电机学实验指导书电机实验室华北电力大学2006年8月
电机学实验指导书 电机实验室 华北电力大学 2006 年 8 月
目录第一章 电机实验的基本要求及注意事项$1-1电机实验的重要性和基本要求$1-2电机实验安全操作注意事项第二章电机实验中一些物理量的测量$2-1绝缘电阻的测量：$2-2电机绕组直流电阻的测量5$2-3电功率的测量$2-4电机转速的测量·11$2-5机械转矩和功率的测量.15第三章电机实验所用设备、仪器及仪表17$3-1电机综合实验台17$3-23实验变压器及旋转电机.·23$3-3电机实验所用其它仪器及仪表··26第四章电机教学实验....2834-1认识实验28$4-2三相变压器空载、短路及负载实验-32$4-341三相变压器空载电势波形和联结组.$4-4三相同步发电机的运行特性..46$4-5三相同步发电机的并网运行...53$4-6三相异步电动机的工作特性.-58$4-7直流发电机67
目 录 第一章 电机实验的基本要求及注意事项···············································1 §1－1 电机实验的重要性和基本要求································································································ 1 §1－2 电机实验安全操作注意事项····································································································· 3 第二章 电机实验中一些物理量的测量····················································4 §2－1 绝缘电阻的测量···························································································································· 4 §2－2 电机绕组直流电阻的测量········································································································· 5 §2－3 电功率的测量································································································································· 7 §2－4 电机转速的测量·························································································································· 11 §2－5 机械转矩和功率的测量············································································································ 15 第三章 电机实验所用设备、仪器及仪表····························································· 17 §3－1 电机综合实验台·························································································································· 17 §3－2 实验变压器及旋转电机············································································································ 23 §3－3 电机实验所用其它仪器及仪表······························································································ 26 第四章 电机教学实验··············································································································· 28 §4－1 认识实验········································································································································ 28 §4－2 三相变压器空载、短路及负载实验····················································································· 32 §4－3 三相变压器空载电势波形和联结组····················································································· 41 §4－4 三相同步发电机的运行特性··································································································· 46 §4－5 三相同步发电机的并网运行··································································································· 53 §4－6 三相异步电动机的工作特性··································································································· 58 §4－7 直流发电机··································································································································· 67
S4一5三相同步发电机的并网运行一、实验目的1：掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。2．掌握三相同步发电机并联运行后有功功率与无功功率的调节。二、预习要点1：同步发电机并联运行的条件有哪些？怎样满足这些条件？2，同步发电机并联运行时如何调节有功功率和无功功率的输出？试说明其物理过程。三、实验内容1：利用准整步旋灯法将同步发电机投入电网并联运行。2．研究三相同步发电机与电网并联运行时的有功功率和无功功率的调节，并测取1P时同步发电机的V形曲线。P=0及P=2四、实验线路及操作步骤1，按图4一11所示接线，注意三相接线严格按黄、绿、红加以区分，并尽量减少线路交叉。2．仪器仪表选择直流电动机一同步发电机组一套直流可调电源（WZTS—1）一台并网相序相位指示模块一块并网操作模块：一块直流电流表A，5A一块交流电流表A25A一块电网与发电机电压对比模块450V一块3.注意事项①本实验线路比较复杂，要注意文明接线。②将同步发电机投入电网并联运行时，要求将整步表和旋转指示灯配合使用，互相对证，以免出错。53
53 §4－5 三相同步发电机的并网运行 一、实验目的 １．掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。 ２．掌握三相同步发电机并联运行后有功功率与无功功率的调节。 二、预习要点 １．同步发电机并联运行的条件有哪些？怎样满足这些条件？ ２．同步发电机并联运行时如何调节有功功率和无功功率的输出？试说明其物理过 程。 三、实验内容 １．利用准整步旋灯法将同步发电机投入电网并联运行。 ２．研究三相同步发电机与电网并联运行时的有功功率和无功功率的调节，并测取 P2 = 0 及 P PN 2 1 2 = 时同步发电机的 V 形曲线。 四、实验线路及操作步骤 １．按图 4—11 所示接线，注意三相接线严格按黄、绿、红加以区分，并尽量减少线 路交叉。 ２．仪器仪表选择 直流电动机－同步发电机组 一套 直流可调电源（WZTS—1） 一台 并网相序相位指示模块 一块 并网操作模块 一块 直流电流表Ａ１ 5A 一块 交流电流表Ａ２ 5A 一块 电网与发电机电压对比模块 450V 一块 ３．注意事项 ①本实验线路比较复杂，要注意文明接线。 ②将同步发电机投入电网并联运行时，要求将整步表和旋转指示灯配合使用，互相 对证，以免出错
~380V3K2=0~240VLL2L3并网-K4O整步表K1dK5kzOa解列！OVWWH1,H2M插把插板K3Fi BiB2GS=060VF2A1-图4一11三相同步发电机的并联运行接线图③并联操作时一定要注意当灯光旋转及整步表指针旋转很慢，待不交叉的相灯熄灭，整步表指针指到同步标记处时果断合闸。做V形曲线时，发电机过励时电枢电流不要超过额定电流，发电机发出一定有功时欠励不可太多，以免引起失步或电枢电流超过额定电流值。③调节同步发电机有功功率时，应调节直流电动机电板回路的电压给定。③解列时应先调节发电机励磁到正常励磁电流Iro，再调节直流电动机电枢回路的电压给定电位器，使发电机的电枢电流I～0，即发电机发出的有功和无功功率接近于零时再切断并联刀闸K5。?有关同步指示器（三用表）的使用方法：MZ10型三用表是由电压表、频率表和整步表组合而成，其盘面如图4一12所示。其中电压表、频率表指示为发电机与系统电压、频率的差值，“十”表示发电机比系统电压或频率高，“一”表示发电机比系统电压或频率低。当电压、频率以及整步表S的指示与图示位置一致时，即可并网合闸。若整步表指针顺时针旋转，则表示同步发电机频率高于电网频率，应降低机组转速：反之，当整步表指针逆时针旋转，则表示发电机频率低于电网频率，应提高机组转速。指针旋转的速度反映了同步发电机与电网频率54
54 图 4－11 三相同步发电机的并联运行接线图 ③并联操作时一定要注意当灯光旋转及整步表指针旋转很慢，待不交叉的相灯熄灭， 整步表指针指到同步标记处时果断合闸。 ④做 V 形曲线时，发电机过励时电枢电流不要超过额定电流，发电机发出一定有功 时欠励不可太多，以免引起失步或电枢电流超过额定电流值。 ⑤调节同步发电机有功功率时，应调节直流电动机电枢回路的电压给定。 ⑥解列时应先调节发电机励磁到正常励磁电流Ｉf0，再调节直流电动机电枢回路的电 压给定电位器，使发电机的电枢电流Ｉ≈０，即发电机发出的有功和无功功率接近于零 时再切断并联刀闸 K５。 ⑦有关同步指示器（三用表）的使用方法： ＭＺ１０型三用表是由电压表、频率表和整步表组合而成，其盘面如图 4—12 所示。 其中电压表、频率表指示为发电机与系统电压、频率的差值，“十”表示发电机比系统电 压或频率高，“—”表示发电机比系统电压或频率低。当电压、频率以及整步表 S 的指示 与图示位置一致时，即可并网合闸。若整步表指针顺时针旋转，则表示同步发电机频率高 于电网频率，应降低机组转速；反之，当整步表指针逆时针旋转，则表示发电机频率低于 电网频率，应提高机组转速。指针旋转的速度反映了同步发电机与电网频率
VHz图4一12三用表盘面示意图之差的大小。如果发电机相序与电网接反，则指针转向所反映的情况与上述相反。这种情况下，即使指针指到同步标记处，而相灯指示并非合闸位置，说明相序不对，不能合闸。4：实验步骤①用准整步法投入电网并联运行步骤（按灯光旋转法）。a.起动电机，直流电动机的电源和同步发电机励磁回路的电源均由WZTS一1型微机直流调速装置供给。b.微机直流调速装置上的给定电位器和励磁自耦调压器的位置应在零位方可合闸。c.合闸后接入日光灯，缓慢调节给定电位器，启动直流电动机，使同步发电机接近同步转速。d.合励磁开关Ks，调节励磁自耦调压器，给同步发电机送入励磁电流I，并逐渐增加励磁电流至发电机端电压与电网电压相等。e因接线是按灯光旋转法，如发电机与电网相序相同，三相指示灯应依次亮灭，形成旋转灯光，如发现三相灯光交替同时发亮和同时熄灭，则说明发电机与电网相序不一致，应打开开关K2，将发电机任意两相互换，使相序一致。当发电机转速接近同步速，电压与电网电压相等或接近，各相灯光缓慢地轮流旋转发光，打开三用表开关k，和k2，等到不交叉相连的一相灯光熄灭，交叉相连的两相灯光亮度相同时（此时整步表指针指到同步标记处），立即合上开关Ks发电机即投入电网。并网后，应立即将三用表开关k，和k关闭。②调节直流电动机电枢电压给定电位器，增大直流电动机电枢电压，即增加三相同步发电机的输入转矩，由电流表A2观察发电机输出有功功率的变化。其后，恢复发电机有功功率输出为零。③测定同步发电机V形曲线55
55 图 4－12 三用表盘面示意图 之差的大小。如果发电机相序与电网接反，则指针转向所反映的情况与上述相反。这种情 况下，即使指针指到同步标记处，而相灯指示并非合闸位置，说明相序不对，不能合闸。 ４．实验步骤 ①用准整步法投入电网并联运行步骤(按灯光旋转法)。 a．起动电机，直流电动机的电源和同步发电机励磁回路的电源均由 WZTS－1 型微机 直流调速装置供给。 b．微机直流调速装置上的给定电位器和励磁自耦调压器的位置应在零位方可合闸。 c．合闸后接入日光灯，缓慢调节给定电位器，启动直流电动机，使同步发电机接近 同步转速。 d．合励磁开关 K3，调节励磁自耦调压器，给同步发电机送入励磁电流Ｉf，并逐渐增 加励磁电流至发电机端电压与电网电压相等。 e．因接线是按灯光旋转法，如发电机与电网相序相同，三相指示灯应依次亮灭，形 成旋转灯光，如发现三相灯光交替同时发亮和同时熄灭，则说明发电机与电网相序不一 致，应打开开关 K２，将发电机任意两相互换，使相序—致。当发电机转速接近同步速， 电压与电网电压相等或接近，各相灯光缓慢地轮流旋转发光，打开三用表开关 k1 和 k2， 等到不交叉相连的一相灯光熄灭，交叉相连的两相灯光亮度相同时(此时整步表指针指到 同步标记处)，立即合上开关 K５发电机即投入电网。并网后，应立即将三用表开关 k1 和 k2 关闭。 ②调节直流电动机电枢电压给定电位器，增大直流电动机电枢电压，即增加三相同 步发电机的输入转矩，由电流表Ａ２观察发电机输出有功功率的变化。其后，恢复发电机 有功功率输出为零。 ③测定同步发电机 V 形曲线