电工实验指导书Ver1201111

1目录1、实验一三相负载的连接……………………………………22、实验二日光灯电路…………………………………………53、实验三单相变压器…………………………………………84、实验四三相变压器绕组始末端和连接组的判别…………125、实验五三相鼠笼式异步电动机正反转控制………………166、实验六三相鼠笼式异步电动机的能耗制动控制…………207、实验七三相鼠笼式异步电动机Y－△降压起动控制……238、实验八三相异步电动机顺序控制………………………272实验一三相负载的连接一、实验目的1.掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。2.充分理解三相四线供电系统中中线的作用。二、原理说明1.三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称△接)。当三相对称负载作Y形联接时，线电压UL是相电压Up的3倍。线电流IL等于相电流Ip，即UL＝PU3，IL＝Ip在这种情况下，流过中线的电流I0＝0，所以可以省去中线。当对称三相负载作△形联接时，有IL＝3Ip，UL＝Up。2.不对称三相负载作Y联接时,必须采用三相四线制接法，即Yo接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相相电压维持对称不变。倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0接法。3.当不对称负载作△接时，IL≠3Ip，但只要电源的线电压UL对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。三、实验设备天煌教仪DGJ-2型电工技术实验装置。序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0～500V1D332交流电流表0～5A1D323万用表1自备4三相自耦调压器1DG015三相灯组负载220V，15W白炽灯9DG086电门插座3DG09四、实验内容1.三相负载星形联接（三相四线制供电）按图1-1线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源。将三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置（即逆时针旋到底）。经指导教师检查合格后，方可开启实验台电源，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，并按下述内容完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压。将所测得的数据记入表1-1中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。3图1-1表1-1测量数据实验内容（负载情况）开灯盏数线电流（A）线电压（V）相电压（V）中线电流IN(A)中点电压UNN’(V)A相B相C相IAIBICUABUBCUCAUAN'ANUUBNUCNY0接平衡负载333Y接平衡负载333Y0接不平衡负载123Y接不平衡负载123Y0接B相断开13Y接B相断开13Y接B相短路132.负载三角形联接（三相三线制供电）按图1-2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使其输出线电压为220V，并按表1-2的内容进行测试。图1-2表1-2测量数据负载情况开灯盏数线电压=相电压（V）线电流（A）相电流（A）A-B相B-C相C-A相UABUBCUCAIAIBICIABIBCICA三相平衡333三相不平衡1230380V380V380VQSFU380V4五、实验注意事项1.本实验采用三相交流市电，线电压为380V，应穿绝缘鞋进实验室。实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。2.每次接线完毕，同组同学应自查一遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。3.星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。4．为避免烧坏灯泡，DG08实验挂箱内设有过压保护装置。当任一相电压＞245~250V时，即声光报警并跳闸。因此，在做Y接不平衡负载或缺相实验时，所加线电压应以最高相电压＜240V为宜。六、预习思考题1.三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？2.复习三相交流电路有关内容，试分析三相星形联接不对称负载在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？3.本次实验中为什么要通过三相调压器将380V的市电线电压降为220V的线电压使用？七、实验报告1.用实验测得的数据验证对称三相电路中的3关系。2.用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。3.不对称三角形联接的负载，能否正常工作？实验是否能证明这一点？4.根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。5.心得体会及其他。5实验二日光灯电路一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。2.掌握日光灯线路的接线。3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。二、原理说明图2-11.在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即ΣI＝0和ΣU＝0。2.图2-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下，UR与UC保持有90º的相位差，即当图2-2R阻值改变时，UR的相量轨迹是一个半园。U、UC与UR三者形成一个直角形的电压三角形，如图2-2所示。R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。3.日光灯线路如图2-3所示，图中A是日光灯管，L是镇流器，S是启辉器，图2-3C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。三、实验设备天煌教仪DGJ-2型电工技术实验装置。四、实验内容1.按图2-1接线。R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V。经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V。记录U、UR、序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0～450V1D332交流电流表０～5A1D323功率表1D344自耦调压器1DG015镇流器、启辉器与40W灯管配用各1DG096日光灯灯管40W1屏内7电容器1μF,2.2μF,4.7μF/500V各1DG098白炽灯及灯座220V，15W1~3DG089电流插座3DG09220VLSAC图17-3URjXcUcURIURUUcIφֹ6UC值在表2-1中，验证电压三角形关系。表2-12.日光灯线路接线与测量。图2-4按图2-4接线。经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，将三个表的指示值纪录在表2-2中。然后将电压调至220V，测量功率P，电流I，电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。表2-2测量数值计算值P(W)CosφI(A)U(V)UL(V)UA(V)r(Ω)Cosφ启辉值正常工作值3.并联电路──电路功率因数的改善。按图2-5组成实验线路。经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V，记录功率表、电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。数据记入表2-3中。测量值计算值U（V）UR（V）UC（V）U’（与UR，UC组成Rt△）（U’=22CRUU）△U=U’－U（V）△U/U（%）VWA**220ViLr,Lici7图2-5表2-3电容值测量数值计算值(μF)P(W)COSφU(V)I（A）IL(A)IC(A)I’(A)Cosφ012.24.7五、实验注意事项1.本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。2.功率表要正确接入电路。3.线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好。六、预习思考题1.参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。2.在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（DG09实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做一下试验。）或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？3.为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？4.提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并的电容器是否越大越好？七、实验报告1.完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。2.根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律。3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。4.装接日光灯线路的心得体会及其他。8实验三单相变压器一、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.如何用实验方法测大学定变压器的铁耗及铜耗？三、实验设备浙江大学方圆科技产业有限公司DTSZ-2型电机拖动实验系统序号名称型号与规格数量备注1三相交流电源220V1DT01B2单相变压器220V/55V1DT413交流电压表0~500V1DT154交流电流表0~5A1DT155功率表0~500V,0~5A1DT166可调电阻90Ω3DT21四、实验项目1.空载实验测取空载特性UO=f(IO)，PO=f(UO)。2.短路实验测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(UK)。3.负载实验纯电阻负载保持U1=UIN，cosΦ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。五、实验线路及操作步骤1.空载实验实验线路如图3-1所示，被试变压器选用三组芯式变压器，实验用其中的一相，其额图3—1空载实验接线图定容量PN=150W，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.394/1.576A。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（仪表自动切换量程则无需选择），将电源控VWAVUVW三相交流可调电源axAX**9制屏的交流电源调压旋钮调到输出电压为零的位置，按下“接通”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=1.2UN，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5组数据，记录于表3—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比，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）COSΦ01662603UN=55452550平均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1.1IN为止，在0.5～1.1IN范围内测取变压器的UK、IK、PK，共取5组数据记录于表3—2中，其中I=IK的点必测。并记下实验时周围环境温度θ（℃）。图3—2短路实验接线图VWAUVW三相交流可调电源AXax**10表3—2序号实验数据参考数据UK（V）IK（A）PK（W）θ（℃）IK（A）10.433420.41373IN=0.39440.374350.3546平均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，低压线圈接到负载电阻RL上。实验部件RL选用90Ω电阻箱，功率表最好采用功率和功率因数一起测量仪表。（1）纯电阻负载接通电源前，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，按下接通交流电源的按钮，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=U1N，在保持U1=U1N的条件下，逐渐增加负载电流，即减少负载电阻RL（两个90Ω串联）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、电流I2和功率P2，共取5组数据，记录于表3—3中，其中I2=0和I2N两点必测。图3—3负载实验