电机与拖动基础实验指导
（2）
实验一 单相变压器一、实验目的
1．通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2．通过负载实验测取变压器的运行特性。
二、预习要点
1．变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？
2．在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接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及铜耗。
三、实验项目空载实验测取空载特性U0=f(I0),P0=f(U0)。
短路实验测取空载特性UK=f(IK),PK=f(UK)。
负载实验
(1）纯电阻负载保持U1=U1N,cos φ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。
四、实验线路及操作步骤空载实验实验线路如图3－1所示，被试变压器选用DT40三组相式变压器，实验用其中的一相，其额定容量PN=76W，U1N/ U2N=220/55V，I1N/I2N=0．345/1．38A。变压器的低压线圈接电源，高压线圈开路。接通电源前，选好所有电表量程，将电源控制屏DT01的交流电源调压旋钮调到输出电压为零的位置，然后打开钥匙开头，按下DT01面板上“开”的按钮，此时变压器接入交流电源，调节交流电源调压旋钮，使变压器空载电压U0=1．2 UN，然后，逐次降低电源电压，在1．2～0．5UN的范围内，测取变压器的U0、I0,P0共取6－7组数据，记录于表2－1中，其中U=UN的点必测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在UN以下测取原方电压的同时，测出副方电压，取三组数据记录于表3－1中。
表3－1
序 号
实 验 数 据
计算数据
U0（V）
I0（A）
P0（W）
UAX（V）
COSφ0
图3－1 空载实验接线图
2．短路实验：
实验线路如图3－2所示：
变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。接通电源前，先将交流调压旋钮调到输出电压为零的位置，选好所有电表量程，按上述方法接通交流电源，逐次增加输入电压，直至短路电流等于1．1 IN为止，在0．5～1．1 IN范围内测取变压器的 UK、IK,PK，共取4～5组数据记录于表2－2中，其中Ik= IN的点必测。并记下实验时周围环境温度θ（℃）。
表3－2
序 号
实 验 数 据
计算数据
UK（V）
IK（A）
PK（W）
UAX（V）
COSφK
3．负载实验
实验线路如图3－3所示：
变压器高压线圈接电源，低压线圈经过开关S1，接到负载电阻RL。RL选用DT21(225()，开关S1选用DT26。
接通电源前，将交流电源调节旋钮调到输出电压为零的位置，负载电阻调至最大，然后合上S1，按下接通交流电源的按钮，逐渐升高电源电压，使变压器输出电压U1=UN，在保持U1=UN的条件下，逐渐增加负载电流，即减少负载电阻RL的阻值，从空载到额定负载的范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2，共取5～6组数据，记录于表3～3中，其中I2=0和I2= I2N两点必测。
表3－3 COSφ2=1 U1= UN= 伏序 号
U（V）
I（A）
五、注意事项在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。在空载实验中，交流电压表选用DT01B，100V档，交流电流表选用DT01B，0.5A档，功率表选用DT01B，量程选择75V、0.5A档。在短路实验中，电压表选择50V档，电流表选择0.5A档，功率仍选择75V、0.5A 档。短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。
六、实验报告计算变比由空载实验测取变压器的原、副方电压的三组数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。
K==UAX/UaX
2,绘出空载特性曲线和计算激磁参数
（1） 绘出空载特性曲线 U0= f (I0 ),P0= f (U0),COSφ0=f (U0) 。
式中：
COSφ0=
计算激磁参数：
从空载特性曲线上查出对应于U0= UN时的I0和 P0值，并由下式算出激磁参数
绘出短路特性曲线和计算短路参数
(1) 绘出短路特性曲线UK=f ( IK ),PK= ( IK )、cos φK= f ( IK ) 。
(2) 计算短路参数从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK= IN时的U K和 PK值，由下式算出实验环境温度为θ（℃）下的短路参数。
折算到低压方
由于短路电阻rK 随温度而变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃时的阻值。
式中：234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228。
阻抗电压
IK= IN时的短路损耗PKN= IN2 rK75℃
用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“Г”型等效电路。
变压器的电压变化率Δu
(1) 绘出COSφ2= 1和COSφ2= 0.8两条外特性曲线U2= f (I 2),由特性曲线计算出I2= I2N时的电压变化率Δu。
(2) 根据实验求出的参数，算出I2= I2N,COSφ2=1 时的电压变化率Δu。
Δu
将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对输出电压的影响。
6,绘出被试变压器的效率特性曲线
（1） 用间接法算出COSφ2= 0.8 不同负载电流时的变压器效率，记录于表3－5中。
式中,I2 * PN COSφ2=P2,W；
PKN为变压器IK =IN 时的短路损耗，W；
P0为变压器U0=UN时的空载损耗，W。
(2) 由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f (I2* ) 。
(3) 计算被变压器η=ηmax时的负载系数βm 。
表3－5 COSφ2= 0.8 P0= W PKN W
I*2 （A）
P2 （W）
η
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
实验二 三相变压器
实验目的
1,掌握用实验方法判别三相变压器的联接组。
预习要点
1．联接组的定义。为什么要研究联接组。国家规定的标准联接组有哪几种。
2．如何把Y/Y-12联接组改成Y/Y-6联接组以及把Y/△-11联接组改为Y/△-5联接组。
实验项目
1．连接并判定以下联接组
(1).Y/Y-12
(2) Y/△-11
实验线线及操作步骤校验联接组Y/Y-12
图3－4 Y/Y-12联接组图
实验线路如图3－4所示：被试变压器选用DT41三相三线圈芯式变压器，额定容量PN=
150/150/150W,UN =220/63.5/50V,IN=0.394/1.36/1.576A。实验时只用高、低压两组线圈，中压线圈不用，接通交流电源的操作步骤和单相变压器实验相同，电源接通后，调节外施电压 U1=U1N，测取电压UAB、Uab、UBb、UCc,UBc，记录于表3－6中。
表3－6 ( 电压单位：V)
实 验 数 据
计 算 数 据
UAB
Uab
UBb
UCc
UBc
KL
UBb
UCc
UBc
根据Y/Y-12联接组的电动势相量图可得：
式中：为高、低压线圈的线电压之比。
若由上述两式计算出的电压UBb,UCc,UBc的数值与实验测取的数值相同，则表示线圈连接正常，属于Y/Y-12联接组。
校验联接组Y/△-11
图3－5 Y/△-11联接组图
实验线路如图3－5所示，电源接通后，调节外施电压 U1=U1N，测取电压UAB、Uab、UBb、UCc,UBc，记录于表3－6中。
表3－7 ( 电压单位：V)
实 验 数 据
计 算 数 据
UAB
Uab
UBb
UCc
UBc
KL
UBb
UCc
UBc
根据Y/△-11联接组的电动势相量图可得：
若由上述两式计算出的电压UBb,UCc,UBc的数值与实验测取的数值相同，则表示线圈连接正常，属于Y/△-11联接组。
五、实验报告
１.计算出不同联接组时的UBb,UＣc,UBc的数值与实测值进行比较，判别线圈连接是否正确。
六、思考题
1.校验联接组时，为什么将A,a两点用导线相连？
（2）
实验一 单相变压器一、实验目的
1．通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2．通过负载实验测取变压器的运行特性。
二、预习要点
1．变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？
2．在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接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及铜耗。
三、实验项目空载实验测取空载特性U0=f(I0),P0=f(U0)。
短路实验测取空载特性UK=f(IK),PK=f(UK)。
负载实验
(1）纯电阻负载保持U1=U1N,cos φ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。
四、实验线路及操作步骤空载实验实验线路如图3－1所示，被试变压器选用DT40三组相式变压器，实验用其中的一相，其额定容量PN=76W，U1N/ U2N=220/55V，I1N/I2N=0．345/1．38A。变压器的低压线圈接电源，高压线圈开路。接通电源前，选好所有电表量程，将电源控制屏DT01的交流电源调压旋钮调到输出电压为零的位置，然后打开钥匙开头，按下DT01面板上“开”的按钮，此时变压器接入交流电源，调节交流电源调压旋钮，使变压器空载电压U0=1．2 UN，然后，逐次降低电源电压，在1．2～0．5UN的范围内，测取变压器的U0、I0,P0共取6－7组数据，记录于表2－1中，其中U=UN的点必测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在UN以下测取原方电压的同时，测出副方电压，取三组数据记录于表3－1中。
表3－1
序 号
实 验 数 据
计算数据
U0（V）
I0（A）
P0（W）
UAX（V）
COSφ0
图3－1 空载实验接线图
2．短路实验：
实验线路如图3－2所示：
变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。接通电源前，先将交流调压旋钮调到输出电压为零的位置，选好所有电表量程，按上述方法接通交流电源，逐次增加输入电压，直至短路电流等于1．1 IN为止，在0．5～1．1 IN范围内测取变压器的 UK、IK,PK，共取4～5组数据记录于表2－2中，其中Ik= IN的点必测。并记下实验时周围环境温度θ（℃）。
表3－2
序 号
实 验 数 据
计算数据
UK（V）
IK（A）
PK（W）
UAX（V）
COSφK
3．负载实验
实验线路如图3－3所示：
变压器高压线圈接电源，低压线圈经过开关S1，接到负载电阻RL。RL选用DT21(225()，开关S1选用DT26。
接通电源前，将交流电源调节旋钮调到输出电压为零的位置，负载电阻调至最大，然后合上S1，按下接通交流电源的按钮，逐渐升高电源电压，使变压器输出电压U1=UN，在保持U1=UN的条件下，逐渐增加负载电流，即减少负载电阻RL的阻值，从空载到额定负载的范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2，共取5～6组数据，记录于表3～3中，其中I2=0和I2= I2N两点必测。
表3－3 COSφ2=1 U1= UN= 伏序 号
U（V）
I（A）
五、注意事项在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。在空载实验中，交流电压表选用DT01B，100V档，交流电流表选用DT01B，0.5A档，功率表选用DT01B，量程选择75V、0.5A档。在短路实验中，电压表选择50V档，电流表选择0.5A档，功率仍选择75V、0.5A 档。短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。
六、实验报告计算变比由空载实验测取变压器的原、副方电压的三组数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。
K==UAX/UaX
2,绘出空载特性曲线和计算激磁参数
（1） 绘出空载特性曲线 U0= f (I0 ),P0= f (U0),COSφ0=f (U0) 。
式中：
COSφ0=
计算激磁参数：
从空载特性曲线上查出对应于U0= UN时的I0和 P0值，并由下式算出激磁参数
绘出短路特性曲线和计算短路参数
(1) 绘出短路特性曲线UK=f ( IK ),PK= ( IK )、cos φK= f ( IK ) 。
(2) 计算短路参数从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK= IN时的U K和 PK值，由下式算出实验环境温度为θ（℃）下的短路参数。
折算到低压方
由于短路电阻rK 随温度而变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃时的阻值。
式中：234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228。
阻抗电压
IK= IN时的短路损耗PKN= IN2 rK75℃
用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“Г”型等效电路。
变压器的电压变化率Δu
(1) 绘出COSφ2= 1和COSφ2= 0.8两条外特性曲线U2= f (I 2),由特性曲线计算出I2= I2N时的电压变化率Δu。
(2) 根据实验求出的参数，算出I2= I2N,COSφ2=1 时的电压变化率Δu。
Δu
将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对输出电压的影响。
6,绘出被试变压器的效率特性曲线
（1） 用间接法算出COSφ2= 0.8 不同负载电流时的变压器效率，记录于表3－5中。
式中,I2 * PN COSφ2=P2,W；
PKN为变压器IK =IN 时的短路损耗，W；
P0为变压器U0=UN时的空载损耗，W。
(2) 由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f (I2* ) 。
(3) 计算被变压器η=ηmax时的负载系数βm 。
表3－5 COSφ2= 0.8 P0= W PKN W
I*2 （A）
P2 （W）
η
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
实验二 三相变压器
实验目的
1,掌握用实验方法判别三相变压器的联接组。
预习要点
1．联接组的定义。为什么要研究联接组。国家规定的标准联接组有哪几种。
2．如何把Y/Y-12联接组改成Y/Y-6联接组以及把Y/△-11联接组改为Y/△-5联接组。
实验项目
1．连接并判定以下联接组
(1).Y/Y-12
(2) Y/△-11
实验线线及操作步骤校验联接组Y/Y-12
图3－4 Y/Y-12联接组图
实验线路如图3－4所示：被试变压器选用DT41三相三线圈芯式变压器，额定容量PN=
150/150/150W,UN =220/63.5/50V,IN=0.394/1.36/1.576A。实验时只用高、低压两组线圈，中压线圈不用，接通交流电源的操作步骤和单相变压器实验相同，电源接通后，调节外施电压 U1=U1N，测取电压UAB、Uab、UBb、UCc,UBc，记录于表3－6中。
表3－6 ( 电压单位：V)
实 验 数 据
计 算 数 据
UAB
Uab
UBb
UCc
UBc
KL
UBb
UCc
UBc
根据Y/Y-12联接组的电动势相量图可得：
式中：为高、低压线圈的线电压之比。
若由上述两式计算出的电压UBb,UCc,UBc的数值与实验测取的数值相同，则表示线圈连接正常，属于Y/Y-12联接组。
校验联接组Y/△-11
图3－5 Y/△-11联接组图
实验线路如图3－5所示，电源接通后，调节外施电压 U1=U1N，测取电压UAB、Uab、UBb、UCc,UBc，记录于表3－6中。
表3－7 ( 电压单位：V)
实 验 数 据
计 算 数 据
UAB
Uab
UBb
UCc
UBc
KL
UBb
UCc
UBc
根据Y/△-11联接组的电动势相量图可得：
若由上述两式计算出的电压UBb,UCc,UBc的数值与实验测取的数值相同，则表示线圈连接正常，属于Y/△-11联接组。
五、实验报告
１.计算出不同联接组时的UBb,UＣc,UBc的数值与实测值进行比较，判别线圈连接是否正确。
六、思考题
1.校验联接组时，为什么将A,a两点用导线相连？
