五.心得体会
三相鼠笼异步电动机的工作特性
实验名称
三相鼠笼异步电动机的工作特性
三.实验总结
1、列出被试电动机额定数据。
型号Y90L—4,p=2,PN=1.5KW,IN=3.7A,f=50Hz,nN=1420r/min,UN=380V,Y接。
2、测量定子绕组的冷态直流电阻
表7-1测量定子绕组的冷态直流电阻实验数据
室温25℃
绕组V
绕组W
绕组U
I(A)
4
5
6
4
5
6
4
5
6
U(V)
7.9
9.9
11.9
7.9
9.9
11.9
7.9
9.9
11.9
R(Ω)
1.98
1.98
1.98
绕组电阻
R25(Ω)=1.98
3、空载试验
表7-2三相异步机空载实验数据
序号
UO(V)
IO(A)
PO(W)
1
415
2.67
360
2
380
2.25
320
3
360
2.05
300
4
340
1.85
290
5
295
1.55
260
6
250
1.3
250
7
180
1.15
220
8
150
1.15
220
9
110
1.05
220
4、根据实验数据在坐标纸上作空载特性曲线。
5、短路实验
表7-3三相异步机短路实验数据室温25.5℃
序号
UK(V)
IK(A)
PK(W)
1
102
4.05
420
2
95
3.7
250
3
78
3.0
235
4
66
2.5
150
5
52
2.0
95
6
27
1.0
20
6、根据实验数据在坐标纸上作短路特性曲线。
7、由空载、短路试验的数据求异步电机等效电路的参数。
提示:
利用计算公式
Rm=7.9,Xm=97.2,Rk=0.36,Xk=14.82
8、负载实验
表7-4三相异步机负载实验数据
UN=380伏(Y)
序号
IOL(A)
PO(W)
n(r/min)
发电机UF(V)
发电机IF(A)
1
4.4
2420
1378
164
8.7
2
4.0
2160
1398
180
7.7
3
3.7
1960
1403
192
7.1
4
3.3
1680
1420
208
6.3
5
3.0
1480
1431
218
5.6
6
2.6
1160
1448
232
4.35
7
2.2
720
1470
250
2.3
9、由负载试验数据计算工作特性,填入表7-5中。
提示:
P2=PO-p0-pcu(只能估算,这里误差会比较大!
!
!
!
),或者用直流发电机算,则还需测其空载损!
表7-5三相异步电动机工作特性U1=380V(Y)
序号
电动机输入
电动机输出计算值
I1(A)
P1(W)
T2(N·m)
n(r/min)
P2(W)
S(%)
η(%)
cos1
1
4.4
2420
12.1
1378
1746.46
0.081
0.722
0.84
2
4.0
2160
10.57
1398
1547.82
0.068
0.717
0.82
3
3.7
1960
9.46
1403
1390
0.065
0.709
0.8
4
3.3
1680
7.81
1420
995.65
0.053
0.691
0.77
5
3.0
1
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