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1、实验一实验一直流发电机的工作特性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 1600rpm 2直流发电机为 M01 一台: UN 200V,IN
2、0.5A, PN 100W,nN 1600rpm 3直流电流表三台(500mA、2A、2A 各一台) 4直流电压表一台 5MEL03 可变电阻箱(9006)及转速表(MEL09)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
3、枢端。 (5)RL由 3 组 900可变电阻并联后串联(见附录) ,总阻值0 013501350 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
4、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
5、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)I(A)Imin= (RL最大) 0.250.300.350.400.50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
6、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)I(A)Imin(RL最大)0.25 0.300.350.400.453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:若有则剩磁发电成功,否则不 成功。 表 1-3数据记录:n(rpm) 1600U(V) 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
7、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?(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?(3) 简述发电机并励运行与他励运行时外特性曲线的异同。(4) 直流发电机的剩磁发电是否一定能实现,为什么?(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?实验二实验二单相变压器的参数测定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
8、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(U1N 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(MEL04) 。 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
9、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 实 验 数 据计 算 数 据号U0(V)I0(A )P0(W )U1U1、1U2COS011.2UN 6666。0 021.1UN 6060。5 53UN 5555。0 040.9 UN 4949。5 550.8UN 4444。0 060.7UN 3838。5 570.5UN 2727。5 5 其中:COS
10、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!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
11、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)COSKPK / I K U K11.1 IN 0 0。393921.0 IN 0 0。353530.9 IN 0 0。323240.8 IN 0 0。282850.7 IN 0 0。252560.5 IN 0 0。1818在计算出短路阻抗后,要按国家标准换算到7575 C C0 0 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
12、,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=I1U1cos(W W)P2 = I2U2(W W)1U2N =I2N 1.402 0.9 I2N 1.263 0.8I2N 1.124 0.6I2N 0.845 0.4I2N 0.5660.2I2N 0 0.287I2 = 0.00 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
13、 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):%100%100%202202 2 UU UUU其中: KUU22KUU2020IIUUU NN222022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=f(I I 2 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:COSUIUI PP1122 12由于二次侧是阻性负载,所以 cos 1 1 ,而一次侧的功率由功率表
14、测得。因此效率曲线=f=f(I I 2 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 K2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) ,COS0 =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zmz1 ,rmr r1,xmx x1 ,所以z0 zm r r0r rm,x x0 x xm ,因此有:IPrm2 00 IUZm00rmZmXm223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
15、) ,COSK =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,rm ,可近似认为:IKPKrK2IKUKZKrKZKXK2 2 折算到低压侧:KZKZK2 KrKrK2 KXKXK2 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: TTrrCKCK00 0 07575xrzKCKCK22 075075其中, T T0 0 = 234.50C (本变压器为铜线) ,为试验时的环境温度。 阻抗电压:%100075UZIUNCKN K%100075UrIUNCKN Kr%100075UxIUNCKN KxI IK = = I IN 时的短路损耗:rCKNKNIP07524按空载试验与短路试验求出的参数,画出变压器折算到低压方的“”型 等效电路。5变压器的电压调整率U2%、变压器的效率=(P2/P1)% 并画=f(I2)6