第一篇：仅供参考-电机学试卷
三、单选题（每题只有一个答案是正确的，请将正确答案的标号填入括号里，每小题2分，共12分）
1.直流电动机接成并励方式时，电动机的输入电流I、电枢电流Ia和励磁电流If三者之间的关系为。（）
A I=If+IaBIa=I+IfCIa=I=IfDIf=I+Ia
2.一台正在运行的并励电动机，其转速为1450转/分，现将其停下，用改变励磁绕组的极性来改变电机的转向（其他条件不变），则此时反转的转速将。
A大于1450转/分B小于1450转/分 C等于1450转/分D无法判断
3.一台串励电动机和一台并励电动机，额定电流与额定转矩相等，若起动时它们的电流也相等，则串励电动机的起动转矩并励电动机的起动转矩。
A等于B大于C小于D小于或等于
4.在直流并励发电机自励建压过程中，发现接在电枢两端的电压表的读数有
减小现象，最后为零，这说明。
A励磁回路电阻太小B 励磁回路电阻太大
C没有剩磁或剩磁太弱D 电枢绕组与励磁绕组建立的磁场极性相反
5.同步电机的直轴瞬态电抗直轴同步电抗。
A大于或等于B大于C 小于D小于或等于
6.同步电机三相突然短路时。
A 三相短路电流的稳态值中，除了周期性分量外，还含有非周期性分量
B 三相短路电流的每相瞬态电流中一定都含有非周期分量
C 三相短路电流的每相瞬态电流中不含有非周期分量
D 三相短路电流的每相瞬态电流中不一定都含有非周期分量
四、多选题（请将所有正确答案的标号填入括号里，每小题3分，共18分）
1.负载时直流电机的气隙磁场包括
A定子绕组电流产生的主磁场B定子绕组电流产生的漏磁场C电枢绕组电流产生漏磁场D电枢绕组电流产生电枢反应磁场
2.直流电动机调速的方法包括
A改变电动机电压的极性B调节电枢电压的大小C调节电枢电路中串联的可变电阻 D调节励磁电路中串联的可变电阻
3.并励直流电机的损耗包括
A定子绕组和转子绕组的铜耗B定子铁心的铁耗C机械损耗和杂散损耗D转子铁心的铁耗
4.并励直流发电机，转速升高时，保持励磁电流不变，发电机所带负载电阻也保持不变，则。
A励磁回路电阻增加B发电机输出电压增加C发电机电枢电流增加D定子绕组的铜耗增加
5.在相坐标表示的三相感应电机的磁链方程中，A定子绕组和转子绕组的自感 B三相定子绕组之间的互感C三相转子绕组之间的互感D定子绕组与转子绕组之间的互感
6.同步发电机单相短路（另外两相开路）稳态时，A定子短路电流含有基波分量和一系列3次、5次…等奇次谐波B定子短路电流含有基波分量和除3的倍数次外的一系列奇次谐波C转子电流中含有直流励磁分量和一系列的偶次谐波D转子电流中含有直流励磁分量和除3的倍数次外的一系列奇次谐波
答案
三、单选题（每题只有一个答案是正确的，请将正确答案的标号填入括号里，每小题2分，共12分）
1.A2.C3.B4.D5.C6.D
四、多选题（请将所有正确答案的标号填入括号里，每小题3分，共18分）
1.A，D2.B，C，D3.A，C，D4.A，B，C，D5.A，B，C6.A，C
5.电机学（II）试题之参考答案
华南理工大学电力学院电力系2005年11月
二、填空题（每空1分，共15分）
1.在列写电机磁链方程时，采用电动机定则时，正向的电流产生（正）向的磁链。
2.对于直流发电机，电刷顺着转子旋转方向移动，电枢反应的直轴分量起
（去）磁作用。
3.从大小上看，他励直流发电机的短路电流（很大），并励直流发电机的短路电流（小）。
4.ABC坐标系到dq0坐标系的变换，就是把定子A、B、C三相绕组轴线上的三相物理量进行线性组合，得到固定在转子上的d、q轴线上的物理量（外加
一个0轴上的物理量）。在具体操作上，就是将A、B、C三相的物理量，投
影到d轴（或ｑ轴）并相加，取其（2/3）倍，作为d轴（或q轴）的物
理量；将A、B、C三相的物理量直接相加，取其（1/3）倍，作为零轴物
理量。
5.同步电机动态分析时，定子标幺值的三个自由选择的物理量基准分别是（定子绕组相电压、相电流、时间或频率）。
6.在dq0坐标系中，列写同步电机标幺值的动态方程时，为了使定、转子间互感的标幺值可逆，在定、转子容量标幺值的选择上，应该满足（定子绕组容量基准等于转子绕组容量基准），用公式表示即（3IbUb=2IfbUfb）。
7.在同步电机动态分析中，转子电流的标幺值往往采用所谓Xad基准，它是
指：（转子励磁绕组中通转子基准电流，在定子绕组中产生的互感磁链，恰好等于当定子绕组通大小为定子基准电流的直轴电流时，所产生的电枢反应磁链）。
8.无阻尼绕组的同步发电机，发生忽然三相对称短路时，转子励磁绕组的电
流包括：稳定的直流分量；瞬变衰减的直流分量，其时间常数为（T’d）；
衰减的周期分量，其时间常数为（Ta）。
9.同步电机忽然短路时，励磁绕组具有屏蔽电枢反应磁通进入主极磁路的作
用，等效于电枢反应电抗的减小，这时的直轴电抗称为（直轴瞬态电抗）。
当存在直轴阻尼绕组时，阻尼绕组同样具有屏蔽电枢反应磁通进入主极磁路的作用，因此等效的电枢反应电抗更小，同时考虑阻尼绕组和励磁绕组作用
时的直轴电抗，称为（直轴超瞬态电抗）。
10.变压器过电压可分为（操作过电压）、大气过电压等两种。
三、多项选择题（勾出正确答案，编号填入括号，共30分）
1.关于凸极同步发电机短路，正确的论述有（ABCD）。
(A)正序阻抗是固定的；
(B)不对称短路时，负序阻抗本质上是周期变化的；
(C)忽然短路电流大于稳定短路电流；
(D)对称短路时，电流为直轴去磁；
2.在感应电动机的正序、负序两个等效电路中，负序等效电路中的转差率s-
同正序等效电路中的转差率s+的关系为（AD）。
(A)s->s+(B)s-+
(C)s-=s+(D)s-=2-s+
3.关于对称分量变换、dq0、MT0、120变换，正确的说法有（AC）。
(A)对称分量变换前后的物理量为相量；
(B)dq0变换为相量变换；
(C)对称分量变换、120变换具有相同的变换矩阵；
(D)MT0变换专用于同步电机分析。
4.dq0坐标系到ABC坐标系的变换，就是先将d、q轴的物理量，投影到A相
（或B相或C相）并相加，再（A），作为A相（或B相或C相）的物理量。
(A)直接加上0轴的物理量；
(C)加上0轴的物理量的2/3；(B)加上0轴的物理量的1/3；(D)加上0轴的物理量在该相的投影。
5.感应电机多为隐极，关于其有关电感的论述，正确的有（ABCD）。
(A)定子两相间的互感不随时间变化；(B)定子自感不随时间变化；
(C)转子两相间的互感不随时间变化；(D)转子自感不随时间变化；
(E)定、转子之间任何两相的互感不随时间变化。
6.对于凸极同步电机，关于其有关电感的论述，正确的有（ABC）。
(A)定子两相之间的互感是时变的；(B)定子自感是时变的；
(C)定、转子间的互感是时变的；(D)转子自感是时变的；
7.转子无阻尼绕组的同步发电机，发生忽然三相对称短路时，关于定子短路
电流各分量，正确的论述有（ABDE）。
(A)存在稳定的周期分量；
(B)存在瞬态衰减的周期分量，时间常数为Td’；
(C)存在超瞬态衰减的周期分量，时间常数Td”；
(D)存在衰减的非周期分量，时间常数为Ta；
(E)存在衰减的二次谐波分量，时间常数为Ta。
8.在单相变压器空载接入电网的瞬变过程中，正确的论述有（ABC）。
(A)主磁通、励磁电流都经历一个瞬变过程；
(B)主磁通由稳态分量和瞬变分量组成(C)根据磁链不能突变原则，最坏情况下，最大主磁通可达稳态时的约２倍；
(D)因电感电路的电流不能突变，最坏情况下，最大电流可达稳态时的约２倍。
9.关于变压器空载接入电网，正确的论述有（AC）。
(A)小型变压器电阻较大，电感小，时间常数小，瞬态时间短，可直接入网；
(B)小型变压器电阻较小，电感大，时间常数大，瞬态时间长，不可直接入网；
(C)大型变压器电阻小，电感大，时间常数大，瞬态时间长，往往经电阻入网，后再切除电阻；
(D)大型变压器电阻大，电感小，时间常数小，瞬态时间短，可直接入网。
10.单相变压器空载，二次侧忽然短路时，正确的论述有（ACD）。
(A)短路电流经历一个瞬态过程；(B)主磁通经历一个瞬态过程；
(C)短路电流包括稳态短路电流分量和衰减的瞬态分量两个部分；
(D)因电感回路电流不能突变，最坏情况下，最大短路电流可达稳定短路电流的约２倍。
11.变压器忽然短路时，对漏磁场、绕组受的电磁力，正确论述有（AC）。
(A)漏磁场轴向分量大于径向分量；(B)电磁力轴向分量大于径向分量；
(C)轴向电磁力的破坏作用大；(D)径向电磁力破坏作用大。12.关于变压器承受大气过电压，正确的论述有（ABCD）。
(A)电压数值大，作用时间短，等效于给变压器施加高频高压；
(B)在动态分析时，主要考虑高压侧绕组的对地电容和匝间电容；
(C)在动态过程的初始阶段，绕组电感可以认为是开路的；
(D)低压侧绕组因靠近铁心，对地电容大，可以认为是接地短路的。
13.变压器承受大气过电压时，正确的论述有（BDE）。
(A)高压侧绕组各匝的对地电容越大，则各匝间承受电压越均匀；
(B)高压侧绕组雷电进入的一端（首端或尾端），匝间承受的初始电压最大；
(C)绕组匝间电容越小，越有利于变压器的绕组保护；
(D)加强高压绕组绝缘可以保护变压器；
(E)加强绕组首端、尾端的匝间绝缘可以保护变压器。
14.负载时直流电机的气隙磁场包括（ABCD）。
(A)定子绕组电流产生的主磁场；(B)定子绕组电流产生的漏磁场；
(C)电枢绕组电流产生漏磁场；(D)电枢绕组电流产生电枢反应磁场。
15.并励直流电机的损耗包括（ACD）。
(A)定子绕组和转子绕组的铜耗；(B)定子铁心的铁耗；
(C)机械损耗和杂散损耗；(D)转子铁心的铁耗。
第二篇：电机学小结
磁路小结
1、磁路的基本定律
安培环路定律、磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫第一定律、磁路的基尔霍夫第二定律，注意此路和电路的类比关系
2、铁磁材料的特性
铁磁材料的磁化曲线，铁磁材料置于交变磁场中会产生磁滞损耗和涡流损耗，通称为铁损耗。
直流电机小结
1、直流电机的结构及工作原理
双边励磁，电磁感应定律和电磁力定律。
2、励磁方式
在研究电机时是按照不同励磁方式进行分析。
3、直流电机的电枢绕组，重点掌握单叠绕组的主要特点及展开图。
4、直流电机的电枢反应
什么叫电枢反应？其结果是什么？
5、电枢电势和电磁转矩 两个计算公式
6、直流电机的基本方程
电压方程、转矩方程、功率方程（注意发电机和电动机的不同）
7、直流发电机的运行特性
空载特性，理解并励发电机的自励条件；外特性、调整特性、效率特性。
8、直流电动机的运行特性
运行特性包括转速——转矩特性（机械特性）及工作特性（三条曲线）； 直流电动机的启动调速和制动。
9、换向
元件电流改变方向的过程称为换向，如换向元件中电势为零，电流按照直线规律变化为直线换向，但实际换向过程中存在两个电势使得换向不良，最有效的方法是装设换向极。
变压器小结
1、变压器是一种静止的器件，一、二次测绕组通过交变的磁场联系起来，利用电磁感应关系实现能量变换，根据变压器内磁场的具体分布和所起作用的不同，分为主磁通和漏磁通。
2、变压器中即有磁路问题又有电路问题，为了把磁场问题转化为电路问题引入电路参数，为了简化计算并得出一、二次测有电的联系的等效电路，引入折算的方法。
3、基本方程式、等效电路和相量图，等效电路中参数的测取。
4、电压调整率和外特性，效率、最大效率。
uI(RKcos2XKsin2)100%1pfEpcuSNcos2pfEpcu
5、变压器的并联运行，三个条件，联结组号必须一致
6、三相变压器，磁路系统，电路系统及对电势波形的影响。
交流绕组及其电动式和磁动势小结
1、交流绕组的构成。
2、交流电机绕组与磁场产生周期性相对运动时，在交流绕组中就会感应出交流电势，其频率为 PnPnsf6060E14.44fNkW112pqNC(双层）aN:每相每条支路串联的匝数。NpqNC(单层）a：：每极磁通量kW1：基波绕组因数，kW1Qq2pmp3600Qqsiny102kp1kd1sin90qsin2
3、当磁场为非正弦时，交流绕组中除感应基波电势外，还有一系列高次谐波电动势，消除高次谐波电动势的方法（采用短距、分布和斜槽的方法）。
4、单相绕组产生的磁势为脉振磁势，其特点是波形的空间位置不变，波幅随时间按正弦规律变化，脉振磁势可以分解为两个旋转磁势。
5、对称三相绕组中通入对称三相交流电流时产生圆形旋转磁势，不对称电流时产生椭圆形旋转磁势。
感应电机的稳态分析
1、感应电动机的工作原理，异步运行，转差率的推出及三种运行状态，感应电动机是单边励磁的电机，定、转子之间没有电的联系，定、转子绕组通过磁场进行能量转换，根据电机内磁场的具体分布和所起作用的不同，分为主磁通和漏磁通。
2、与变压器比较，为得到有电的联系的等效率电路应进行频率和绕组的归算，变压器是集中绕组，绕组因数为1，感应电机绕组往往采用分布和短距。
3、基本方程式、等效电路和相量图，是分析电动机运行的三种不同的方法，它们之间是统一的，等效电路中参数的测取（分离铁耗和机械耗）。
4、感应电动机的功率和转转矩方程，功率流程图，pcu2SPeP(1S)Pe
5、感应电动机的转矩转差率曲线，即机械特性，临界转差率Sm、最大转矩Tmax、起动转矩Tst，人为机械特性。
6、感应电动机的起动，直接启动，以及常用的启动方法
7、感应电动机的调速。
8、单相感应电动机。
小结
1、空载特性E0f(If)与电机磁化曲线0f(Ff)之差比例常数利用它可求同步电机的有关参数和其它特性曲线
2、对称负载时的电枢反应
3、同步电抗是同步电机中的重要参数，其大小对同步电机的性能有很大影响xsxax凸极电机xdxadxxqxaqx同步电抗的大小与磁路的饱和程度有关
4、隐极和凸极式同步电机的电压平衡方程式及相量图发电机、电动机（过励、欠励）
5、发电机的功率方程及功角特性
6、参数的测定
7、发电机的并联运行有功调节、无功调节
8、发电机的基本运行特性空载特性短路特性外特性调整特性效率特性I0时，U0E0f(If）U0时，IKf(If)If常数，cos常数时，Uf（I）U常数，cos常数时，Iff（I）UUN，cos常数时，(P2)短路比KC和电压调整率是同步发电机运行时的重要参数
9、不对称运行采用对称分量法分析 电机学网站：
http://202.194.199.225/new/dianji/index.htm
第三篇：电机学教学大纲
电机学教学大纲
（一）正文
一、本课程的教学内容及教学时数分配（理论课共74学时）
第一章 导论（2学时）
1、基本内容
1.1电机的发热与温升 1.2电机常用绝缘材料 1.3电机冷却及机壳防护 1.4电机的额定值与定额 1.5导磁材料与铁磁材料 1.6磁路计算的原理与方法 1.7电机学的性质、任务
2、基本要求
2.1了解电机的发热的原因、温升的定义及测量方法 2.2认识绝缘材料的六个等级
2.3了解电机冷却介质、冷却方式及机壳防护形式 2.4掌握电机的额定值与定额
2.5了解导磁材料与铁磁材料 2.6掌握磁路计算的原理与方法
3、重点
掌握电机的额定值与定额、磁路计算的原理与方法
4、难点
磁路计算的原理与方法
第二章 直流电机（共12学时）
1、基本内容
1.1直流电机的工作原理、基本结构、额定值 1.2电枢绕组---单叠绕组
1.3直流电机的磁场---直流电机空载时的磁场及磁化曲线、电枢磁动势和磁场、电枢反应、感应电动势、电磁转矩
1.4直流电动机的基本特性---基本（电势、功率和转矩）方程、工作特性、机械特性 1.5直流电力传动----起动、调速、制动 1.6直流电机的换相（简述）
1.7特殊用途直流电机---直流伺服电动机、直流测速发电机、其它直流电机 1.8电机的发热与冷却
2、基本要求
2.1了解直流电机的分类、掌握直流电机的工作原理、基本结构、额定值 2.2了解电枢绕组的基本特点、能绘制单叠绕组展开图 2.3掌握电枢反应的分类及性质、会进行感应电动势、电磁转矩的计算 2.4掌握电势、功率和转矩平衡方程式 2.5懂得直流电动机的工作特性 2.6掌握起动、调速、制动方法
2.7了解直流伺服电动机、直流测速发电机的结构、原理、应用
3、重点
3.1直流电机分类、直流电机的工作原理、基本结构、额定值 3.2电枢反应、感应电动势、电磁转矩 3.3电势、功率和转矩平衡方程式 3.4直流电动机的工作特性 3.5起动、调速、制动方法
4、难点
4.1基本结构
4.2直流绕组的构成
4.3电枢磁动势和磁场，电枢反应及其影响 4.4起动、调速、制动物理过程 4.5换相
第三章 变压器（16学时）
1、基本内容
1.1变压器的分类、基本结构、额定值
1.2变压器空载运行---电磁过程与正向惯例、平衡方程、等效电路 1.3负载运行分析---磁动势及电压平衡方程、绕组折算、相量图 1.4等效电路 1.5参数测定 1.6标么值 1.7运行特性
1.8三相变压器的磁路系统、电路系统与联接组、电动势波形 1.9并联运行
1.10不对称运行（简述）---对称分量法、单相负载运行与中点移动
1.11变压器的瞬变过程---空载合闸时的瞬变过程、二次侧突然短路时的瞬变过程 1.12三绕组变压器 1.13自耦变压器 1.14互感器
2、基本要求
2.1掌握变压器的分类、基本工作原理及结构、额定值的定义（额定电压及额定电流均指线值）2.2懂得变压器运行的电磁过程与正向惯例相关知识 2.3掌握空载和负载运行分析方法 2.4掌握其等效电路
2.5掌握利用空载、短路试验进行参数测定的基本方法 2.6学会用标么值表示各物理量 2.7掌握其运行特性、电压调整率的概念及计算 2.8掌握三相变压器两类磁路系统、电路系统与联接组 2.9学会分析不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响 2.10空载合闸电流及突然短路电流最大值的大小
2.11掌握变压器理想并联运行的条件及非理想条件下并联运行的有关计算
2.12掌握Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、相关计算及中点移动的产生原因和大小 2.13掌握三绕组变压器的绕组排列、基本方程、等效电路及折算法、了解自耦变压器有关知识
3、重点
3.1工作原理、主要结构、额定值
3.2空载和负载运行分析---等效电路、参数测定、标么值 3.3运行特性
3.4三相变压器两电路系统与联接组
3.5不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响
3.6变压器理想并联运行的条件及非理想条件下并联运行的有关计算
3.7 Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、相关计算及中点移动的产生原因和大小 3.8三绕组变压器的绕组排列、基本方程、等效电路及折算法
4、难点
4.1工作原理、主要结构
4.2负载运行分析时各电磁物理量之间的关系，磁势平衡的概念 4.3一二次侧之间的折算
4.4不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响、非理想条件下并联运行有关计算 4.5Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、零序阻抗分析 4.6三绕组变压器的基本方程、等效电路及折算法
第四章 交流绕组及其电动势（6学时）
1、基本内容
1.1交流绕组的基本要求和分类、槽电势星形图 1.2三相双层(叠)绕组 1.3绕组电动势---节距系数、分布系数和绕组系数 1.4电动势谐波及其削弱方法
1.5单相绕组的脉振磁动势---脉振磁动势 1.6三相绕组的基波合成磁动势---旋转磁动势 1.7圆形和椭圆形旋转磁动势 1.8谐波磁动势
1.9交流电机的主磁场、漏磁场
2、基本要求
2.1了解交流绕组的基本要求和分类、能绘制槽电势星形图 2.2学会绘制三相双层叠绕组的绕组展开图
2.3掌握节距系数、分布系数和绕组系数的物理意义，会计算绕组电动势 2.4了解交流绕组电动势谐波及其削弱方法 2.5掌握单相绕组脉振磁动势的性质及大小 2.6掌握三相绕组的旋转磁动势的性质及大小 2.7了解三相绕组合成磁动势高次谐波的特点
2.8会判别交流绕组产生的磁动势性质---脉振、圆形、椭圆形中哪一种
3、重点
3.1槽电势星形图 3.2三相双层叠绕组
3.3节距系数、分布系数和绕组系数 3.4电动势谐波及其削弱方法 3.5单相绕组的脉振磁动势 3.6三相绕组的旋转磁动势 3.7圆形和椭圆形旋转磁动势
4、难点
4.1槽电势星形图、电动势谐波及其削弱方法 4.2单相绕组的脉振磁动势
4.3推导电势、磁势的计算公式，绘制并解释磁势波形图 4.4三相绕组合成磁动势的高次谐波、圆形和椭圆形旋转磁动势
第五章 异步电机（16学时）
1、基本内容
1.1异步电机的类型、基本结构 1.2基本工作原理 1.3额定值
1.4转子静止时的异步电机---磁场与电抗 1.5转子旋转时的异步电机及等效电路、参数计算 1.6等效电路的简化 1.7参数测定
1.8感应电动机的功率、功率和转矩平衡方程式 1.9电磁转矩 1.10工作特性
1.11异步电动机的起动---起动过程、起动方法、深槽式和双笼感应电动机 4
1.12异步电动机制动 1.13异步电动机调速
1.14感应电动机在不对称电压下的运行分析及单相感应电动机 1.15特种异步电机---交流伺服电动机、交流测速发电机
2、基本要求
2.1了解其主要结构、掌握感应电机的基本原理、额定值了解其主要结构 2.2 掌握感应电动机转子不动与转子旋转时绕组的相电势和平衡方程 2.3掌握负载运行时的等效电路
2.4掌握感应电动机的功率分布及功率和转矩平衡方程式
2.5掌握感应电动机的T=f(s)曲线，会求取起动电磁转矩、最大电磁转矩 2.6学习其工作特性
2.7掌握感应电动机参数测定方法
2.8掌握感应电动机的起动过程、起动方法、掌握深槽式和双笼感应电动机的起动性能2.9了解其制动方法 2.10掌握调速方法
2.11了解感应电动机在不对称电压下的运行分析方法 2.12掌握单相感应电动机的种类及起动方法
2.13掌握交流伺服电动机、交流测速发电机的结构及工作原理
3、重点
3.1感应电机的基本原理、额定值
3.2感应电动机转子不动与转子旋转时运行分析方法、等效电路 3.3感应电动机的功率、功率和转矩平衡方程式 3.4电磁转矩 3.5工作特性
3.6感应电动机的起动过程、起动方法 3.7电动机调速方法
3.8单相感应电动机的种类及起动方法
4、难点
4.1主要结构
4.2频率折算、等值电路及其参数 4.3电磁转矩计算
4.4附加转矩及其对起动的影响
4.5感应电动机在不对称电压下的运行分析方法
第六章 同步电机（20学时）
1、基本内容
1.1概述---基本结构、励磁方式、冷却方式、额定值
1.2运行原理---空载运行分析、电枢反应、负载运行、平衡方程式、等效电路、矢量图 1.3运行特性---空载特性、短路特性、零功率因素特性、外特性、稳态参数测定
1.4并联运行---并联运行条件和方法、并联运行时有功功率调节和静态稳定、无功功率的调节和V形曲线、两台容量相近的同步发电机的并联运行
1.5同步电动机和调相机---同步电动机的相量图、基本方程、功角特性、无功功率的调节、起动方法、同步调相机
1.6同步发电机不对称运行---稳定短路、参数测量、电机的影响 1.7突然短路---突然短路电流的特点、计算、对电机的影响 1.8特殊同步电机--磁阻同步电动机、步进电动机
2、基本要求
2.1认识其基本结构、掌握其基本工作原理 2.2学习其主要额定值
2.3掌握保梯电抗、直轴饱和电抗 2.4掌握电压调整率、调整特性 2.5掌握稳态参数测定方法
2.6掌握同步发电机的空载运行时的磁场、电动势及空载特性 2.7掌握对称负载时的电枢反应性质
2.8掌握隐极同步发电机的不饱和及饱和负载运行时的相量图、等效电路图 2.9掌握凸极同步发电机磁动势换算方法、波形系数、电枢反应系数的定义 2.10掌握凸极同步发电机的负载运行的相量图
2.11掌握同步发电机的空载特性、短路特性、直轴不饱和电抗的计算、短路比的定义 2.12掌握由零功率因数特性、空载特性确定定子相漏抗及直轴电枢磁动势的方法 2.13懂得电压调整率的计算方法
2.14学会用转差法进行同步发电机稳态参数测定 2.15掌握同步发电机的功率和转矩平衡方程式 2.16掌握同步发电机功角特性 2.17学会其投入并联运行的条件和方法
2.18掌握并联运行时有功功率的调节方法、静态稳定条件及静态过载倍数的定义 2.19无功功率的调节和V形曲线
2.20了解两台容量相近发电机并联运行的功率调节方法 2.21掌握同步电机发电机、调相机、电动机三种运行状态
2.22了解同步电动机的相量图、基本方程、功角特性、调节同步电动机功率因数的方法、懂得其起动方法 2.23了解同步调相机的用途
2.24掌握不同稳定短路情况下短路电流的大小关系 2.25了解负序、零序参数的测量方法、了解不对称运行对电机的影响 2.26会计算突然短路时最大冲击电流了解突然短路对电机的影响 2.27了解磁阻同步电动机的原理及结构、掌握步进电动机的原理、结构
3、重点
3.1基本结构及额定值
3.2 同步发电机的空载运行分析电动势及空载特性 3.3对称负载时的电枢反应性质
3.4隐极同步发电机的负载运行分析相量图、等效电路图 3.5电枢反应系数的定义
3.6凸极同步发电机的负载运行相量图
3.7同步发电机的空载特性、短路特性、直轴不饱和电抗 3.8零功率因素特性、保梯电抗、直轴饱和电抗 3.9电压调整率的定义及计算
3.10同步发电机的功率和转矩平衡方程式 3.11同步发电机的电磁功率和功角特性
3.12投入并联运行的条件和方法、并联运行时有功功率的调节和静态稳定 3.13无功功率的调节和V形曲线
3.14同步电机的三种运行状态、同步电动机无功功率的调节、同步调相机用途 3.15不同稳定短路情况下短路电流的大小关系 3.16突然短路时最大冲击电流的计算 3.17步进电动机
4、难点 4.1基本结构
4.2凸极同步发电机的双反应理论，用方程式、相量图进行复数计算 4.3直轴饱和电抗的求取、用转差法进行同步发电机稳态参数测
4.4并联运行时有功功率的调节和静态稳定、无功功率的调节和V形曲线、4.5同步电机的三种运行状态 4.6负序、零序参数的测量方法 4.6突然短路时的物理过程分析
教材外的补充内容：异步电机变频调速系统； 异步电机矢量变换控制等（4学时）
二、本课程的实验及实物模型参观（14学时）
实验一 并励直流电动机的工作特性和调速特性（2学时）实验二 单相变压器的空载、短路与负载特性（2学时）实验三 三相变压器的极性和联结组（2学时）实验四 三相异步电动机的起动和调速（2学时）实验五 三相同步发电机的运行特性（3学时）实验六 三相同步发电机的并联运行（3学时）
三、实习及作业
由于专业课时压缩，教师可组织利用课余时间到工厂进行短时实习；作业以教科书上为主。
四、本课程的教材及参考书
教 材： 《电机学》 辜承林陈乔夫编 华中理工大学出版社 参考书： 《电机学》（上、下）许实章编 华中科技大学出版社
《电机与拖动机础》，李发海编著，清华大学出版社
《电机学》，丛望主编，哈尔滨工程大学出版社
五、有关教学设备
①浙江大学电器设备厂生产的电机系统实验装置 ②杭州天煌电器设备厂生产的电机与电气技术实验装置 ③希望能尽快采购一些变频调速、电机综合实验设备
（二）说明
一、教学对象
适用于电气工程及其自动化全日制本科专业
二、总学时
本课程共90学时，其中理论课共计76学时间，实验课、实物模型参观共14学时。
三、总学分
本课程共5.5个学分。
四、教学目的
电机学是电气工程及其自动化专业一门重要的专业基础课，是在专业课程之先开出的一门课程。其教学目的是使学生在学完本课程后，能比较全面的掌握变压器、同步机、异步机、直流机的基本结构及其运行原理；熟练掌握“四大机”的电磁基本理论及其分析方法，并能有效地应用方程式组、等值电路和相量图等工具，分析并解决有关电机学的实际问题；掌握一些电机控制基本知识，以利于后续专业课程的学习。
五、教学要求
1、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）的主要结构、运行原理。
2、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）内部电磁关系、参数，会进行参数计算（主要为稳态参数、有名值与标么值）。
3、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）的等效电路与折算、相量图、额定值、电势平衡方程式、功率和转矩平衡方程式，运用电路分析的方法进行运行分析和相关计算（对称运行计算、手算与采用计算机计算）。
4、掌握电力变压器绕组联结组、运行特性，了解三绕组变压器、自耦变压器的特点。
5、了解交流电机绕组的构成原理，掌握交流电机绕组电势、磁势的计算，明确脉振磁场以及旋转磁场产生的条件及特性。
6、了解同步发电机有功功率及无功功率的调节；了解同步电动机的特点。
7、掌握交流电动机、直流电动机的起动、调速方法及其计算，了解单相异步电动机。
8、了解提高电机效率及降低噪声的措施、微特电机的原理与结构、电机控制的新知识。
六、教学内容的重点
由于该大纲适应于电气工程及其自动化专业，其重点内容为变压器、同步发电机，对异步电动机、直流电动机及一些控制电机只要求了解其原理、结构及应用。
七、课程相关的主要前继、后续课程
《电路》、《电磁场》；《电力系统分析》、《发电厂电气》等
八、教学方法
理论课采用传统教学与数字化教学相结合；视情况可安排相应参观实习，加深学生对电机的感性认识；实验课尽量开设设计性、综合性实验，让学生自己动手，提高他们的实践创新能力。
九、教学内容中疑难、复杂部分处理意见
电机的不对称运行分析、突然短路分析是电机学中的难点，教师可通过多做习题、列举实际应用中的具体事例加深学生对它们的理解，有的知识可留到《电力系统分析》课程中要具体应用时再讲解。
教材上的电机结构图学生难以接受，故要让他们到电机厂进行参观实习或观看电机模型，让他们对电机结构有清楚的认识。
电机磁路是一更大难点，要求学生必须学好《电磁场》，并具有一定的空间想象能力。
十、考试方式
期末采用闭卷考试方式，考试成绩与平时作业、上课表现、实验成绩及短时实习成绩相结合得总评成绩。
第四篇：电机学实验报告
课程名称：
专 专
业：
班
级：
学
号：
学生姓名：
电气与电子信息工程学院
湖 湖 北 理 工 学 院 实验报告
实验一
直流电动机的运行特性
实验时间：
实验地点：
同组人：
一、实验目的：
1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。
2、掌握直流并励电动机的调速方法。
二、预习要点
1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果?
3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?
4、直流电动机调速及改变转向的方法。
三、实验主要仪器与设备：
序号 型
号 名
称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 台 2 DJ23 校正直流测功机 1 台 3 DJ15 直流并励电动机 1 台 4 D31 直流电压、毫安、电流表 2 件 5 D42 三相可调电阻器 1 件 6 D44 可调电阻器、电容器 1 件 7 D51 波形测试及开关板 1 件 四、实验原理 工作特性：电源电压一定，励磁电阻一定时，η、n、T em =f(P 2)的关系曲线。
（一）并励电动机 （U N
I fN 条件下）（并励电动机励磁绕组绝对不能断开）
1． 速率特性 n=f(P 2)
ea aCR I Un
转速调整率 % 1000 NNnn nn
2． 转矩特性 T em =f(P 2)
02020 2602TnPTPT T T em 3． 效率特性η=f(P 2)（75~95）% 实验原理图见图 1-1
图 1－1 直流并励电动机接线图 五、实验内容及步骤
1、实验内容：
工作特性和机械特性
保持 U=U N 和 I f =I fN 不变，测取 n、T 2、η=f（I a）、n=f（T 2）。
2、实验步骤：
（1）并励电动机的工作特性和机械特性
1）按图 1-1 接线。校正直流测功机 MG 按他励发电机连接，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。R f1 选用 D44 的 1800Ω阻值。R f2
选用 D42 的 900Ω串联 900Ω共 1800Ω阻值。R 1 用 D44 的 180Ω阻值。R 2 选用 D42 的 900Ω串联 900Ω再加900Ω并联 900Ω共 2250Ω阻值。
2）将直流并励电动机 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要求。
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 =I fN，I f2 为校正值不变，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 和校正电机的负载电流 I F。
表 1－1
U＝U N ＝
220
V
I f =I fN = 100 mA
I f2 =
81.4
mA
实验数据
I a（A）
n（r/min）
计算数据 U 2
I 2
P 2
六、实验 注 意 事 项
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。起动完毕，应将 R 1 调到最小。
七、实验数据处理和结论
成绩评定：
日
期：
实验二
直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性
实验时间：
实验地点：
同组人：
一、实验目的
了解和测定他励直流电动机在各种运转状态的机械特性 二、预习要点
1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？
2、他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？
3、他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。
三、实验项目
电动及回馈制动状态下的机械特性
四、实验方法
1、实验设备 序 号 型 号 名
称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 件 2 DJ15 直流并励电动机 1 件 3 DJ23 校正直流测功机 1 件 4 D31 直流电压、毫安、安培表 2 件 5 D41 三相可调电阻器 1 件 6 D42 三相可调电阻器 1 件 7 D44 可调电阻器、电容器 1 件 8 D51 波形测试及开关板 1 件
2、屏上挂件排列顺序
D51、D31、D42、D41、D31、D44
图
2-1 他励直流电动机机械特性测定的实验接线图
按图 2-1 接线，图中 M M 用编号为 5 DJ15 的直流并励电动机((接成他励方式))，G MG 用编号为 为 3 DJ23 的校正直流测功机，直流电压表 V V 1 1、V V 2 2 的量程为 1000V，直流电流表 A A 1 1、A A 3 3 的量程为 为 200mA，A A 2 2、A A 4 4 的量程为 5A。R R 1 1、R R 2 2、R R 3 3、及 R R 4 4 依不同的实验而选不同的阻值。
3、R 2 =0 时电动及回馈制动状态下的机械特性
(1)
R R 1 1、R R 2 2 分别选用 4 D44 的 1800 Ω和 180 Ω阻值，R R 3 3 选用 2 D42 上 4 只 900 Ω 串联共 3600 Ω阻值，R R 4 4
选用 D42 上 1800 Ω再加上 D41 上6 6 只 90 Ω 串联共 2340 Ω阻值。
(2)R 1 阻值置最小位置，R 2、R 3 及 R 4 阻值置最大位置，转速表置正向 1800r/min 量程。开关 S 1、S 2 选用 D51 挂箱上的对应开关，并将 S 1 合向 1 电源端，S 2 合向 2“短接端(见图 2-1)。
(3)开机时需检查控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“开”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查 R 2 阻值确在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机 M 起动运转。调节“电枢电源”电压为 220V；调节 R 2 阻值至零位置，调节R 3 阻值，使电流表 A 3 为 100mA。
(4)调节电动机 M 的磁场调节电阻 R 1 阻值，和电机 MG 的负载电阻 R 4 阻值(先调节D42 上 1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接)。使电动机 M 的 n=n N =1600r/min，I N =I f +I a =1.2A。此时他励直流电动机的励磁电流 I f 为额定励磁电流 I fN。保持 U=U N =220V，I f =I fN，A 3 表为 100mA。增大 R 4 阻值，直至空载(拆掉开关 S 2 的 2”上的短接线)，测取电动
机 M 在额定负载至空载范围的 n、I a，共取 8-9 组数据记录于表 2-1 中。
(5)在确定 S S 2 2 上短接线仍拆掉的情况下，把 R 4 调至零值位置(其中 D42 上 1800Ω阻值调至零值后用导线短接)，再减小 R 3 阻值，使 MG 的空载电压与电枢电源电压值接近相等(在开关 S 2 两端测)，并且极性相同，把开关 S 2 合向 1 “ 端。
(6)保持电枢电源电压 U=U N =220V，I f =I fN，调节 R 3 阻值，使阻值增加，电动机转速升高，当 A 2 表的电流值为 0A 时，此时电动机转速为理想空载转速（此时转速表量程应打向正向 3600r/min 档），继续增加 R 3 阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至转速约为 1900 r/min，测取 M 的 n、I a。共取 8～9 组数据记录于表 2-2 中。
(7)停机（先关断“电枢电源”开关，再关断“励磁电源”开关，并将开关 S 2 合向到2”端）。
表 2-1
U N =220V
I fN =
mA
I a（A）
n（r/min）
表 2-2
U N =220V
I fN =
mA I a（A）
n（r/min）
五、实验报告 根据实验数据，绘制他励直流电动机运行在第一、第二、第四象限的电动和制动状态及能耗制动状态下的机械特性 n=f(I a)(用同一座标纸绘出)。
六、思考题
1、回馈制动实验中，如何判别电动机运行在理想空载点？
2、直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变？为什么？
成绩评定：
日
期：
实验三
变压器参数测定及负载特性
实验时间：
实验地点：
同组人：
一、实验目的：
1、测定变比
2、空载实验
测取空载特性 U 0L =f(I 0L)，P 0 =f(U 0L), cosφ 0 =f(U 0L)。
3、短路实验 测取短路特性 U KL =f(I KL)，P K =f(I KL)，cosφ K =f(I KL)。
4、纯电阻负载实验
保持 U 1 =U N，cosφ 2 =1 的条件下，测取 U 2 =f(I 2)。
二、预习要点
1、如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。
2、三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？
3、如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。
4、变压器空载和短路实验时应注意哪些问题？一般电源应加在哪一方比较合适？ 三、实验主要仪器与设备：
序号 型 号 名
称 数
量 1 D33 交流电压表 1 件 2 D32 交流电流表 1 件 3 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 4 DJ11 三相心式变压器 1 件 5 D42 三相可调电阻器 1 件 6 D51 波形测试及开关板 1 件 四、实验内容及步骤 1、测定变比
DD01三相调压交流电源UVWDD01三相调压交流电源UVWabcxyzXYZABCV V U 1U 2
图 3-1 三相变压器变比实验接线图 实验线路如图 3-1 所示，被测变压器选用 DJ12 三相三线圈心式变压器，额定容量P N =152/152/152W，U N =220/63.6/55V，I N =0.4/1.38/1.6A，Y/△/Y 接法。实验时只用高、低压两组线圈,低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开”按钮，电源接通后，调节外施电压 U=0.5U N ＝27.5V 测取高、低线圈的线电压 U AB、U BC、U CA、U ab、U bc、U ca，记录于表 3-1 中。
表 3-1 高压绕组线电压(V)低压绕组线电压(V)变比(K)U AB
U ab
27.5 K ABU BC
U bcK BCU CA
U ca
27.4 K CA计算：变比 K：
caCACAbcBCBCUUK
UUK
abABABUUK
平均变比：)(31CA BC ABK K K K
2、空载实验
图 3-2 三相变压器空载实验接线图 1)将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮调到输出电压为零的位置，按下“关”按钮,在断电的条件下，按图接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。
2)按下“开”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压 U 0L =1.2U N。
3)逐次降低电源电压，在(1.2～0.2)U N 范围内，测取变压器三相线电压、线电流和功率。
4)测取数据时，其中 U 0 =U N 的点必测,且在其附近多测几组。共取数据 4-5 组记录于表 3-2 中。
DD01三相调压交流电源UVWUVWabcxyzXYZABCV 2V 1 V 3W 2W 1A 2A 1A 3****
表 3-2 序 号 实
验
数
据 计
算
数
据 U 0L(V)I 0L(A)P 0(W)U 0L
(V)I 0L
(A)P 0
(W)cosΦ 0
U ab
U bc
U ca
I a0
I b0
I c0
P 01
P 02
3、短路实验
1)将三相交流电源的输出电压调至零值。按下“关”按钮，在断电的条件下，按图2-3 接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
2)按下“开”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流I KL =1.1I N。
3)逐次降低电源电压，在 1.1～0.2I N 的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率。
图 3-3
三相变压器短路实验接线图
4)测取数据时，其中 I KL =I N 点必测，共取数据 5-6 组。记录于表 2-3 中。实验时记下周围环境温度(℃)，作为线圈的实际温度。
表 3-3
室温
℃
序 号 实
验
数
据 计
算
数
据 U KL(V)I KL(A)P K(W)U KL
(V)I KL
(A)P K
(W)cosΦ K
U AB
U BC
U CA
I AK
I BK
I CK
P K1
P K2
UVWUVWABCXYZxyzacV 2V 1 V 3W 2W 1A 2A 1A 3****
4、纯电阻负载实验
图 3-4 三相变压器负载实验接线图 1)将电源电压调至零值，按下“关”按钮，按图 3-7 接线。
变压器低压线圈接电源, ,高压线圈经开关 S S 接负载电阻 R R L L，R R L L 选用 2 D42 的 的 1800 Ω变阻器共三只，开关 S S 选用 1 D51 挂件。将负载电阻 R L 阻值调至最大，打开开关 S。
2)按下“开”按钮接通电源，调节交流电压，使变压器的输入电压 U 1 =U N。
3)在保持 U 1 =U 1N 的条件下，合上开关 S，逐次增加负载电流，从空载到额定负载范围内，测取三相变压器输出线电压和相电流。
4)测取数据时，其中 I 2 =0 和 I 2 =I N 两点必测。共取数据 7-8 组记录于表 3-4 中。
表 3-4
U 1 =U 1N =
V；
cosφ 2 =1 序号 U 2（V）
I 2（A）
U AB
U BC
U CA
U 2
I A
I B
I C
I 2
五、实验 注 意 事 项
在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。
UVWabcxyzXYZABCV V U 2 U 1A 1A 2A 3SR L
六、实验报告
1、计算变压器的变比
根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。
2、根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数
(1)绘出空载特性曲线 U 0L
=f(I 0L)，P 0 =f(U 0L)，cosφ 0 =f(U 0L)
表 3-7 中
(2)计算激磁 参数
从空载特性 曲线查出对应于 U 0L =U N 时的 I 0L 和 P 0 值，并由下式求取激磁参数。
式中 0L 000I I,3 LUU，P 0
—— 变压器空载相电压，相电流，三相空载功率（注：Y Y 接法，以后计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相电流）。
3、绘出短路特性曲线和计算短路参数
(1)绘出短路特性曲线 U KL =f(I KL)，P K =f(I KL)，cosφ K =f(I KL)式中
(2)计算短路参数
从短路特性曲线查出对应于 I KL =I N 时的 U KL 和 P K 值，并由下式算出实验环境温度θ℃caCACAbcBCBCabABABUUKUUKUUK , ,OL OLc b aLca bc abLI UPP P PI I IIU U UU3cos330002 01 000 2 2000200330m m mLLmmr Z XIUIUZIPr KL KLKKK K KCK BK AKKLCA BC ABKLI UPP P PI I IIU U UU3cos332 1
C K N KNr I P7523时的短路参数
式中
, P K —— 短路时的相电压、相电流、三相短路功率。
折算到低压方
换算到基准工作温度下的短路参数 ｒ K75 ℃ 和 Z K75 ℃，(换算方法见 3-1 内容)计算短路电压百分数
计算 I K =I N 时的短路损耗
4、根据空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器的“T”型等效电路。
5、变压器的电压变化率
(1)根据实验数据绘出 cosφ 2 =1 时的特性曲线 U 2 =f(I 2)，由特性曲线计算出 I 2 =I 2N 时的电压变化率
(2)根据实验求出的参数，算出 I 2 =I N，cosφ 2 =1 时的电压变化率“ 2 ” “"2”33K K KKLKLKKKKKKr Z XIUIUZIPr I I I,3N KL K KLKUU% 100202 20 UU Uu% 100% 100% 1007575 NK NKXNC K NKrNC K NKUX IuUr IuUZ Iu2“2”2“KXXKrrKZZKKKKKK
6、绘出被试变压器的效率特性曲线
(1)用间接法算出在 cosφ 2 =0.8 时，不同负载电流时变压器效率，记录于表 3-5 中。
表 3-5
cosφ 2 =0.8
P 0 =
W
P KN =
W I 2 * P 2(W)η 0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
式中
I* 2 P N cosφ 2 =P 2
P N 为变压器的额定容量
P KN 为变压器 I KL =I N 时的短路损耗
P 0 为变压器的 U 0L =U N 时的空载损耗
(2)计算被测变压器η=η max 时的负载系数β m。
成绩评定：
日
期：)sin cos(2 2 KX Kru u u % 100)cos1(2 *2 0 2*222 0 KN NKNP I P P IP I PKNmPP 0
实验四
变压器联结组别及极性测定
实验时间：
实验地点：
同组人：
一、实验目的：
1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。
2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。
二、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/Δ-11 改为 Y/Δ-5 联接组。
三、实验主要仪器与设备：
序号 型 号 名
称 数
量 1 D33 交流电压表 1 件 2 D32 交流电流表 1 件 3 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 4 DJ11 三相组式变压器 1 件 5 DJ12 三相心式变压器 1 件 6 D51 波形测试及开关板 1 件 屏上排列顺序
D33、D32、D34-3、DJ12、DJ11、D51
四、实验内容及步骤
1、测定极性
(1)测定相间极性
器 被测变压器选用三相心式变压器 DJ12，用其中高压和低压两组绕组，额定容量P P N N =152/152W，U U N N =220/55V，I I N N =0.4/1.6A，Y Y/Y 接法。测得阻值大的为高压绕组，用 A A、B B、C C、X X、Y Y、Z Z 标记。低压绕组标记用 a a、b b、c c、x x、y y、z z。
1)按图 4-1 接线。A A、X X 接电源的 U U、V V 两端子，Y Y、Z Z 短接。
2)接通交流电源，在绕组 A、X 间施加约 50%U N 的电压。
3)用电压表测出电压 U BY、U CZ、U BC，若 U BC =│U BY-U CZ │，则首末端标记正确；若U BC =│U BY +U CZ │，则标记不对。须将 B、C 两相任一相绕组的首末端标记对调。
4)用同样方法，将 B、C 两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、末端正确的标记。
图 4-1 测定相间极性接线图
(2)测定原、副方极性
图 4-2 测定原、副方极性接线图
1)暂时标出三相低压绕组的标记 a、b、c、x、y、z, 然后按图 4-2 接线，原、副方中点用导线相连。
2)高压三相绕组施加约 50%的额定电压，用电压表测量电压 U AX、U BY、U CZ、U ax、U by、U cz、U Aa、U Bb、U Cc，若 U Aa =U Ax-U ax，则 A 相高、低压绕组同相，并且首端 A 与 a端点为同极性。若 U Aa =U AX +U ax，则 A 与 a 端点为异极性。
3)用同样的方法判别出 B、b、C、c 两相原、副方的极性。
2、连接并判定以下联接组
(1)Y/Y-12
图 4-3
(α)接线图
(ｂ)电势相量图 UVWABCXYZxyzabcDD01三相调压交流电源UVWABCXYZxyzabcDD01三相调压交流电源
abABLL L ab Bcab L Cc BbUUKK K U UU K U U 1)1(2
按图 4-3 接线。A A、、a a 两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出 U U AB、U U ab、U U Bb、U U Cc 及 及 U U Bc，将数据记录于表 4 4--1 1 中。
表 4-1
实 验 数 据 计 算 数 据 U AB
(V)U ab
(V)U Bb
(V)U Cc
(V)U Bc
(V)
U Bb
(V)U Cc
(V)U Bc
(V)
根据 Y/Y-12 联接组的电势相量图可知：
为线电压之比
若用两式计算出的电压 U Bb，U Cc，U Bc 的数值与实验测取的数值相同，则表示绕组连接正确，属 Y/Y-12 联接组。
(2)Y/Y-6
图 4-4
(α)接线图
(ｂ)电势相量图
将 将 Y/Y--2 12 联接组的副方绕组首、末端标记对调 ,A、、a a 两点用导线相联，如图 4-4 所示。
按前面方法测出电压U AB、U ab、U Bb、U Cc 及U Bc，将数据记录于表 4-2 中。
表 4-2
实 验 数 据 计 算 数 据 U AB
(V)U ab
(V)U Bb
(V)U Cc
(V)U Bc
(V)
U Bb
(V)U Cc
(V)U Bc
(V)
abLUUKABabLUUKABXYZBCb EabE ABUVWABCXYZxyacDD01三相调压交流电源****aAcz*(a)(b)
根据 Y/Y-6 联接组的电势相量图可得
若由上两式计算出电压 U Bb、U Cc、U Bc 的数值与实测相同，则绕组连接正确，属于 Y/Y-6联接组。
(3)Y/△-11
按图 3-5 接线。A、a 两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取 U AB、U ab、U Bb、U Cc 及 U Bc，将数据记录于表 4-3 中
图 4-5
(α)接线图
(ｂ)电势相量图 表 4-3
实 验 数 据 计 算 数 据 U AB
(V)U ab
(V)U Bb
(V)U Cc(V)U Bc
(V)
U Bb
(V)U Cc(V)U Bc
(V)
根据 Y/Δ-11 联接组的电势相量可得
若由上式计算出的电压 U Bb、U Cc、U Bc 的数值与实测值相同，则绕组连接正确，属 Y/Δ-11联接组。
(4)Y/Δ-5
将 将 Y/ Δ-11 联 联 接组的副方绕组首、末端的标记对调，如图 4-6 所示。实验方法同前，测取 U AB、U ab、U Bb、U Cc 和 U Bc，将数据记录于表 4-4 中。)1()1(2 L L ab Bcab L Cc BbK K U UU K U UabLUUKAB1 32 L L ab Bc Cc BbK K U U U U
图 4-6
(α)接线图
(ｂ)电势相量图 表 4-4
实 验 数 据 计 算 数 据 U AB
(V)U ab
(V)U Bb
(V)U Cc
(V)U Bc
(V)
U Bb
(V)U Cc
(V)U Bc
(V)
根据 Y/Δ-5 联接组的电势相量图可得
若由上式计算出的电压 U Bb、U Cc、U Bc 的数值与实测相同，则绕组联接正确，属于 Y/Δ-5 联接组。
五、实验 注 意 事 项
每次改接线之前要断电。
成绩评定：
日
期：
abLUUKAB1 32 L L ab Bc Cc BbK K U U U UXYZBCbE ABUVWABCXYZacDD01三相调压交流电源****aAc*(a)(b)*E ab
实验五
三相异步电动机参数测定
实验时间：
实验地点：
同组人：
一、实验目的：
1、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。
2、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。
二、预习要点
1、用日光灯法测转差率是利用了日光灯的什么特性？
2、异步电动机的工作特性指哪些特性？
3、异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？ 三、实验主要仪器与设备：
序 号 型
号 名
称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 件 2 DJ23 校正过的直流电机 1 件 3 DJ16 三相鼠笼异步电动机 1 件 4 D33 交流电压表 1 件 5 D32 交流电流表 1 件 6 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 7 D31 直流电压、毫安、安培表 1 件 8 D42 三相可调电阻器 1 件 9 D51 波形测试及开关板 1 件 四、实验原理
图 5-1
三相鼠笼式异步电动机试验接线图 实验原理图见图5-1。
五、实验内容及步骤 1、空载实验
1)按图 5-1 接线。电机绕组为Δ接法(U N =220V)，直接与测速发电机同轴联接，负载电机 DJ23 不接。
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。
4)调节电压由 1.2 倍额定电压开始逐渐降低电压，直至电流或功率显著增大为止。在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。
5)在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据 4～5 组记录于表 5-1中。
表 5-1 序 号 U 0L（V）
I 0L（A）
P 0（W）
cosφ 0
U AB
U BC
U CA
U 0L
I A
I B
I C
I 0L
P Ⅰ
P
P 0
2、短路实验
1)测量接线图同图 5-1。用制动工具把三相电机堵住。
2)调压器退至零，合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至短路电流到 1.2 倍额定电流，再逐渐降压至 0.3 倍额定电流为止。
3)在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率。
表 5-2 序 号 U KL（V）
I KL（A）
P K（W）
cosφ K
U AB
U BC
U CA
U KL
I A
I B
I C
I KL
P Ⅰ
P Ⅱ
P K
六、实验报告
1、计算基准工作温度时的相电阻
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：
式中
ｒ 1ref —— 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω；
ｒ 1c ——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω；
θ ref
——基准工作温度，对于 E 级绝缘为 75℃；
θ c
——实际冷态时定子绕组的温度，℃； 2、作空载特性曲线：I 0L、P 0、cosφ 0 =f(U 0L)
3、作短路特性曲线：I KL、P K =f(U KL)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：
短路电阻：
短路电抗：
式中，P K —— 电动机堵转时的相电压，相电流，三相短路功率（Δ接法）。
转子电阻的折合值：
≈
式中 r 1C 是没有折合到 75℃时实际值。
定、转子漏抗：
≈
≈
(2)由空载试验数据求激磁回路参数
空载阻抗
空载电阻 CrefC refr r2352351 1KLKLKKKIUIUZ3 2 23KLKKKKIPIPr 2 2K K Kr Z X 3I, KKLKL KIU U ”2rC Kr r1 1X“2 X2KXLLIUIUZ000003 20020003LIPIPr
空载电抗
式中，P 0 —— 电动机空载时的相电压、相电流、三相空载功率（Δ 接法）。
激磁电抗
激磁电阻
式中 P Fe 为额定电压时的铁耗，由图 5-2 确定。
图 5-2
电机中铁耗和机械耗
七、实验 注 意 事 项
1、短路实验时间不能太长。
2、调节负载电阻R L 应先调节1800Ω电阻，调至零值后用导线短接再调节450Ω电阻。
成绩评定：
日
期：
2020 0r Z X 3II
,0L0 0 0 LU U 1 0X X X m 20203LFe FemIPIPr
实验六
三相异步电动机的起动与调速
实验时间：
实验地点：
同组人：
一、实验目的：
1、通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。
二、预习要点
1、复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。
2、复习异步电动机的调速方法。
二、实验主要仪器与设备：
序 号 型
号 名
称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 件 2 DJ16 三相鼠笼异步电动机 1 件 3 DJ17 三相线绕式异步电动机 1 件 4 DJ23 校正过的直流电机 1 件 5 D31 直流电压、毫安、安培表 1 件 6 D32 交流电流表 1 件 7 D33 交流电压表 1 件 8 D43 三相可调电抗器 1 件 9 D51 波形测试及开关板 1 件 10 DJ17-1 起动与调速电阻箱 1 件 11 DD05 测功支架、测功盘及弹簧秤 1 套 三、实验原理 1、直接起动实验：
图6-1
异步电动机直接起动 VUVWA
2、星形－三角形起动实验：
图 6-2 三相鼠笼式异步电机星形——三角形起动 3、自耦变压器起动
图 6-3
三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动 4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动 电机定子绕组 Y 形接法
图 6-4 线绕式异步电机转子绕组串电阻起动 四、实验内容及步骤 1、三相鼠笼式异步电机直接起动试验
1)按图 6-1 接线。电机绕组为Δ接法。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。
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。
6)合上开关，调节调压器，使电机电流为 2～3 倍额定电流，读取电压值 U K、电流值I K，转矩值 T K(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。
表 6-1 测 量 值 U K(V)I K(A)220 0.65 2、星形——三角形(Y-Δ)起动
1)按图 6-2 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 接法)。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，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 6-3 接线。电机绕组为Δ接法。
2)三相调压器退到零位，开关 S 合向左边。自耦变压器选用 D43 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。
4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动
1)按图 6-4 接线。
2)
转子每相串入的电阻可用 DJ17-1 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。
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 6-2 中。
表 6-2 R st(Ω)0 2 5 15 I st(A)
5、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速
1)实验线路图同图6-4。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。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，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(每相附加电阻分别为 0Ω、2Ω、5Ω、15Ω)，测相应的转速记录于表 6-3 中。
表 6-3
U=220V
I f =
mA
r st(Ω)0 2 5 15 n(r/min)
五、实验 注 意 事 项
直接起动时，合上开关，调节调压器，使电机电流为 2～3 倍额定电流，试验时通电时间不应超过 10 秒，以免绕组过热。
成绩评定：
日
期：
第五篇：《电机学A》课程教学大纲
个人整理精品文档，仅供个人学习使用
《电机学（下）》课程教学大纲
大纲执笔人：
王旭红
大纲审核人：
课程编号：
英文名称：（）
学分：
总学时：
。其中，讲授
学时，实验
学时。
适用专业
:
电气工程及其自动化专业本科专业
先修课程：高等数学，普通物理，电路，电磁场
一、课程性质与教学目的电机学是电气工程及其自动化本科专业的一门重要的专业基础课，为必修课程。通过本课程的学习，使学生理解机电能量转换原理、交流电机的基本理论，并掌握变压器、同步电机、异步
电机、直流电机的基本结构、工作原理和运行特性，为学习后续课程打下理论基础，达到电气工程及其自动化本科专业应具备有关电机基础知识、基本技能的要求。
二、基本要求
了解电机的基本结构，掌握电机中的基本电磁定律、交流电机绕组的基本理论，并应用它们
分析变压器、同步电机、异步电机、直流电机的工作原理，掌握
各类电机的运行特性。
三、重点与难点
重点：同步电机基本理论、分析方法和运行特性，基本实验技能。
难点：同步电机磁路分析、稳态运行特性及突然短路。
四、教学方法
理论与实验并重，课堂讲授为主、利用多媒体穿插教学。
五、课程知识单元、知识点及学时分配
知识单元
知识点
讲
序号
描述
序号
描述
课
同步电机基本结构
同步电机的运行原理
同步电机
同步发电机的运行特性
同步发电机的并联运行
同步发电机的不对称运行
/
个人整理精品文档，仅供个人学习使用
知识单元
知识点
序号
描述
序号
描述
同步电机的突然短路
同步电动机和调相机
特殊用途的同步电机
异步电机的基本结构及工作原理
异步电机的磁路分析
异步电机的等效电路
异步电机
异步电机的功率及电磁转矩
异步电动机的工作特性
异步电动机的起动、调速、制动
单相异步电机及特种异步电机
总计
讲
课
六、实验教学内容
实验项目名称和学时分配
主要仪器：型电机及电气技术实验装置
序
学时
必开
实验
分组人
实验项目名称
面向专业
号
分配
选开
类型
数
同步发电机运行特性
必开
验证型
同步发电机的参数测定
选开
验证型
电气工程及其自
同步发电机并网实验及
“”曲
必开
综合型
动化
线测定
三相异步电动机起动调速
必开
综合型
七、作业要求
老师布置教材所附相关习题，课后完成，老师批改打分。
八、考核方式与要求
.知识考核
占总成绩的，主要采用期末书面闭卷考试的方式评定。
.能力考核
占总成绩的，其中根据作业、质疑、课堂讨论和自由选题报告等能力、素质评定占，实验课
成绩占（如按实验态度、操作技能、实验报告进行评定）。
九、教材与主要参考书
.推荐教材：
/
个人整理精品文档，仅供个人学习使用
[]
辜承林陈桥夫等合编
．电机学
[]
．华中科技大学出版社，.主要参考书：
[]
汤蕴缪罗应立等合编，电机学
[]
．机械工业出版社，[]
李发海朱东起编，电机学
[]
科学出版社，[]
胡虔生胡敏强编，电机学
[]
中国电力出版社
/
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