北方民族大學
電氣資訊工程學院
電機學實驗指導書
2023年07月10日
目錄實驗一直流發電機6
實驗二直流他勵電動機機械特性12
實驗三單相變壓器引數測定16
實驗四三相變壓器的聯接組和不對稱短路26
實驗五三相鼠籠非同步電動機的工作特性33
實驗六三相非同步電動機的起動與調速41
實驗七三相同步發電機的執行特性52
實驗八三相同步電動機62
實驗一直流發電機（他勵、並勵、復勵）
一．實驗目的
1．掌握用實驗方法測定直流發電機的執行特性，並根據所測得的執行特性評定該被試電機的有關效能。
2．通過實驗觀察並勵發電機的自勵過程和自勵條件。
二．預習要點
1．什麼是發電機的執行特性？對於不同的特性曲線，在實驗中哪些物理量應保持不變，而哪些物理量應測取。
2．做空載試驗時，勵磁電流為什麼必須單方向調節？
3．並勵發電機的自勵條件有哪些？當發電機不能自勵時應如何處理？
4．如何確定復勵發電機是積復勵還是差復勵？
三．實驗專案
1．他勵發電機
（1）空載特性：保持n=nn，使i=0，測取uo=f(if)。
（2）外特性：保持n=nn，使if =ifn，測取u=f(i)。
（3）調節特性：保持n=nn，使u=un，測取if =f(i)。
2．並勵發電機
（1）觀察自勵過程
（2）測外特性：保持n=nn，使rf2 =常數,測取u=f(i)。
3．復勵發電機
積復勵發電機外特性：保持n=nn，使rf=常數，測取u=f(i)。
四．實驗裝置及儀器
1．實驗台主控制屏
2．電機導軌（nmel-14c）
3．直流電機儀表、電源（nmel-18）（位於實驗台主控制屏的下部）
4．電機起動箱（nmel-09）
5．直流電壓、毫安、安培表（nmcl-001）或nmel-06元件
6．旋轉指示燈及24v同步機勵磁電源、開關板（nmel-05c）
7．三相可調電阻1800ω（nmel-03）
8．轉速、轉矩、功率測量（nmel-13c）
9．直流電動機m03
10．直流發電機m01。
五．實驗說明及操作步驟
1．他勵發電機。
按圖1-1接線
g：直流發電機m01，pn=100w，un=200v，in=0.5a，nn=1600r/min
m：直流電動機m03，按他勵接法
s1、s2：雙刀雙擲開關，位於nmel-05
r1：電樞調節電阻100ω/1.22a，位於nmel-09。
rf1：磁場調節電阻3000ω/200ma，位於nmel-09。
rf2：磁場調節變阻器，採用nmel-03最上端900ω變阻器，並採用分壓器接法。
r2：發電機負載電阻，採用nmel-03中間端和下端變阻器，採用串並聯接法，阻值為2250ω（900ω與900ω電阻串聯加上900ω與900ω併聯）。調節時先調節串聯部分，當負載電流大於0.
4a時用併聯部分，並將串聯部分阻值調到最小並用導線短接以避免燒毀熔斷器。
ma1、a1：分別為毫安表和電流錶，位於直流電源(nmel-18)上。
u1、u2：分別為可調直流穩壓電源和電機勵磁電源(nmel-18)。
v2、ma2、a2：分別為直流電壓表（量程為300v檔），直流毫安表（量程為200ma檔），直流**表（量程為2a檔）
（1）空載特性
a．開啟發電機負載開關s2，合上勵磁電源開關s1，接通直流電機勵磁電源，調節rf2，使直流發電機勵磁電壓最小，ma2讀數最小。此時，注意選擇各儀表的量程。
b．調節電動機電樞調節電阻r1至最大，磁場調節電阻rf1至最小，起動可調直流穩壓電源（先合上對應的船形開關，再按下復位按鈕，此時，綠色工作發光二極體亮，表明直流電壓已正常建立），使電機旋轉。
b．從數字轉速表上觀察電機旋轉方向，若電機反轉，可先停機，將電樞或勵磁兩端接線對調，重新起動，則電機轉向應符合正向旋轉的要求。
d．調節電動機電樞電阻r1至最小值，可調直流穩壓電源調至220v，再調節電動機磁場電阻rf1，使電動機（發電機）轉速達到1600r/min（額定值），並在以後整個實驗過程中始終保持此額定轉速不變。
e．調節發電機磁場電阻rf2，使發電機空載電壓達v0=1.2un（240v）為止。
f．在保持電機額定轉速（1600r/min）條件下，從uo=1.2un開始，單方向調節分壓器電阻rf2，使發電機勵磁電流逐次減小，直至if2=o。
每次測取發電機的空載電壓uo和勵磁電流if2,只取7-8組資料，填入表1-2中，其中uo=un和if2=o兩點必測，並在uo=un附近測點應較密。
表1-2n=nn=1600r/min
（2）外特性
a．在空載實驗後，把發電機負載電阻r2調到最大值（把nmel-03中間和下端的變阻器逆時針旋轉到底），合上負載開關s2。
b．同時調節電動機磁場調節電阻rf1，發電機磁場調節電阻rf2和負載電阻r2，使發電機的n=nn,u=un（200v），i=in（0.5a），該點為發電機的額定執行點，其勵磁電流稱為額定勵磁電流if2n= a.
c．在保持n=nn和if2=if2n不變的條件下，逐漸增加負載電阻，即減少發電機負載電流，在額定負載到空載執行點範圍內，每次測取發電機的電壓u和電流i，直到空載（斷開開關s2），共取6-7組資料，填入表1-3中。其中額定和空載兩點必測。
表1-3n=nn=1600r/min if2=if2n
（3）調整特性
a．斷開發電機負載開關s2，調節發電機磁場電阻rf2，使發電機空載電壓達額定值（un=200v）
b．在保持發電機n=nn條件下，合上負載開關s2，調節負載電阻r2，逐次增加發電機輸出電流i，同時相應調節發電機勵磁電流if2，使發電機端電壓保持額定值u=un，從發電機的空載至額定負載範圍內每次測取發電機的輸出電流i和勵磁電流if2，共取5-6組資料填入表1-4中。
表1-4n=nn=1600r/min,u=un=200v
2．並勵直流發電機
（1）觀察自勵過程
a．斷開主控制屏電源開關，即按下紅色按鈕。
按圖1-2接線
r1、rf1：電動機電樞調節電阻和磁場調節電阻，位於nmel-09。
a1、ma1：直流電流錶、毫安表，位於可調直流電源和勵磁電源(nmel-18)上。
ma2、a2：直流毫安表、電流錶位於nmcl-001。
rf2：nmel-03中二只900ω電阻相串聯，並調至最大。
r2：採用nmel-03中間端和下端變阻器，採用串並聯接法，阻值為2250ω。
s1、s2：位於nmel-05
v1、v2：直流電壓表，其中v1位於直流可調電源(nmel-18)上，v2位於nmcl-001。
b．斷開s1、s2，按前述方法（他勵發電機空載特性實驗b）起動電動機，調節電動機轉速，使發電機的轉速n=nn，用直流電壓表測量發電機是否有剩磁電壓，若無剩磁電壓，可將並勵繞組改接他勵進行充磁。
c．合上開關s1，逐漸減少rf2，觀察電動機電樞兩端電壓，若電壓逐漸上公升，說明滿足自勵條件，如果不能自勵建壓，將勵磁迴路的兩個端頭對調聯接即可。
（2）外特性
a．在並勵發電機電壓建立後，調節負載電阻r2到最大，合上負載開關s2，調節電動機的磁場調節電阻rf1，發電機的磁場調節電阻rf2和負載電阻r2，使發電機n=nn,u=un，i=in。
b．保證此時rf2的值和n=nn不變的條件下，逐步減小負載，直至i=0，從額定到負載執行範圍內，每次測取發電機的電壓u和電流i，共取6-7組資料，填入表1-5中，其中額定和空載兩點必測。
表1-5n=nn=1600r/min rf2= a
3．復勵發電機
（1）積復勵和差復勵的判別
a．接線如圖1-5所示
r1、rf1：電動機電樞調節電阻和磁場調節電阻，位於nmel-09。
a1、ma1：直流電流、毫安表
v2、a2、ma2：直流電壓、電流、毫安表，位於nmcl-001。
rf2：採用nmel-03中兩隻900ω電阻串聯。
r2：採用nmel-03中四隻900ω電阻串並聯接法，最大值為2250ω。
s1、s2：單刀雙擲和雙刀雙擲開關，位於mel-05開關板上。
按圖接線，先合上開關s，將串勵繞組短接，使發電機處於並勵狀態執行，按上述並勵發電機外特性試驗方法，調節發電機輸出電流i=0.5in，n=nn，u=un。
b．開啟短路開關s1，在保持發電機n，rf2和r2不變的條件下，觀察發電機端電壓的變化，若此電壓公升高即為積復勵，若電壓降低為差復勵，如要把差復勵改為積復勵，對調串勵繞組接線即可。
（2）積復勵發電機的外特性。
實驗方法與測取並勵發電機的外特性相同。先將發電機調到額定執行點，n=nn，u=un，i=in，在保持此時的rf2和n=nn不變的條件下，逐次減小發電機負載電流，直至i=0。從額定負載到空載範圍內，每次測取發電機的電壓u和電流i，共取6-7組資料，記錄於表1-6中，其中額定和空載兩點必測。
表1-6n=nn = r／min rf2=常數
六．注意事項
1.起動直流電動機時，先把r1調到最大，rf2 調到最小，起動完畢後，再把r1調到最小。
2.做外特性時，當電流超過0.4安時，r2中串聯的電阻必須調至零，以免損壞。
七．實驗報告
1．根據空載實驗資料，作出空載特性曲線，由空載特性曲線計算出被試電機的飽和係數和剩磁電壓的百分數。
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