1、1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：UN 220V， IN 1.1A, PN 185W， nN 1600rpm2 直流发电机为 M01 一台：UN 200V， IN 0.5A, PN 1
2、00W， nN 1600rpm3 直流电流表三台（500mA 、 2A、 2A 各一台）4 直流电压表一台5 MEL 03 可变电阻箱（900 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（V 0 内接） 。2（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
3、端。（5）R L 由 3 组 900 可变电阻并联后串联（见附录） ，总阻值 0 1350 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
4、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
5、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 218I(A) Imin= （R L 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 ） 。32 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
6、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 231I(A) Imin(RL 最大 ) 0.25 0.30 0.35 0.40 0.453 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
7、有则剩磁发电成功，否则不成功。表 1-3 数据记录：n(rpm) 16004U(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。56 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
8、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RfRfer。满足两个条件才可能实现剩磁发电。（5）
9、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。5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 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
10、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61 单相变压器一台（U 1N 220V， I1N 0.35A ； U2N 55V， I2N 1.4A）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
11、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）：实 验 数 据 计 算 数 据序 号 U0（ V） I0（ A） P0（ W） U1U1、 1U2COS 01 1.2UN 66。 0 0.12 1.52 259.4 0.1922 1.1UN 60。 5 0.09 1.23 237.3 0.2263 UN 55。 0 0.07 1.02 216.6 0.2654 0.9 UN 49。 5 0.06 0.83 196.6 0.2795 0.8UN 44。 0 0.05 0.66 173.9 0.36 0.7UN 38。 5 0.04
12、 0.52 153.1 0.3387 0.5UN 27。 5 0.03 0.28 109.6 0.339其中：COS 0 =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！7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
13、 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 = C0实 验 数 据 计 算 数 据序 号 U K（ V）I K（ A） PK（ W） COS K PK / I K U K1 20.32 1.1 IN 0。 39 5.41 0.6832 28.63 1.0 IN 0。 35 4.56 0.6993 16.70 0.9 IN 0。 32 3.67 0.6874 14.62 0.8 IN 0。 28 2.81 0.6865 12.97 0.7 IN 0。 25 2.22 0.68
14、56 9.21 0.5 IN 0。 18 1.13 0.682在计算出短路阻抗后，要按国家标准换算到 75 C0 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。8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=I1U1co
15、s （ W） P2 = I2U2（ W）1 U2N =51.42 I2N 1.40 78.45 71.992 51.85 0.9 I2N 1.26 71.37 65.333 52.36 0.8I2N 1.12 63.93 58.644 53.25 0.6I2N 0.84 48.07 44.735 54.17 0.4I2N 0.56 33.00 30.346 54.86 0.2I2N 0.28 17.02 15.367 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
16、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）： %12020其中： K2IN2而 U20 则是二次侧空载电压，变比取 K=U1N/U2N ，因此可直接利用负载试验数据进行电压调整率的计算。应该指出：当功率因素 cos 不同时变压器的电压调整率也不同。5 变压器的效率曲线 =f （ I 2） 测定（电阻性负载）用间接法测定阻性负载下变压器的效率： COSP1由于二次侧是阻性负载，所以 cos 1 ，而一次侧的功率由功率表测得。9因此效率曲线 =f （ I 2） 测定可在负载试验时加测 P1 及计算 P2 而完成。五 实验报告1 计算变比 KK=4.28
17、2 绘制空载特性曲线及计算激磁参数（1） 空载特性曲线 U0 = f（ I0 ） ， P0 =f（ U0） ， COS 0 =f（ U0）（2） 计算激磁参数以 U0 =UN 时所对应的 P0 、 I0 来计算变压器的激磁参数，空载时 z m z 1 ，r m r1 ， x m x1 ，所以 z 0 z m r0 rm ， x0 xm ， 因此有：10IPrm20IUZ0rmX2Rk=37.2 欧姆 Zk=53.2 欧姆 Xk=38.1 欧姆折算后 Zk=2.9 欧姆 Rk=2.0 欧姆 Xk=2.1 欧姆75 摄氏度时 Rk=2.4 欧姆 Zk=3.2 欧姆阻抗电压 Uk=6% Ukr=4.
18、5% Ukx=4%电路损耗为 0.294W3 绘制短路特性曲线及计算短路参数（1） 短路特性曲线 UK = f（ IK ） ， P K=f（ UK） ， COS K =f（ UK）（2） 计算短路参数以 U0 =UN 时所对应的 PK 、 IK 来计算变压器的激磁参数，短路时试验电压很低，主磁通就很小，r m ，可近似认为：IZ rZX2折算到低压侧： 2r由于短路电阻 rK 随温度而变化，按国家标准应换算到 75C0 时的值：TC075 xzKC2075其中， T0 = 234.50C （本变压器为铜线） ， 为试验时的环境温度。阻抗电压： %175UZINK1075rINK0xIK = IN 时的短路损耗： rCP0752
