电机实验指导书
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上海电机学院
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第二章 第二章 直流电机实验
2-1 认识实验
一 一、实验目的
实验目的
1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、基本起动方法。
二 二、实验项目 实验项目
程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 三、实验设备实验设备 设备
序 号 1 2 3 4 5 6 7
型 号 DD03 DJ15 D31 D42 D44 D51 D41
名 称
导轨、测速发电机及转速表
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1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量
数 量 1 台 1 台 2 件 1 件 1 件 1 件 1 件
直流数字电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板 三相可调电阻器
四、实验说明及操作步骤
1、由实验指导人员介绍DDSZ -1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻
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图2-1 测电枢绕组直流电阻接线图
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直流并励电动机
（1）按图2-1接线，接线，电阻R 用D44上18001800Ω和180Ω180Ω串联共1980Ω1980Ω阻值并调至最大。阻值并调至最大。A 表选用D31直流、直流、毫安、毫安、安培表，安培表，量程选用5A 档。开关S 选用D51挂箱。挂箱。
（2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V 。调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表2-1中。
（3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表2-1中。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值
1
R a =(R a 1+R a 2+R a 3)
3
表2-1 室温 ℃
序号 U （V ） I （A ）
1
2
3
表中：
1 R a 1=(R a 11+R a 12+R a 13) 3
R （ 平均）（Ω） R a11=
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R a （Ω） R aref （Ω）
R a12= R a13= R a21=
R a1=
R a23= R a31= R a32= R a33=
（4）计算基准工作温度时的电枢电阻
由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：
R aref =R a
235+θref 235+θa
式中R aref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω）。 R a ——电枢绕组的实际冷态电阻。（Ω）。 θref ——基准工作温度，对于E 级绝缘为75 ℃。
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R a 2=(R a 21+R a 22+R a 23) R a 3=(R a 31+R A 32+R a 33)
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R a3=
R a22=
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R a2=
θa ——实际冷态时电枢绕组的温度。（℃）
3、直流仪表、转速表和变阻器的选择
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2-2直流发电机
一 一、实验目的 实验目的
1、掌握他励直流发电机的空载特性和外特性。 2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。
二、实验项目 实验项目 1、他励发电机实验
。 （1）测空载特性 保持n=nN 使I L =0，测取U 0=f（I f ） （2）测外特性 保持n=nN 使I f =IfN ，测取U=f（I L ）。 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程
三、实验设备及挂件排列顺序
序号 1 2 3 4 5
四、实验方法
型 号 名 称
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（2）测外特性 保持n=nN 使R f2=常数，测取U=f（I L ）。
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数 量 1 台 2 件 1 件 1 件 1 件
DD 03 导轨、测速发电机及转速表
D44 D51 D42
1、他励直流发电机
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D31 直流电压、毫安、安培表 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板 三相可调电阻器
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图2－2直流他励发电机接线图
按图2-2接线。图中直流发电机直流发电机G 选用DJ13，DJ13，其额定值P N ＝100W，100W ，U N ＝200V，200V ，I N ＝0.5A，0.5A ，n N ＝1600r/min。。MG1600r/min。校正直流测功机MG 作为G 的原动机（的原动机（按他励电动机接线）按他励电动机接线）。MG、MG 、G 及TG 由
Ω变阻器，变阻器，并采用分压器接法。并采用分压器接法。R 1选用D44的180Ω180Ω变阻器。变阻器。R 2为发电机的负载电阻选用为发电机的负载电阻选用D42，D42，阻值为2700Ω。当负载电流大于0.4 A 时用并联部分，时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。短接。直流电流表、直流电流表、电压表选用D31、D31、并选择合适的量程。并选择合适的量程。 （1）测空载特性
1）把发电机G 的负载开关S 打开，接通控制屏上的励磁电源开关，将R f2调至使G 励磁
2）使MG 电枢串联起动电阻R 1阻值最大，R f1阻值最小。仍先接通控制屏下方左边的励
磁电源开关，在观察到MG 的励磁电流为最大的条件下，再接通控制屏下方右边的电枢电源开关，起动直流电动机MG ，其旋转方向应符合正向旋转的要求。
3）电动机MG 起动正常运转后，将MG 电枢串联电阻R 1调至最小值 ，将MG 的电枢
电源电压调为220V ，调节电动机磁场调节电阻R f1，使发电机转速达额定值，并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。
4）调节发电机励磁分压电阻R f2，使发电机空载电压达U 0＝1.2U N 为止。
5）在保持n=nN ＝1600r/min条件下，从U 0＝1.2U N 开始，单方向调节分压器电阻R f2使
发电机励磁电流逐次减小，每次测取发电机的空载电压U 0和励磁电流I f ，直至I f ＝0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。
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电压最小的位置。
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联轴器直接连接。联轴器直接连接。开关S 选用D51组件。组件。R f1选用D44的1800Ω1800Ω变阻器，变阻器，R f2 选用D42的900
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6）测取数据时U 0＝U N 和I f ＝0两点必测，并在U 0＝U N 附近测点应较密。 7）共测取7～8组数据，记录于表2-2中
表2-2 n=nN ＝1600r/min I L =0 U 0（V ） I f （mA ）
（2）测外特性
1）把发电机负载电阻R 2调到最大值，合上负载开关S 。
2）同时调节电动机的磁场调节电阻R f1，发电机的分压电阻R f2 和负载电阻R 2使发电机
的I L ＝I N ，U ＝U N ，n=nN ，该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流I fN ，记录该组数据。
3）在保持n=nN 和I f ＝I fN 不变的条件下，逐次增加负载电阻R 2，即减小发电机负载电流I L ，从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U 和电流I L ，直到空载（断开
开关S ，此时I L =0），共取6-7组数据，记录于表2-3中。
表2-3 n ＝n N ＝ r/min I f ＝I fN ＝ mA U （V ） I L （A ）
（3）测调整特性
1）调节发电机的分压电阻R f2，保持n=nN ，使发电机空载达额定电压。
2）在保持发电机n=nN 条件下，合上负载开关S ，调节负载电阻R 2，逐次增加发电机输
出电流I L ，同时相应调节发电机励磁电流I f ，使发电机端电压保持额定值U ＝U N 。
3）从发电机的空载至额定负载范围内每次测取发电机的输出电流I L 和励磁电流I f ，共取5-6组数据记录于表2-4中。
表2-4 n=nN ＝ r/min U ＝U N ＝ V I L （A ） I f （mA ）
2、并励发电机实验 （1）观察自励过程
1）按实验2-1六中注意事项2使电机MG 停机，在断电的条件下将发电机G 的励磁方式从他励改为并励，接线如图2-3所示。R f2选用D42的900Ω900Ω电阻两只相串联并调至最大阻值，打开开关S 。
2）按实验2-1六中注意事项1起动电动机，调节电动机的转速，使发电机的转速n=nN ，用直流电压表量发电机是否有剩磁电压，若无剩磁电压，可将并励绕组改接成他励方式进行
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充磁。
3）合上开关S 逐渐减小R f2，观察发电机电枢两端的电压，若电压逐渐上升，说明满足
自励条件。如果不能自励建压，将励磁回路的两个端头对调联接即可。
4）对应着一定的励磁电阻，逐步降低发电机转速，使发电机电压随之下降，直至电压不
能建立，此时的转速即为临界转速。 （2）测外特性
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图2－3直流并励发电机接线图
1）按图2-3接线。调节负载电阻R 2到最大, 合上负载开关S 。
2）调节电动机的磁场调节电阻R f1、发电机的磁场调节电阻R f2和负载电阻R 2，使发电机
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的转速、输出电压和电流三者均达额定值，即n=nN ，U=UN ，I L =IN 。
3）保持此时R f2的值和n=nN 不变，逐次减小负载，直至I L =0，从额定到空载运行范围内
每次测取发电机的电压U 和电流I L 。 4）共取6-7组数据, 记录于表2-5中。
表2-5 n ＝n N ＝ r/min R f2＝常值 序号
U （V ） I L （A ）
四、注意事项 注意事项
1、直流电动机MG 起动时，要注意须将R 1调到最大，R f1调到最小，先接通励磁电源， 观察到励磁电流I f1为最大后，接通电枢电源，MG 起动运转。起动完毕，应将R 1调到最小。
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2、做外特性时，当电流超过0.4A 时,R 2中串联的电阻调至零并用导线短接, 以免电流过大
引起变阻器损坏。 五、实验报告 实验报告
1、根据空载实验数据,作出空载特性曲线,由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。
2、在同一座标纸上绘出他励、并励和复励发电机的三条外特性曲线。分别算出三种励磁方式的电压变化率： ∆U %=并分析差异原因。
U 0−U N
%U N
要保持端电压不变，必须增加励磁电流的原因。 六 六、思考题 思考题
1、并励发电机不能建立电压有哪些原因？
2、在发电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的转速会变低？为了保持发电机的转速n=nN ，应如何调节？
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3、绘出他励发电机调整特性曲线，分析在发电机转速不变的条件下，为什么负载增加时，
2-3直流电动机
一 一、实验目的 实验目的
1、掌握用实验方法测取直流他励电动机的固有机械特性和人为机械特性。
二、实验项目 1、固有机械特性
保持U=UN 和I f =IfN 不变，R 1=0时，测取n=f（T 2）。 2、人为机械特性
保持U=UN 和I f =IfN 不变，R 1=0﹒5 R1，测取n=f（T 2）。 三、实验方法 实验方法
1、实验设备
1 2 3 4 5 6 7 8
DD03 DJ23 DJ15 D31 D41 D42 D44 D51
导轨、测速发电机及转速表
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序号 型 号 名 称
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1台 1台 1台 2件 1件 1件 1件 1件
直流并励电动机 直流电压、毫安、电流表 三相可调电阻器 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板
2、他励电动机的机械特性
1）按图2-4接线。校正直流测功机 校正直流测功机 MG 按他励发电机连接，按他励发电机连接，在此作为直流电动机在此作为直流电动机M 的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的1800Ω1800Ω阻值。阻值。R f2 选用D42的900Ω00Ω串联900Ω900Ω共1800Ω1800Ω阻值。阻值。R 1用D44的180Ω180Ω阻值。阻值。R 2选用D42的2700Ω2700Ω阻值。阻值。
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校正直流测功机
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图2－4 直流他励电动机接线图
2）将直流他励电动机M 的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R 1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的
3）M 起动正常后，将其电枢串联电阻R 1调至零，调节电枢电源的电压为220V ，调节校
正直流测功机的励磁电流I f2为校正值（50mA 或100 mA），再调节其负载电阻R 2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值：U ＝U N ，I ＝I N ，n ＝n N 。此时M 的励磁电流I f 即为额定励磁电流I fN 。
4）保持U ＝U N ，I f =IfN 不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流
5）R 1=0.5 Rmax 时保持U ＝U N ，I f =IfN 不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电
枢输入电流I a ，转速n 共取数据7-8组，记录于表2-6中。
表2－6 U ＝U N ＝ V I f =IfN 序号 I a （A ）
n （r/min） n´（r/min）
四、实验报告 实验报告
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I a ，转速n 共取数据7-8组，记录于表2-6中。
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要求。
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1、根据实验数据，绘制他励直流电动机运行在第一象限的电动机状态的固有机械特性和人为（用同一坐标纸绘出）。 机械特性曲线n=f（Ia ）
五、思考题 思考题
1、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？
2、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？ 3、并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”？为什么？
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第三章 第三章 变压器实验 变压器实验 变压器实验
3-1单相变压器参数测定
一、实验目的 实验目的
熟悉变压器的基本结构。掌握变压器的参数测定方法。
二、实验项目 实验项目
1、空载实验
测取空载特性U 0=f(I0) ，P 0=f(U0) , cos φ0=f(U0) 。
测取短路特性U K =f(IK ) ，P K =f(IK ), cos φK =f(IK ) 。 三、实验方法
1、实验设备
序号 1 2 3 4
2、空载实验接线图
型 号 D33 D32 D34-3 DJ11
名 称
交流电压表 交流电流表
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单三相智能功率、功率因数表 三相组式变压器
图3-1 空载实验接线图
3、空载实验
1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3-1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，=77W，U 1N /U2N =220/55V，=220/55V，I 1N /I2N =0.35/1.4A。=0.35/1.4A。中的一只作为单相变压器，其额定容量 其额定容量 P N =77W，变压器的低压线圈a 、x 接电源，接电源，高压线圈A 、X 开路。开路。
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数 量 1件 1件 1件 1件
2、短路实验
2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。
3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U 0=1.2UN ，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.5U N 的范围内，测取变压器的U 0、I 0、P 0。
4）测取数据时，U=UN 点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表3-1中。
5）为了计算变压器的变比，在U N 以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于
表3-1
序号
U 0(V)
实 验 数 据 I 0(A)
P 0(W)
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U AX (V)
表3-1中。
计算数据 cos φ0
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4、短路实验
1）按下控制屏上的“按下控制屏上的“关”按钮，按钮，切断三相调压交流电源，切断三相调压交流电源，按图3-2接线（接线（以后每次改接线路，。将变压器的高压线圈接电源线路，都要关断电源）都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。低压线圈直接短路。
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图3-2 短路实验接线图
2）选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。
3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1. 1I N 为止，在(0.5～1.1)I N 范围内测取变压器的U K 、I K 、P K 。
4）测取数据时，I K =IN 点必须测，共测取数据6-7组记录于表3-2中。实验时记下周围
表3-2 室温 ℃
号 U K （V ） I K （A ） P K （W ）
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序实 验 数 据
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环境温度(℃)。
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四、注意事项 注意事项
1、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。 2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。
五、实验报告 实验报告
1、计算变比
由空载实验测变压器的原副方电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压
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cos φK
计 算 数 据
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U 0=f(I0) ，P 0=f(U0) ，cos φ0=f(U0) 。
P 0
cos Φ=式中： 0
U 0I 0
（2）计算激磁参数
从空载特性曲线上查出对应于U 0=UN 时的I 0和P 0值，并由下式算出激磁参数 r m =P 0
I 02
U Z m =0
I 0
X m =22Z m −r m
（1）绘出短路特性曲线U K =f(IK ) 、P K =f(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I K =IN 时的U K 和P K 值由下式算出实验环境温度为
折算到低压方
Z K '
Z =K
K 2
r ' r K =K 2
K
X ' X K =K 2
K
由于短路电阻r K 随温度变化，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。
234. 5+75
r K 75°C =r K θ
234. 5+θ
22
Z K 75°C =r K 75°C +X K
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θ(℃) 时的短路参数。
U K
Z ' = K
I K
P
r K ' =K
2I K
' 2' 2
X K ' =Z K −r K
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3、绘出短路特性曲线和计算短路参数
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式中：234.5为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228。 计算短路电压(阻抗电压)百分数
I Z
u K =N K 75°C ×100%
U N I N r K 75°C
u =×100%Kr U N
I X
u KX =N K ×100%
U N
I K =IN 时短路损耗P KN = IN 2r K75℃
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4、利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“T ”型等效电路。
第四章 交流电机实验
4-1 三相1 三相异步电动机三相异步电动机综合实验异步电动机综合实验（综合实验（1）
一、实验目的
1、掌握三相异步电动机的空载实验和短路实验。
二、实验项目
1、空载实验 2、短路实验。
1、实验设备
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8
1、空载实验
型 号 DD03 DJ16 D33 D32 D34-3 D31 D42 D51
名 称
三相鼠笼异步电动机 交流电压表 交流电流表
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导轨、测速发电机及转速表
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单三相智能功率、功率因数表 直流电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 波形测试及开关板
1) 按图4-1接线。电机绕组为Δ电机绕组为Δ接法(U接法(UN =220V)=220V) ，直接与测速发电机同轴联接，直接与测速发电机同轴联接， 2) 把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察
电机旋转方向。并使电机旋转方向符合要求( 如转向不符合要求需调整相序时，必须切断电源) 。
3) 保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。
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三、实验方法
数 量 1件
1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件
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表 4-2 序
U KL （V ）
I A
I KL （A ） I B
I C
I KL
P Ⅰ
P K （W ） P Ⅱ
P K
cos φK
号 U AB U BC U CA U KL
4) 共取数据5～6组记录于表4-2中。 3、三相异步电机起动试验
（1）三相鼠笼式异步电机直接起动试验
图4-2 异步电动机直接起动
1) 按图4-2接线。电机绕组为Δ电机绕组为Δ接法。接法。异步电动机直接与测速发电机同轴联接，异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接
负载电机DJ23。DJ23。
2) 把交流调压器退到零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通三相交流电源。 3) 调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转，(如电机旋转方
向不符合要求需调整相序时，必须按下“关”按钮，切断三相交流电源) 。 4) 再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下
“开”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量) 。
5) 断开电源开关，将调压器退到零位，电机轴伸端装上圆盘（电机轴伸端装上圆盘（注：圆盘直径为10cm）10cm ）
和弹簧秤。和弹簧秤。
6) 合上开关，合上开关，调节调压器，调节调压器，使电机电流为2～3倍额定电流，倍额定电流，读取电压值U K 、电流值I K ，
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转矩值T K (圆盘半径乘以弹簧秤力)圆盘半径乘以弹簧秤力) ， 试验时通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。以免绕组过热。对应于额定电压时的起动电流I St 和起动转矩T St 按下式计算：
D
T K =F ×()
2U
I st =(N I K
U K
2I st
T st =(2T K
I K
式中 I K ——起动试验时的电流值，A ；
表4-3
测 量 值
U K (V)
*（2）星形——三角形(Y-Δ) 起动
I K (A)
F(N)
T K (N·m)
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图4-3 三相鼠笼式异步电机星形—三角形起动
1) 按图4-3接线。线接好后把调压器退到零位。
2) 三刀双掷开关合向右边(Y三刀双掷开关合向右边(Y接法)接法) 。合上电源开关，合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定
电压220伏，打开电源开关，打开电源开关，待电机停转。待电机停转。
3) 合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把S 合向左边，使电机(Δ) 正常运行，整个
起动过程结束。观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。 （3）自耦变压器起动。
1) 按图4-4接线。电机绕组为Δ电机绕组为Δ接法。接法。
u .
c n
计 算 值 I St (A)
Y
T K ——起动试验时的转矩值，N·m。
T st (N·m)
2) 三相调压器退到零位，三相调压器退到零位，开关S 合向左边。合向左边。自耦变压器选用D43挂箱。挂箱。
3) 合上电源开关，调节调压器使输出电压达电机额定电压220伏，断开电源开关，待电
机停转。
4) 开关S 合向右边，合上电源开关，使电机由自耦变压器降压起动( 自耦变压器抽头输
出电压分别为电源电压的40%、60%和80%)并经一定时间
图4-4 三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动
再把S 合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个起动过程结束。 观察起动瞬间电流以作定性的比较。
电机定子绕组Y 形接法
s d
（4）线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动
j u
21
. e 图4-5 线绕式异步电机转子绕组串电阻起动
1) 按图4-5接线。
2) 转子每相串入的电阻可用DJ17-DJ17-1起动与调速电阻箱。起动与调速电阻箱。 3) 调压器退到零位，轴伸端装上圆盘和弹簧秤。轴伸端装上圆盘和弹簧秤。
4) 接通交流电源，调节输出电压(观察电机转向应符合要求) ，在定子电压为180伏，转
子绕组分别串入不同电阻值时，测取定子电流和转矩。
5) 试验时通电时间不应超过10秒以免绕组过热。数据记入表4-5中。
表4-5 R st (Ω) I st (A)
四、实验报告
2
5
15
由实验直接测得每相电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室 温。按下式换算
到基准工作温度时的定子绕组相电阻：
r 1ref =r 1C
235+θref 235+θC
式中 ｒ1ref —— 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω； ｒ1c ——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω；
θc ——实际冷态时定子绕组的温度，℃； 2、作空载特性曲线：I 0L 、P 0、cos φ0=f(U0L ) 3、作短路特性曲线：I KL 、P K =f(UKL )
4、由空载、短路实验数据求异步电机的等效电路参数。
(1) 由短路实验数据求短路参数 ：短路阻抗
w w
Z K =
U K ϕI K ϕ
=
P K P K
r ==2 短路电阻： K 3I 2
I KL K ϕ
22
短路电抗： X K = Z K −r K
KL
U =U , I = 式中 K ϕ KL K ϕ ，P K ——电动机堵转时的相电压，相电流，三相短路功率（Δ电动机堵转时的相电压，相电流，
接法）。 接法）
w .
s d
U KL I KL
θref ——基准工作温度 ，对于E 级绝缘为75℃；
j u
22
. e d
u . c n
1、计算基准工作温度时的相电阻
转子电阻的折合值：
'
r K −r 1C
r 2≈
式中r 1C 是没有折合到75℃时实际值。 定、转子漏抗： X ≈ X ' ≈ X K
1σ2σ
2
(2) 由空载试验数据求激磁回路参数
空载阻抗 Z 0 =
空载电阻
空载电抗 X 0=Z 02−r 02
r 0=
U 0ϕI 0ϕ
=
U 0L
I 0L
P 0P 0
=2
3I 02ϕI 0L
激磁电抗 X m =X 0−X 1σ
P Fe P Fe r == 激磁电阻 m 2 I 2
3I 0ϕ0L
式中P Fe 为额定电压时的铁耗，由图4-8确定。
w
. s d
P 0'
j u
23
式中 U = U , I = I 0L ，P 0——电动机空载时的相电压、电动机空载时的相电压、相电流、相电流、三相空载功率（三相空载功率（Δ接 0ϕ0L 0ϕ
3
法）。
. e d
图4-6 电机中铁耗和机械耗
5、作工作特性曲线P 1、I 1、η、S 、cos φ1=f(P2) 。
五、思考题
1、由空载、短路实验数据求取异步电机的等效电路参数时，有哪些因素会引起误差？ 2、从短路实验数据我们可以得出哪些结论？
u .
c n
2
0)
N
02
3、起动电流和外施电压成正比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成
立？
4、起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？
六、综合实验
综合三相异步电动机的各种起动方法、参数测定获得三相异步电动机的数学模型与效率特性。
w w
24
w .
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4-2 三相异步电动机综合实验（三相异步电动机综合实验（2）
一、实验目的
（1）掌握三相异步电动机的固有机械特性。
（2）掌握三相异步电动机的人为机械特性。
二、实验项目
1、测定三相线绕式转子异步电动机的固有机械特性。
2、测定三相线绕转子异步电动机在转子串不同电阻下的人为机械特性。 3、测定三相线绕式异步电动机转子绕组串入电阻的速度。 三、实验方法 1、实验设备
序 号 型 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
名 称
u .
c n
数 量 1件 1件 1件 2件 1件 1件 1件 1件 1件
DJ15 DJ17 D31 D32 D33 D41 D42
直流并励电动机
三相线绕式异步电动机
直流电压、毫安、安培表 交流电流表 交流电压表
2、电动机固有机械特性的测定
w w
DJ17-1型
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三相可调电阻器 三相可调电阻器
绕线式异步电动机转子专用电阻
j u
25
. e d
DD03 导轨、测速发电机及转速表
u
d e . u j d s . w w w 26
3、电动机人为机械特性的测定
将绕线式异步电动机转子专用电阻调到5Ω处和15Ω处，按上述第（4）步的方法操作，
测定电动机转子串电阻的人为机械特性并将结果记录于表4-7中。
表4-7 U=220V R S Ω I f U a (V) I a (A)
*
n(r/min) I 1(A)
1) 实验线路图同图4-7。同轴联接校正直流电机MG 作为线绕式异步电动机M 的负载，MG 的实验电路参考图2-4左接线。电路接好后，将M 的转子附加电阻调至最大。 2) 合上电源开关，电机空载起动， 保持调压器的输出电压为电机额定电压220伏，转
子附加电阻调至零。
3) 调节校正电机的励磁电流I f 为校正值(100mA或50mA) ，再调节直流发电机负载电流，
分别为0Ω、2Ω、5Ω、15Ω) ， 测相应的转速记录于表4-8中。 表 4-8 U=220V I f mA T 2·m
r st (Ω)
n(r/min)
w .
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2
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27
使电动机输出功率接近额定功率并保持这输出转矩T 2不变，改变转子附加电阻(每相附加电阻
. e d
u .
c n
5
4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速
15
四、实验注意事项
调节串联的可调电阻时，要根据电流值的大小而相应选择调节不同电流值的电阻，防止
个别电阻器过流而引起烧坏。
五、实验报告
根据实验数据绘制固有和人为机械特性。
六、综合实验
综合异步电动机认识实验、参数测定及机械特性实验等实践性知识和有关异步电动机调速、制动的理论知识，设计一个异步电动机驱动恒转矩负载的调速、制动系统。
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电机实验指导书
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上海电机学院
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第二章 第二章 直流电机实验
2-1 认识实验
一 一、实验目的
实验目的
1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、基本起动方法。
二 二、实验项目 实验项目
程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 三、实验设备实验设备 设备
序 号 1 2 3 4 5 6 7
型 号 DD03 DJ15 D31 D42 D44 D51 D41
名 称
导轨、测速发电机及转速表
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1
u .
c n
1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量
数 量 1 台 1 台 2 件 1 件 1 件 1 件 1 件
直流数字电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板 三相可调电阻器
四、实验说明及操作步骤
1、由实验指导人员介绍DDSZ -1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻
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图2-1 测电枢绕组直流电阻接线图
j u
直流并励电动机
（1）按图2-1接线，接线，电阻R 用D44上18001800Ω和180Ω180Ω串联共1980Ω1980Ω阻值并调至最大。阻值并调至最大。A 表选用D31直流、直流、毫安、毫安、安培表，安培表，量程选用5A 档。开关S 选用D51挂箱。挂箱。
（2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V 。调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表2-1中。
（3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表2-1中。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值
1
R a =(R a 1+R a 2+R a 3)
3
表2-1 室温 ℃
序号 U （V ） I （A ）
1
2
3
表中：
1 R a 1=(R a 11+R a 12+R a 13) 3
R （ 平均）（Ω） R a11=
u .
c n
R a （Ω） R aref （Ω）
R a12= R a13= R a21=
R a1=
R a23= R a31= R a32= R a33=
（4）计算基准工作温度时的电枢电阻
由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：
R aref =R a
235+θref 235+θa
式中R aref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω）。 R a ——电枢绕组的实际冷态电阻。（Ω）。 θref ——基准工作温度，对于E 级绝缘为75 ℃。
w w
w .
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2
11
R a 2=(R a 21+R a 22+R a 23) R a 3=(R a 31+R A 32+R a 33)
33
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R a3=
R a22=
. e d
R a2=
θa ——实际冷态时电枢绕组的温度。（℃）
3、直流仪表、转速表和变阻器的选择
w w
3
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2-2直流发电机
一 一、实验目的 实验目的
1、掌握他励直流发电机的空载特性和外特性。 2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。
二、实验项目 实验项目 1、他励发电机实验
。 （1）测空载特性 保持n=nN 使I L =0，测取U 0=f（I f ） （2）测外特性 保持n=nN 使I f =IfN ，测取U=f（I L ）。 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程
三、实验设备及挂件排列顺序
序号 1 2 3 4 5
四、实验方法
型 号 名 称
. e d
4
（2）测外特性 保持n=nN 使R f2=常数，测取U=f（I L ）。
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数 量 1 台 2 件 1 件 1 件 1 件
DD 03 导轨、测速发电机及转速表
D44 D51 D42
1、他励直流发电机
w w
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D31 直流电压、毫安、安培表 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板 三相可调电阻器
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图2－2直流他励发电机接线图
按图2-2接线。图中直流发电机直流发电机G 选用DJ13，DJ13，其额定值P N ＝100W，100W ，U N ＝200V，200V ，I N ＝0.5A，0.5A ，n N ＝1600r/min。。MG1600r/min。校正直流测功机MG 作为G 的原动机（的原动机（按他励电动机接线）按他励电动机接线）。MG、MG 、G 及TG 由
Ω变阻器，变阻器，并采用分压器接法。并采用分压器接法。R 1选用D44的180Ω180Ω变阻器。变阻器。R 2为发电机的负载电阻选用为发电机的负载电阻选用D42，D42，阻值为2700Ω。当负载电流大于0.4 A 时用并联部分，时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。短接。直流电流表、直流电流表、电压表选用D31、D31、并选择合适的量程。并选择合适的量程。 （1）测空载特性
1）把发电机G 的负载开关S 打开，接通控制屏上的励磁电源开关，将R f2调至使G 励磁
2）使MG 电枢串联起动电阻R 1阻值最大，R f1阻值最小。仍先接通控制屏下方左边的励
磁电源开关，在观察到MG 的励磁电流为最大的条件下，再接通控制屏下方右边的电枢电源开关，起动直流电动机MG ，其旋转方向应符合正向旋转的要求。
3）电动机MG 起动正常运转后，将MG 电枢串联电阻R 1调至最小值 ，将MG 的电枢
电源电压调为220V ，调节电动机磁场调节电阻R f1，使发电机转速达额定值，并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。
4）调节发电机励磁分压电阻R f2，使发电机空载电压达U 0＝1.2U N 为止。
5）在保持n=nN ＝1600r/min条件下，从U 0＝1.2U N 开始，单方向调节分压器电阻R f2使
发电机励磁电流逐次减小，每次测取发电机的空载电压U 0和励磁电流I f ，直至I f ＝0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。
w w
电压最小的位置。
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联轴器直接连接。联轴器直接连接。开关S 选用D51组件。组件。R f1选用D44的1800Ω1800Ω变阻器，变阻器，R f2 选用D42的900
. e d
6）测取数据时U 0＝U N 和I f ＝0两点必测，并在U 0＝U N 附近测点应较密。 7）共测取7～8组数据，记录于表2-2中
表2-2 n=nN ＝1600r/min I L =0 U 0（V ） I f （mA ）
（2）测外特性
1）把发电机负载电阻R 2调到最大值，合上负载开关S 。
2）同时调节电动机的磁场调节电阻R f1，发电机的分压电阻R f2 和负载电阻R 2使发电机
的I L ＝I N ，U ＝U N ，n=nN ，该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流I fN ，记录该组数据。
3）在保持n=nN 和I f ＝I fN 不变的条件下，逐次增加负载电阻R 2，即减小发电机负载电流I L ，从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U 和电流I L ，直到空载（断开
开关S ，此时I L =0），共取6-7组数据，记录于表2-3中。
表2-3 n ＝n N ＝ r/min I f ＝I fN ＝ mA U （V ） I L （A ）
（3）测调整特性
1）调节发电机的分压电阻R f2，保持n=nN ，使发电机空载达额定电压。
2）在保持发电机n=nN 条件下，合上负载开关S ，调节负载电阻R 2，逐次增加发电机输
出电流I L ，同时相应调节发电机励磁电流I f ，使发电机端电压保持额定值U ＝U N 。
3）从发电机的空载至额定负载范围内每次测取发电机的输出电流I L 和励磁电流I f ，共取5-6组数据记录于表2-4中。
表2-4 n=nN ＝ r/min U ＝U N ＝ V I L （A ） I f （mA ）
2、并励发电机实验 （1）观察自励过程
1）按实验2-1六中注意事项2使电机MG 停机，在断电的条件下将发电机G 的励磁方式从他励改为并励，接线如图2-3所示。R f2选用D42的900Ω900Ω电阻两只相串联并调至最大阻值，打开开关S 。
2）按实验2-1六中注意事项1起动电动机，调节电动机的转速，使发电机的转速n=nN ，用直流电压表量发电机是否有剩磁电压，若无剩磁电压，可将并励绕组改接成他励方式进行
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充磁。
3）合上开关S 逐渐减小R f2，观察发电机电枢两端的电压，若电压逐渐上升，说明满足
自励条件。如果不能自励建压，将励磁回路的两个端头对调联接即可。
4）对应着一定的励磁电阻，逐步降低发电机转速，使发电机电压随之下降，直至电压不
能建立，此时的转速即为临界转速。 （2）测外特性
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图2－3直流并励发电机接线图
1）按图2-3接线。调节负载电阻R 2到最大, 合上负载开关S 。
2）调节电动机的磁场调节电阻R f1、发电机的磁场调节电阻R f2和负载电阻R 2，使发电机
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的转速、输出电压和电流三者均达额定值，即n=nN ，U=UN ，I L =IN 。
3）保持此时R f2的值和n=nN 不变，逐次减小负载，直至I L =0，从额定到空载运行范围内
每次测取发电机的电压U 和电流I L 。 4）共取6-7组数据, 记录于表2-5中。
表2-5 n ＝n N ＝ r/min R f2＝常值 序号
U （V ） I L （A ）
四、注意事项 注意事项
1、直流电动机MG 起动时，要注意须将R 1调到最大，R f1调到最小，先接通励磁电源， 观察到励磁电流I f1为最大后，接通电枢电源，MG 起动运转。起动完毕，应将R 1调到最小。
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7
2、做外特性时，当电流超过0.4A 时,R 2中串联的电阻调至零并用导线短接, 以免电流过大
引起变阻器损坏。 五、实验报告 实验报告
1、根据空载实验数据,作出空载特性曲线,由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。
2、在同一座标纸上绘出他励、并励和复励发电机的三条外特性曲线。分别算出三种励磁方式的电压变化率： ∆U %=并分析差异原因。
U 0−U N
%U N
要保持端电压不变，必须增加励磁电流的原因。 六 六、思考题 思考题
1、并励发电机不能建立电压有哪些原因？
2、在发电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的转速会变低？为了保持发电机的转速n=nN ，应如何调节？
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3、绘出他励发电机调整特性曲线，分析在发电机转速不变的条件下，为什么负载增加时，
2-3直流电动机
一 一、实验目的 实验目的
1、掌握用实验方法测取直流他励电动机的固有机械特性和人为机械特性。
二、实验项目 1、固有机械特性
保持U=UN 和I f =IfN 不变，R 1=0时，测取n=f（T 2）。 2、人为机械特性
保持U=UN 和I f =IfN 不变，R 1=0﹒5 R1，测取n=f（T 2）。 三、实验方法 实验方法
1、实验设备
1 2 3 4 5 6 7 8
DD03 DJ23 DJ15 D31 D41 D42 D44 D51
导轨、测速发电机及转速表
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序号 型 号 名 称
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1台 1台 1台 2件 1件 1件 1件 1件
直流并励电动机 直流电压、毫安、电流表 三相可调电阻器 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板
2、他励电动机的机械特性
1）按图2-4接线。校正直流测功机 校正直流测功机 MG 按他励发电机连接，按他励发电机连接，在此作为直流电动机在此作为直流电动机M 的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的1800Ω1800Ω阻值。阻值。R f2 选用D42的900Ω00Ω串联900Ω900Ω共1800Ω1800Ω阻值。阻值。R 1用D44的180Ω180Ω阻值。阻值。R 2选用D42的2700Ω2700Ω阻值。阻值。
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校正直流测功机
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图2－4 直流他励电动机接线图
2）将直流他励电动机M 的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R 1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的
3）M 起动正常后，将其电枢串联电阻R 1调至零，调节电枢电源的电压为220V ，调节校
正直流测功机的励磁电流I f2为校正值（50mA 或100 mA），再调节其负载电阻R 2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值：U ＝U N ，I ＝I N ，n ＝n N 。此时M 的励磁电流I f 即为额定励磁电流I fN 。
4）保持U ＝U N ，I f =IfN 不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流
5）R 1=0.5 Rmax 时保持U ＝U N ，I f =IfN 不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电
枢输入电流I a ，转速n 共取数据7-8组，记录于表2-6中。
表2－6 U ＝U N ＝ V I f =IfN 序号 I a （A ）
n （r/min） n´（r/min）
四、实验报告 实验报告
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I a ，转速n 共取数据7-8组，记录于表2-6中。
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要求。
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1、根据实验数据，绘制他励直流电动机运行在第一象限的电动机状态的固有机械特性和人为（用同一坐标纸绘出）。 机械特性曲线n=f（Ia ）
五、思考题 思考题
1、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？
2、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？ 3、并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”？为什么？
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第三章 第三章 变压器实验 变压器实验 变压器实验
3-1单相变压器参数测定
一、实验目的 实验目的
熟悉变压器的基本结构。掌握变压器的参数测定方法。
二、实验项目 实验项目
1、空载实验
测取空载特性U 0=f(I0) ，P 0=f(U0) , cos φ0=f(U0) 。
测取短路特性U K =f(IK ) ，P K =f(IK ), cos φK =f(IK ) 。 三、实验方法
1、实验设备
序号 1 2 3 4
2、空载实验接线图
型 号 D33 D32 D34-3 DJ11
名 称
交流电压表 交流电流表
ՠʑ
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单三相智能功率、功率因数表 三相组式变压器
图3-1 空载实验接线图
3、空载实验
1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3-1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，=77W，U 1N /U2N =220/55V，=220/55V，I 1N /I2N =0.35/1.4A。=0.35/1.4A。中的一只作为单相变压器，其额定容量 其额定容量 P N =77W，变压器的低压线圈a 、x 接电源，接电源，高压线圈A 、X 开路。开路。
u .
c n
数 量 1件 1件 1件 1件
2、短路实验
2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。
3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U 0=1.2UN ，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.5U N 的范围内，测取变压器的U 0、I 0、P 0。
4）测取数据时，U=UN 点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表3-1中。
5）为了计算变压器的变比，在U N 以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于
表3-1
序号
U 0(V)
实 验 数 据 I 0(A)
P 0(W)
u . c n
U AX (V)
表3-1中。
计算数据 cos φ0
. e d
13
4、短路实验
1）按下控制屏上的“按下控制屏上的“关”按钮，按钮，切断三相调压交流电源，切断三相调压交流电源，按图3-2接线（接线（以后每次改接线路，。将变压器的高压线圈接电源线路，都要关断电源）都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。低压线圈直接短路。
w w
w .
s d
j u
图3-2 短路实验接线图
2）选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。
3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1. 1I N 为止，在(0.5～1.1)I N 范围内测取变压器的U K 、I K 、P K 。
4）测取数据时，I K =IN 点必须测，共测取数据6-7组记录于表3-2中。实验时记下周围
表3-2 室温 ℃
号 U K （V ） I K （A ） P K （W ）
j u
14
序实 验 数 据
. e d
环境温度(℃)。
w .
s d
w w
四、注意事项 注意事项
1、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。 2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。
五、实验报告 实验报告
1、计算变比
由空载实验测变压器的原副方电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压
u .
c n
cos φK
计 算 数 据
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U 0=f(I0) ，P 0=f(U0) ，cos φ0=f(U0) 。
P 0
cos Φ=式中： 0
U 0I 0
（2）计算激磁参数
从空载特性曲线上查出对应于U 0=UN 时的I 0和P 0值，并由下式算出激磁参数 r m =P 0
I 02
U Z m =0
I 0
X m =22Z m −r m
（1）绘出短路特性曲线U K =f(IK ) 、P K =f(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I K =IN 时的U K 和P K 值由下式算出实验环境温度为
折算到低压方
Z K '
Z =K
K 2
r ' r K =K 2
K
X ' X K =K 2
K
由于短路电阻r K 随温度变化，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。
234. 5+75
r K 75°C =r K θ
234. 5+θ
22
Z K 75°C =r K 75°C +X K
w w
θ(℃) 时的短路参数。
U K
Z ' = K
I K
P
r K ' =K
2I K
' 2' 2
X K ' =Z K −r K
w . s d
15
j u
. e d
3、绘出短路特性曲线和计算短路参数
u . c n
式中：234.5为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228。 计算短路电压(阻抗电压)百分数
I Z
u K =N K 75°C ×100%
U N I N r K 75°C
u =×100%Kr U N
I X
u KX =N K ×100%
U N
I K =IN 时短路损耗P KN = IN 2r K75℃
w w
16
w . s d
j u
. e d
u . c n
4、利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“T ”型等效电路。
第四章 交流电机实验
4-1 三相1 三相异步电动机三相异步电动机综合实验异步电动机综合实验（综合实验（1）
一、实验目的
1、掌握三相异步电动机的空载实验和短路实验。
二、实验项目
1、空载实验 2、短路实验。
1、实验设备
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8
1、空载实验
型 号 DD03 DJ16 D33 D32 D34-3 D31 D42 D51
名 称
三相鼠笼异步电动机 交流电压表 交流电流表
. e d
17
导轨、测速发电机及转速表
j u
w . s d
单三相智能功率、功率因数表 直流电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 波形测试及开关板
1) 按图4-1接线。电机绕组为Δ电机绕组为Δ接法(U接法(UN =220V)=220V) ，直接与测速发电机同轴联接，直接与测速发电机同轴联接， 2) 把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察
电机旋转方向。并使电机旋转方向符合要求( 如转向不符合要求需调整相序时，必须切断电源) 。
3) 保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。
w w
u .
c n
三、实验方法
数 量 1件
1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件
w w w . s d j u . e d u . c n
18
表 4-2 序
U KL （V ）
I A
I KL （A ） I B
I C
I KL
P Ⅰ
P K （W ） P Ⅱ
P K
cos φK
号 U AB U BC U CA U KL
4) 共取数据5～6组记录于表4-2中。 3、三相异步电机起动试验
（1）三相鼠笼式异步电机直接起动试验
图4-2 异步电动机直接起动
1) 按图4-2接线。电机绕组为Δ电机绕组为Δ接法。接法。异步电动机直接与测速发电机同轴联接，异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接
负载电机DJ23。DJ23。
2) 把交流调压器退到零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通三相交流电源。 3) 调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转，(如电机旋转方
向不符合要求需调整相序时，必须按下“关”按钮，切断三相交流电源) 。 4) 再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下
“开”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量) 。
5) 断开电源开关，将调压器退到零位，电机轴伸端装上圆盘（电机轴伸端装上圆盘（注：圆盘直径为10cm）10cm ）
和弹簧秤。和弹簧秤。
6) 合上开关，合上开关，调节调压器，调节调压器，使电机电流为2～3倍额定电流，倍额定电流，读取电压值U K 、电流值I K ，
w w
w .
19
u . c n
转矩值T K (圆盘半径乘以弹簧秤力)圆盘半径乘以弹簧秤力) ， 试验时通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。以免绕组过热。对应于额定电压时的起动电流I St 和起动转矩T St 按下式计算：
D
T K =F ×()
2U
I st =(N I K
U K
2I st
T st =(2T K
I K
式中 I K ——起动试验时的电流值，A ；
表4-3
测 量 值
U K (V)
*（2）星形——三角形(Y-Δ) 起动
I K (A)
F(N)
T K (N·m)
20
w
. e d
图4-3 三相鼠笼式异步电机星形—三角形起动
1) 按图4-3接线。线接好后把调压器退到零位。
2) 三刀双掷开关合向右边(Y三刀双掷开关合向右边(Y接法)接法) 。合上电源开关，合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定
电压220伏，打开电源开关，打开电源开关，待电机停转。待电机停转。
3) 合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把S 合向左边，使电机(Δ) 正常运行，整个
起动过程结束。观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。 （3）自耦变压器起动。
1) 按图4-4接线。电机绕组为Δ电机绕组为Δ接法。接法。
u .
c n
计 算 值 I St (A)
Y
T K ——起动试验时的转矩值，N·m。
T st (N·m)
2) 三相调压器退到零位，三相调压器退到零位，开关S 合向左边。合向左边。自耦变压器选用D43挂箱。挂箱。
3) 合上电源开关，调节调压器使输出电压达电机额定电压220伏，断开电源开关，待电
机停转。
4) 开关S 合向右边，合上电源开关，使电机由自耦变压器降压起动( 自耦变压器抽头输
出电压分别为电源电压的40%、60%和80%)并经一定时间
图4-4 三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动
再把S 合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个起动过程结束。 观察起动瞬间电流以作定性的比较。
电机定子绕组Y 形接法
s d
（4）线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动
j u
21
. e 图4-5 线绕式异步电机转子绕组串电阻起动
1) 按图4-5接线。
2) 转子每相串入的电阻可用DJ17-DJ17-1起动与调速电阻箱。起动与调速电阻箱。 3) 调压器退到零位，轴伸端装上圆盘和弹簧秤。轴伸端装上圆盘和弹簧秤。
4) 接通交流电源，调节输出电压(观察电机转向应符合要求) ，在定子电压为180伏，转
子绕组分别串入不同电阻值时，测取定子电流和转矩。
5) 试验时通电时间不应超过10秒以免绕组过热。数据记入表4-5中。
表4-5 R st (Ω) I st (A)
四、实验报告
2
5
15
由实验直接测得每相电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室 温。按下式换算
到基准工作温度时的定子绕组相电阻：
r 1ref =r 1C
235+θref 235+θC
式中 ｒ1ref —— 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω； ｒ1c ——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω；
θc ——实际冷态时定子绕组的温度，℃； 2、作空载特性曲线：I 0L 、P 0、cos φ0=f(U0L ) 3、作短路特性曲线：I KL 、P K =f(UKL )
4、由空载、短路实验数据求异步电机的等效电路参数。
(1) 由短路实验数据求短路参数 ：短路阻抗
w w
Z K =
U K ϕI K ϕ
=
P K P K
r ==2 短路电阻： K 3I 2
I KL K ϕ
22
短路电抗： X K = Z K −r K
KL
U =U , I = 式中 K ϕ KL K ϕ ，P K ——电动机堵转时的相电压，相电流，三相短路功率（Δ电动机堵转时的相电压，相电流，
接法）。 接法）
w .
s d
U KL I KL
θref ——基准工作温度 ，对于E 级绝缘为75℃；
j u
22
. e d
u . c n
1、计算基准工作温度时的相电阻
转子电阻的折合值：
'
r K −r 1C
r 2≈
式中r 1C 是没有折合到75℃时实际值。 定、转子漏抗： X ≈ X ' ≈ X K
1σ2σ
2
(2) 由空载试验数据求激磁回路参数
空载阻抗 Z 0 =
空载电阻
空载电抗 X 0=Z 02−r 02
r 0=
U 0ϕI 0ϕ
=
U 0L
I 0L
P 0P 0
=2
3I 02ϕI 0L
激磁电抗 X m =X 0−X 1σ
P Fe P Fe r == 激磁电阻 m 2 I 2
3I 0ϕ0L
式中P Fe 为额定电压时的铁耗，由图4-8确定。
w
. s d
P 0'
j u
23
式中 U = U , I = I 0L ，P 0——电动机空载时的相电压、电动机空载时的相电压、相电流、相电流、三相空载功率（三相空载功率（Δ接 0ϕ0L 0ϕ
3
法）。
. e d
图4-6 电机中铁耗和机械耗
5、作工作特性曲线P 1、I 1、η、S 、cos φ1=f(P2) 。
五、思考题
1、由空载、短路实验数据求取异步电机的等效电路参数时，有哪些因素会引起误差？ 2、从短路实验数据我们可以得出哪些结论？
u .
c n
2
0)
N
02
3、起动电流和外施电压成正比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成
立？
4、起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？
六、综合实验
综合三相异步电动机的各种起动方法、参数测定获得三相异步电动机的数学模型与效率特性。
w w
24
w .
s d
j u
. e d
u . c n
4-2 三相异步电动机综合实验（三相异步电动机综合实验（2）
一、实验目的
（1）掌握三相异步电动机的固有机械特性。
（2）掌握三相异步电动机的人为机械特性。
二、实验项目
1、测定三相线绕式转子异步电动机的固有机械特性。
2、测定三相线绕转子异步电动机在转子串不同电阻下的人为机械特性。 3、测定三相线绕式异步电动机转子绕组串入电阻的速度。 三、实验方法 1、实验设备
序 号 型 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
名 称
u .
c n
数 量 1件 1件 1件 2件 1件 1件 1件 1件 1件
DJ15 DJ17 D31 D32 D33 D41 D42
直流并励电动机
三相线绕式异步电动机
直流电压、毫安、安培表 交流电流表 交流电压表
2、电动机固有机械特性的测定
w w
DJ17-1型
w . s d
三相可调电阻器 三相可调电阻器
绕线式异步电动机转子专用电阻
j u
25
. e d
DD03 导轨、测速发电机及转速表
u
d e . u j d s . w w w 26
3、电动机人为机械特性的测定
将绕线式异步电动机转子专用电阻调到5Ω处和15Ω处，按上述第（4）步的方法操作，
测定电动机转子串电阻的人为机械特性并将结果记录于表4-7中。
表4-7 U=220V R S Ω I f U a (V) I a (A)
*
n(r/min) I 1(A)
1) 实验线路图同图4-7。同轴联接校正直流电机MG 作为线绕式异步电动机M 的负载，MG 的实验电路参考图2-4左接线。电路接好后，将M 的转子附加电阻调至最大。 2) 合上电源开关，电机空载起动， 保持调压器的输出电压为电机额定电压220伏，转
子附加电阻调至零。
3) 调节校正电机的励磁电流I f 为校正值(100mA或50mA) ，再调节直流发电机负载电流，
分别为0Ω、2Ω、5Ω、15Ω) ， 测相应的转速记录于表4-8中。 表 4-8 U=220V I f mA T 2·m
r st (Ω)
n(r/min)
w .
s d
2
j u
27
使电动机输出功率接近额定功率并保持这输出转矩T 2不变，改变转子附加电阻(每相附加电阻
. e d
u .
c n
5
4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速
15
四、实验注意事项
调节串联的可调电阻时，要根据电流值的大小而相应选择调节不同电流值的电阻，防止
个别电阻器过流而引起烧坏。
五、实验报告
根据实验数据绘制固有和人为机械特性。
六、综合实验
综合异步电动机认识实验、参数测定及机械特性实验等实践性知识和有关异步电动机调速、制动的理论知识，设计一个异步电动机驱动恒转矩负载的调速、制动系统。
w w