电机实验答案.docx

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电机实验答案

实验一直流发电机的工作特性

一实验目的

1观察并励直流发电机的自励过程及自励条件。

2测定并励及他励直流发电机运行的负载外特性曲线。

3观察直流发电机的剩磁（无励磁）发电。

二预习要点

1什么是发电机的运行外特性？

如何测定？

2并励直流发电机不能自励发电时该如何处理？

3如何保持直流发电机的转速不变？

4直流发电机的他励运行与并励运行差异何在？

为什么？

5认真阅读附录部分关于实验台的使用说明。

三实验设备

1原动机为直流电动机M03一台：

UN220V，IN1.1A,PN185W，nN1600rpm

2直流发电机为M01一台：

UN200V，IN0.5A,PN100W，nN1600rpm

3直流电流表三台（500mA、2A、2A各一台）

4直流电压表一台

5MEL－03可变电阻箱（900Ω×6）及转速表（MEL－09）各一台

6直流励磁电源、可调直流电源各一台

四实验项目

1并励发电机

A实验线路

图1-1并励发电机

（1）可调直流源经电枢电流测量表A1向直流电动机M03的电枢供电（V0内接）。

（2）直流励磁电源经励磁电流测量表A2向直流电机的励磁线圈F1，F2供电。

（3）直流发电机M01输出端接300V档电压表，负载回路串直流电流表2A档。

（4）直流发电机的励磁线圈F1，F2并联到发电机的电枢端。

（5）RL由3组900Ω可变电阻并联后串联（见附录），总阻值0～1350Ω可调。

接线要求：

必须保证在操作过程中带电导线的金属部分不裸露在外。

完成接线后，检查各旋钮的初始位置：

可调直流电源输出最小（调节旋钮逆时针旋到底），而RL在最大位置（3个调节旋钮都逆时针旋到底）；直流励磁电源开关置“0N”，可调直流电源开关置“0N”；

必须经指导教师检查认可，才能通电。

B实验系统的启动及调试

（1）接通总电源后，先检查直流电动机的励磁电流测量表A2，必须要有100mA左右的电流指示，才能按复位键启动电机，否则禁止启动电动机，直到励磁电流正常。

（2）渐升电动机转速，发电机端的电压表和电流表应有逐渐再大的读数，则表明发电成功，可将电动机升速到1600rpm。

（3）如果渐升电动机转速，发电机端的电压表和电流表的读数不变化，则表明发电机不能发电，则将可调直流电源恢复到最低后关断，待改接发电机励磁接线后再开。

（4）若励磁端对换后发电机仍不能发电，则要先充磁。

方法如下：

a）先将可调直流电源降到最小，然后关断。

b）再将直流励磁电源关断。

c）将发电机与电动机的励磁线圈F1，F2并联（见图1-2，不管如何并联法）。

d）开启直流电源总开关，开启励磁电源，励磁电流测量表A2应有200mA左右的电流指示，片刻后关断两个开关。

e）将发电机的励磁线圈F1，F2重新并联到发电机G的电枢F1，F2端。

f）按以上步骤重新启动电动机。

图1-2发电机充磁

C并励直流发电机的运行外特性U=f（I）测定（n=1600rpm保持恒定）

表1-1数据记录：

（n=1600rpm保持恒定）

U（V）

243

238

234

231

227

218

I（A）

Imin=（RL最大）

0.25

0.30

0.35

0.40

0.50

注意：

随发电机输出功率增大，必然造成电动机的转速跌落，要不断将转速调整到n=1600rpm（增大电动机的电枢端电压）。

2他励直流发电机外特性U=f（I）测定（n=1600rpm保持恒定）

把发电机的励磁绕组（见右侧的F1、F2）也接到直流励磁电源，其余不变。

图1-3他励发电机

所有旋钮重新置初始位置后启动电动机，操作方法同上。

表1-2数据记录：

（n=1600rpm保持恒定）

U（V）

244

240

238

236

233

231

I（A）

Imin（RL最大）

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

3观察直流发电机的剩磁（无励磁）发电

关闭所有直流电源后，将直流发电机的励磁线圈F1、F2从励磁直流电源处断开

（无励磁），并使发电机空载（且断开RL回路）。

图1-4剩磁发电

所有旋钮重新置初始位置后启动电动机。

观察发电机输出端的电压表是否有电压指示值：

若有则剩磁发电成功，否则不成功。

表1-3数据记录：

n（rpm）

1600

U（V）

19

五实验报告

1画出实验时电气线路图。

2写出实验操作步骤（上电前的准备工作和上电后的操作步骤及注意事项）。

3实验原始数据记录。

4在同座标上画出直流发电机并励和他励运行时的外特性。

5

6回答问题

（1）并励发电机不能发电的原因有哪些？

实验中如何解决？

答：

可能是发电机失磁或是励磁绕组接到电枢的记性不正确。

解决方法是改变发电机励磁接线，若励磁端兑换后发电机仍不能发电，可采用充磁的方法。

（2）在电动机—发电机组成的机组中，当发电机负载增加时，机组的转速会发生什么变化？

如何处理？

为什么？

答：

转速会降低。

因为发电机负载增加时，电流随之增加发电机的输出功率增加，短时的输出功率增加会造成转速下降，应增加电动机的电枢端电压，从而使转速上升到1600rpm。

（3）简述发电机并励运行与他励运行时外特性曲线的异同。

答：

（1）相同，当负载增加时，磁通减小，相应的电动势下降，电枢电阻压降和电刷接触压降均增大。

（2）不同：

并励发电机中，端电压下降时，历次电流减小，引起磁通及电动势进一步减小。

因此并励发电机的外特性比他励电动机好。

（4）直流发电机的剩磁发电是否一定能实现，为什么？

答：

不一定，因为励磁发电必须满足两个条件：

励磁绕组并接到电枢的极性必须正确，且Rf

满足两个条件才可能实现剩磁发电。

（5）发电机是否可能发生电枢端有电压，但额定转速下离额定电压甚远？

为何？

答：

有可能。

估计是励磁回路未接通，使发电机处于剩磁发电状态。

如果在励磁回路传入电流表就可能发现问题的症结。

心得体会：

通过本次试验我对滞留发电机的工作特性有了更进一步的了解。

实验前的预习准备对实验的顺利与否非常重要，理论与实践的结合也是关键。

实验二单相变压器的参数测定

一实验目的

1通过变压器的空载和短路试验测定变压器的变比和参数

2通过负载试验测定变压器的运行特性、电压调整率、变压器的效率η等

二预习要点

1变压器的空载和短路试验有什么特点?

电源电压一般加在哪一方较合适？

2在空载和短路试验中，各仪表如何排序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、铜损和电压调整率？

三实验设备

1单相变压器一台（U1N220V，I1N0.35A；U2N55V，I2N1.4A）

2可调交流电源一台

3交流电压表、交流电流表、功率表各一台、可变电阻箱一台（MEL－04）。

四实验项目

1空载试验测取空载特性U0=f（I0），P0=f（U0）

电源加在变压器低压侧，额定电压55V。

电压表V应可随时改变测量点。

图2-1空载试验

通电前必须使三相调压器输出为零。

且数字表的显示会滞后，所以操作要慢一些。

A表接在W表及V表之后，是因为变压器空载电流较小，避免将电压表线圈的电流或功率表电压表线圈的电流计入电流表，造成较大测量误差。

表2-1记录数据（电压不必精确地为某一值，接近即可）：

序号

实验数据

计算数据

U0（V）

I0（A）

P0（W）

U1U1、1U2

COSφ0

1

1.2UN≈66。

0

0.12

1.52

259.4

0.192

2

1.1UN≈60。

5

0.09

1.23

237.3

0.226

3

UN≈55。

0

0.07

1.02

216.6

0.265

4

0.9UN≈49。

5

0.06

0.83

196.6

0.279

5

0.8UN≈44。

0

0.05

0.66

173.9

0.3

6

0.7UN≈38。

5

0.04

0.52

153.1

0.338

7

0.5UN≈27。

5

0.03

0.28

109.6

0.339

其中：

COSφ0=P0/S=P0/I0U0

2短路试验（操作要尽快完成）测取短路特性UK=f（IK），PK=f（IK）

实验线路如下：

注意，通电前必须使三相调压器输出为零！

电源加在高压侧。

由于副绕组短路，所以要严密监视电流表的读数，小心地增大三相调压器的输出！

图2-2短路试验

注意到电流表A的位置被移到了功率表W及电压表V之前，因为短路试验时的电流较大，电压表线圈的电流或功率表电压表线圈的电流很小，对短路试验的计算不会产生什么影响。

另一方面，电流表A由于电流增大，其两端电压会增大，而此时V测量到的电压较小，当然不希望计入电流表A的端电压。

表2-2记录数据：

（电流不必精确地为某一值，接近即可）室温θ=C0

序号

实验数据

计算数据

UK（V）

IK（A）

PK（W）

COSφK≈PK/IKUK

1

20.32

1.1IN≈0。

39

5.41

0.683

2

28.63

1.0IN≈0。

35

4.56

0.699

3

16.70

0.9IN≈0。

32

3.67

0.687

4

14.62

0.8IN≈0。

28

2.81

0.686

5

12.97

0.7IN≈0。

25

2.22

0.685

6

9.21

0.5IN≈0。

18

1.13

0.682

在计算出短路阻抗后，要按国家标准换算到75C0时的值（参见实验报告部分）。

3负载试验测取负载特性U2=f（I2）

实验线路如图2-3所示。

上电前RL置最大值。

当U2=U2N=55V时，使I2=I2N=1.4A左右，然后逐渐减小I2并同时测量U2值。

*************

注意：

由于I2=I2N=1.4A已经略大于RL的额定电流1.3A，故操作要尽快完成。

图2-3负载试验

表2-3记录数据（电流不必精确地为某一值，接近即可）：

序号

U2（V）

I2（A）

P1=I1U1cosφ（W）

P2=I2U2（W）

1

U2N=51.42

I2N≈1.40

78.45

71.99

2

51.85

0.9I2N≈1.26

71.37

65.33

3

52.36

0.8I2N≈1.12

63.93

58.64

4

53.25

0.6I2N≈0.84

48.07

44.73

5

54.17

0.4I2N≈0.56

33.00

30.34

6

54.86

0.2I2N≈0.28

17.02

15.36

7

55.88

I2=0.00

1.22

0

注意：

保持U1=UN=220V；其中I2=0及I2=I2N两点必须测量。

4电压调整率的计算

变压器在额定负载电流下的电压与空载时的电压是不同的，所谓变压器的电压调整率就是指该电压的相对变化量（归算到原边）：

其中：

而U20则是二次侧空载电压，变比取K=U1N/U2