船舶电气设备及系统实验指导书

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1、 船舶电气设备及系统 船舶电气设备及系统 实验指导书 实验指导书 严华、杨文中 编 陈景锋 审 集美大学轮机工程学院 二七年六月 目录 一、 前言.1 二、 实验一 单相变压器实验.4 三、 实验二 他激直流电动机工作特性实验.8 四、 实验三 同步发电机的运行特性实验. 10 五、 实验四 三相异步电动机的连续及正、反转制线路实验.14 六、 实验五 三相异步电动机的 Y-起动控制线路实验.18 七、 实验六 并激直流发电机工作特性实验.20 七、 实验七 异步电动机起动实验.25 八、 实验八 三相变压器实验极性及联接组的测定.27 九、 实验九 复激发电机实验.30 十、 实验十 行车控

2、制线路实验.31 十一、实验十一同步发电机并联运行操作.32 十一、附录一 34 十二、附录二.41 1前言 实验课是一个很重要的教学环节，其目的是促进理论与实际的 联系，有助于培养学生的分析问题与解决问题的能力，为从事生 产与科学实验打下初步的基础。 一、实验课的准备 1认真阅读实验指导书，复习有关理论，弄清实验指导书中的思 考题。 2准备好数据纪录表格和所有的计算公式、准备好方格纸。 3、写好预习报告（含线路图、实验目的、步骤等） 二、实验课的进行 1纪录各实验设备的额定数据。 2注意设备、仪表的合理布置，便于操作并读取数据。尤其应防 止电动式、磁电式电表受其他设备工作时产生的磁场影响。

3、3根据电流大小选择导线的截面，接线应先接主电路。 4同学先互相检查接线是否正确，调节设备是否位于初始位置， 然后经指导教师复查后方可送电。 5按照实验过程作出纪录数据的操作，如发现仪表指针偏转过大 或明显地和理论不一致的现象时，应切断电源，排除故障。 6纪录数据作出曲线草图，实验完毕应将数据交指导教师审阅， 确认可后才允许拆线并整理好实验台。归还仪表、设备等，经 指导教师签字后方能离开。 三、实验报告 实验报告应根据实验目的、实测数据及在实验中观察和发现的 问题，经过分析研究得出结论或通过分析讨论写出心得体会。实 验报告要简明扼要，字迹清楚，图表整洁，结论明确。 报告内容： 1实验名称、专业班

4、级、组别、姓名同组同学姓名、实验日 期； 2列出使用设备、仪表的规格及铭牌数据； 3扼要写出实验目的； 4绘出实验时所用的线路图； 5实验项目； 6数据整理和计算； 7绘制曲线时应注意选择适当比例 8根据实验结果进行分析，最后得出结论。 实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁，每次实2验每人独立作一份报告，按时交指导教师批阅。 四、实验安全操作注意事项 为了按时完成实验，确保实验时人身和设备安全，严格遵守实 验室的安全操作规程。安全操作规程注意事项如下： 1人体不可接触带电的线路； 2电源必须经过开关（或接触器） 、保险丝之后接入电机。接 线或拆线都必须在切断电源情况下进行； 3实验时应注

5、意衣服、围巾、发辫及实验用的导线等不得卷 入电机的旋转部分，不得穿拖鞋进入实验室。在实验过程 中衣服、袖子要扣好，不得用手或脚去促使电机起动或停 转，以免发生危险； 4在实验过程中不得嘻闹，或做与实验无关之事以免发生危 险。 5操作开关应迅速果断，快合快断，保持接触良好； 6实验中如发生事故，应立即切断电源保护现场，并报告指 导教师，待查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实 验； 7总电源应由实验室工作人员掌管，其他人不得乱动。 3实验一 单相变压器实验 1、实验目的 1、实验目的 1.1 通过空载实验和短路实验确定单相变压器的参数； 1.2 通过负载实验测定单相变压器的运行特性。 2、实验

6、内容 2、实验内容 （1） 测变比： 根据实验图 1-1 及实验步骤来测变压器变比。 （2） 空载实验：根据实验图 1-2 及实验步骤来测变压器空载特性。 （3） 短路实验：根据实验图 1-3 及实验步骤来测变压器短路特性。 （4） 负载实验：根据实验图 1-4 及实验步骤来测变压器短路特性。 3、实验线路及实验仪器设备 3、实验线路及实验仪器设备 3.1 实验线路 43.2 实验设备及仪器仪表 单相变压器 一台 单相调压器 一台 交流电压表 二块 交流电流表 二块 低功率因素瓦特表 一块 负载板（灯泡） 一块 4、实验步骤及测试结果 4、实验步骤及测试结果 （1）测变比 A实验接线如图 3-

7、1 所示，电源经调压器（BT）接至低压绕组，高压 绕组开路； B合上电源开关K，调节低压绕组外施电压，并调至U1=0.5UE附近； C对应不同的外施电压，测量低绕组电压Uax及高压绕组UAX ,记录三 组数据填入表中。 表 1-1 测定单相变压器变比 序号 Uax (V) UAX(V) 变比 k 1 50 2 75 3 100 5（2）空载实验 A实验接线如图 3-2 所示，电源频率为工频，波形为正弦波。空载实 验在低压侧进行，即低压绕组外施电压，高压绕组开路； B中小型变压器空载电流I0=（416%）IE ,椐此范围选择电流表与功率 表的量程； C变压器空载运行时功率因素甚低，一般在 0.2

8、 以下。因此，应选用 低功率因素瓦特表测量功率； D变压器接通电源前，必须将调压器输出电压调至最小位置，以避免 合闸时电流表、功率表电流线圈被冲击电流所损坏； E合上电源开关K后，调节调压器使变压器低压侧的外施电压至 1.2UE ,(电流达 500mA)逐次降低外施电压(在 1.20.5 UE范围内)测量电压、 电流、功率共测取七组数据记录在表 3-2 中。 表 1-2 单相变压器空载实验 序号 实验数据 1 2 3 4 5 6 7 U0 （V） I0 （A） P0 （W） （3）短路实验 A实验接线如图 3-3 所示，短路实验一般在高压侧进行，即在高压 绕组上施加电压，低压绕组直接短路（或用

9、电流表短路） ； B若受试变压器容量较小，在测量功率时，电流表可不接入以减小 功率测量的误差，而改用截面较大的导线，把低压绕嘴短接； C中小型变压器的短路电压数值约为（3%8%）UE 。为避免过大 的短路电流，在接通电源前（即开关闭合前）将调压器BT 调至输出电压最 小的位置； D闭合开关，接通电源。逐渐缓慢地增大外施电压，使短路电流达 1.1IE ，在（1.10.5）IE范围内测量短路功率PK、短路电流IK、短路电压UK共 测取 45 组数据（因变压器绕组会发热，本实验应尽快进行。测试变压器周 围的环境温度，作为实验时绕组的实际温度。 ） 。 6表 1-3 单相变压器短路实验 序号 实验数据

10、 1 2 3 4 5 UK （V） IK （A） PK （W） （4）负载实验 A实验接线如图 3-4 所示，变压器高压侧经调压器BT、开关K1接电源， 低压侧经开关K2接负载（灯箱或变阻器或电抗器） ； B将负载调至最大，闭合K1，调节外施电压使U1=UE，闭合K2并保持 U1=UE不变逐次减少负载电阻，即增大负载电流。使负载电流从零变化至额 定值， 在此范围内测量负载电流I2和低压侧端电压U2。 共测取 56 组数据 （包 括I2=I2E点） ，记录表 3-4 中； C若进行非纯电阻而功率因素为一定的负载实验，实验方法和线路与 纯电阻相同，此时低压侧要增加一个可变电抗器与负载电阻并联（或串

11、联） 组成感性负载。 表 1-4 单相变压器负载实验 序号 实验数据 1 2 3 4 5 6 7 U2 （V） I2 （A） 5、实验报告要求 5、实验报告要求 （1） 根据测变比的实验数据，分别计算变比 K，取其平均值作为被测试变压器的变比。 （2） 绘空载特性曲线：I0=f(U0)，P0=f(U0)（用坐标纸画出） 6、思考题 6、思考题 （1）在变压器空载实验和短路实验线路中，为什么各测量仪表所处的位置 有所不同，是何原因？ （2）在变压器空载实验和短路实验时，应注意些什么？为什么空载实验应 在低压侧进行，而短路实验应在高压恻进行？ 7实验二 他激直流电动机工作特性实验 1、实验目的 1

12、、实验目的 （1） 掌握他激直流电动机工作特性测定方法； （2） 掌握他激直流电动机调速方法。 2、实验内容 2、实验内容 （1）他激直流电动机固有机械特性的测定：根据实验图 2 及实验步骤来测 定固有机械特性。 （2）他激直流电动机人工机械特性的测定：根据实验图 2 及实验步骤来测 定人工机械特性。 3、实验线路及实验仪器设备 3、实验线路及实验仪器设备 3.1 实验线路(如实验图 2 所示) 图 2 3.2 实验设备及仪器仪表 直流电动机同步发电机组 一套 KCT-2 型可控硅调速装置 一台 转速表 一台 负载板（灯泡） 一块 单刀双掷开关 一只 同步发电机负载电流表 一只 万用表 一只

13、电枢回路电流表 一只 激磁回路电流表 一只 4、实验步骤及测试结果 4、实验步骤及测试结果 8（1）他激直流电动机固有机械特性的测定 A 按图二接好线后， 将开关闭合， 调节直流电机的激磁电流至额定值， 通过调节电枢电压起动直流电动机； B待直流电动机转速稳定后，给发电机加励磁，调节其励磁电流使发 电机输出线电压为 400V； C逐渐增加发电机的负载，使电动机的负载增加，直到电动机电枢电流达额定电流为止。 该点即为电动机的额定运行点 （即U=UN 、 I=IN 、n=nN） 记录电动机的电枢电流I、转速n； D在U=UN 、I=IN及Ie不变的条件下，逐步减少发电机输出电流直至 IGS=0 为

14、止，以额定负载做到空载，共测取七组数据即可。将不同负载是的直流电动机电枢电流I与转速、 、n记录在表 2-1 中。 表 2-1 固有机械特性的测定 （UN= 伏 Ife= 安） I（A） n（r/min） （2）他激直流电动机人工机械特性的测定 A打开K，在电枢回路中串入电阻Rad=10，保持电动机的励磁电流和端电压不变（If=IfN、U=UN）逐渐增加或减小发电机负载电流，作他激直流 电动机电枢回路中串入电阻的人工机械特性n =f(I)， 共测取七组数据记录在 表 2-2 中。 表 2-2 人工机械特性的测定（UN= 伏 Ife= 安） I（A） n（r/min） 5、实验报告要求 5、实验报告要求 （1） 根据实验数据，绘出所测的特性曲线； （2） 根据被测电动机的名牌数据计算并绘出其固有机械特性曲线，并与 实验特性相比较； （3） 分析实验结果。 6、思考题 6、思考题 （1）为什么起