Электрические машины. Лабораторные работы

СРЕДНЕЕ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ
ОБРАЗОВАНИЕ 
А.В. ГЛАЗКОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
МАШИНЫ
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
УЧЕБНОЕ  ПОСОБИЕ
Рекомендовано федеральным государственным
автономным учреждением «Федеральный институт 
развития образования» (ФГАУ «ФИРО»)
в качестве учебного пособия для использования
в учебном процессе образовательных учреждений, 
реализующих программы СПО
Москва
РИОР
ИНФРА-М

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11
УДК 621.313(075.32)
ББК 31.261я73
          Г52
А в т о р :
Глазков А.В. – преподаватель первой категории специальных дисциплин 
ГБПОУ РО «Новочеркасский машиностроительный колледж»
Р е ц е н з е н т ы :
Понарина Т.А. – преподаватель высшей категории специальных дисциплин 
ГБПОУ РО «Новочеркасский машиностроительный колледж»;
Евтушенко С.И. – профессор кафедры «Общеинженерные дисциплины» 
Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) 
имени М.И. Платова, доктор технических наук, профессор, почетный работник 
высшего профессионального образования Российской Федерации, советник 
Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН), член Российского общества по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению 
(РОМГГиФ) и ISSMGE
Глазков А.В.
Г52	
	
Электрические машины. Лабораторные работы: учебное пособие / 
А.В. Глазков. — Москва : РИОР : ИНФРА-М, 2021. — 96 с. — (Среднее 
профессиональное образование). — DOI: https://doi.org/10.12737/1757 
ISBN 978-5-369-01312-0 (РИОР)
ISBN 978-5-16-009353-6 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-100270-4 (ИНФРА-М, online)
Учебное пособие поможет студентам лучше усвоить пройденный теоретический материал, позволяет связать теорию с практикой и закрепить 

полученные знания. Особое внимание уделено лабораторным работам, 
которые содержат общие сведения, предварительное задание к эксперименту, порядок выполнения работы, контрольные вопросы.
Подготовлено в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования и 
предназначено для преподавателей и студентов всех форм обучения.
Предназначено для студентов специальностей «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)», «Техническая 
эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического 
оборудования».
УДК 621.313(075.32)
ББК 31.261я73
ISBN 978-5-369-01312-0 (РИОР)
ISBN 978-5-16-009353-6 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-100270-4 (ИНФРА-М, online)	
© Глазков А.В.

ВВЕДЕНИЕ
В программах общепрофессиональных дисциплин учебных заведений значительное внимание уделяется лабораторным работам, которые помогают студентам лучше усвоить пройденный теоретический 
материал, позволяют связать теорию с практикой и закрепить полученные знания. 
Особое место в подготовке специалистов электроэнергетических и 
других аналогичный профессий занимает изучение электрических 
машин. Поэтому лабораторные работы по электрическим машинам 
имеют важное значение. 
Данное учебное пособие позволит сформировать у студентов 
навыки сборки электрических схем, умение пользоваться различными 
приборами, научит понимать физическую сущность процессов, происходящих в электрических машинах и аппаратах. 
Лабораторные работы желательно выполнять в последовательности, предлагаемой в методических указаниях, но некоторые могут выполняться и в другом порядке, в зависимости от условий лаборатории 
с установками, находящимися под электрическим напряжением. 
Необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, основные положения которых изложены в методических указаниях. 
 
3 
 

ОРГАНИЗАЦИЯ И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Лабораторные работы по дисциплине «Электрические машины»
знакомят студентов с устройством трансформаторов, электрических
машин, электромашинных элементов электропривода, типовых схем
автоматического электропривода и позволяют экспериментально проверить основные положения теории, приобрести навыки по сборке
электрических схем, содержащих электрические машины, трансформаторы, пускорегулирующую аппаратуру, измерительные устройства.
Непосредственное участие в экспериментах вырабатывает у студентов
практические навыки по методике проведения опытов и обработке их
результатов. По полученным данным лабораторного исследования
студенты должны научиться оценивать свойства электрических машин и систем электропривода.
Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы,
необходимо: тщательно изучить содержание работы и порядок ее выполнения; повторить теоретический материал; подготовить таблицы
для занесения результатов наблюдений и вычислений. Студент должен иметь отдельную рабочую тетрадь для записей, необходимых для
составления отчета о проделанной работе. Чтобы избежать возможных ошибок при чтении принципиальных схем и ознакомлении с лабораторными стендами, нужно знать условные обозначения и буквенные коды электротехнических элементов и устройств, соответствующих действующему стандарту (см. прил. 1 и 2).
Лабораторные работы выполняются бригадами, обычно из 3-5 человек. Такой количественный состав обусловлен необходимостью
одновременного снятия большого числа показаний измерительных
приборов и регулировкой нескольких параметров исследуемого объекта. В процессе работы каждый член бригады выполняет определенные обязанности. В последующих работах эти обязанности должны
меняться так, чтобы каждый член бригады смог приобрести навыки
по различным видам работ лабораторного исследования. По завершении работы студенты составляют отчет. Лабораторная работа засчитывается, если отчет соответствует предъявляемым требованиям и
если студент ответил на вопросы преподавателя. При этом студент
должен знать устройство и принцип работы объекта исследования,
назначение всех элементов схемы и понимать физические процессы,
объясняющие полученные результаты, а также уметь объяснить порядок действий при выполнении любого эксперимента в лабораторной
работе.
4

ТРЕБОВАНИЯ ПРАВИЛ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ РАБОТЕ В УЧЕБНОЙ ЛАБОРАТОРИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
В лаборатории электрических машин объектами исследования являются электромеханические преобразователи энергии и трансформаторы, обращение с которыми требует определенных знаний не только
об их устройстве и принципе действия, но и сведений об условиях
безопасности работы с ними. В лаборатории приняты меры по охране
труда и осуществлены мероприятия по технике безопасности. Пренебрежение правилами техники безопасности при учебных занятиях
и нарушение правил поведения в лаборатории могут привести к возникновению аварийных ситуаций, к травматизму и к поражению
электрическим током.
При работе в лаборатории электрических машин студентам необходимо соблюдать следующие основные правила:
1. Студент в лаборатории должен быть предельно дисциплинированным и  внимательным. Он должен беспрекословно выполнять все
указания преподавателя и лаборанта.
2. До начала занятий студенты должны иметь полное представление о предстоящей работе на основании изучения как теоретического
материала, так и соответствующих пособий к лабораторным работам.
3. Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы,
все члены студенческой бригады должны основательно ознакомиться
с оборудованием лабораторной установки и с устройством отдельных
ее частей.
4. К сборке электрической схемы следует приступать только после
разрешения преподавателя, убедившись, что ни одна из частей установки не находится под напряжением.
5. При обнаружении на лабораторном стенде неисправностей запрещается самостоятельно их устранить. С целью ликвидации неисправности следует обратиться к лаборанту. Работы на неисправном
стенде категорически запрещены.
6. Включение установки под напряжение разрешается только после проверки схемы преподавателем или лаборантом, которые дают
соответствующее устное разрешение.
7. В процессе выполнения лабораторной работы следует исключать возможность соприкосновения с находящимися под напряжением токоведущими участками схемы и с вращающимися частями электрических машин.
8. Все необходимые переключения в схемах разрешается производить лишь при полном снятии напряжения со стенда.
5

9. Если в ходе выполнения работы требуется сделать перерыв (для
выполнения расчетов, консультации с преподавателем, отдыха и т.д.),
то напряжение со стенда должно быть полностью снято. Категорически запрещается оставлять без присмотра даже на короткое время лабораторную установку, находящуюся под напряжением.
По окончании работы в первую очередь со стенда полностью
должно быть снято напряжение. После проверки преподавателем полученных экспериментальных данных схема разбирается, и рабочее
место приводится в порядок.
После ознакомления с основными требованиями техники безопасности студенты расписываются в специальном журнале.
Нарушение правил техники безопасности и поведения в лаборатории рассматривается как серьезное нарушение дисциплины, влекущее
за собой удаление студента из лаборатории с вынесением ему дисциплинарного взыскания.

Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
МЕТОДОМ ХОЛОСТОГО ХОДА И КОРОТКОГО
ЗАМЫКАНИЯ
1. Цель работы
Ознакомиться с устройством трансформатора; усвоить практические приемы лабораторного исследования трансформатора методом
холостого хода и короткого замыкания.
2. Программа работы
2.1. Ознакомиться с устройством трансформатора; записать его
паспортные данные, а также данные измерительных приборов и регулятора напряжения.
2.2. Собрать схему опыта холостого хода трансформатора и после
проверки ее преподавателем выполнить опыт холостого хода.
2.3. Собрать схему опыта короткого замыкания трансформатора и
после проверки ее преподавателем выполнить опыт короткого замыкания.
2.4. Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.
3. Схема для исследования, приборы и оборудование
3.1. Схемы для исследования (рис. 1.1 и 1.2).
Рис. Схема включения однофазного трансформатора
при опыте холостого хода
Рис. Схема включения однофазного трансформатора
при опыте короткого замыкания
3.2. Приборы и оборудование
3.2.1. QF ² автоматический выключатель.
7

3.2.2. РНО ² регулятор напряжения, позволяющий плавно регулировать подводимое к первичной обмотке трансформатора напряжение.
3.2.3. РА ² амперметр.
3.2.4. PW ² ваттметр.
3.2.5. PV1, PV2 ² вольтметры.
4. Порядок выполнения работы
Опыт холостого хода
4.1. Собрать схему включения однофазного трансформатора при
опыте холостого хода (см. рис. 1.1).
4.2. В качестве первичной обмотки использовать обмотку низшего
напряжения НН.
4.3. Произвести не менее пяти замеров через приблизительно равные интервалы тока холостого хода, изменяя подводимое к трансформатору напряжение от 0,5U1ном до 1,15U1ном.
4.4. Показания измерительных приборов занести в табл. 1.1.
4.5. Рассчитать ток холостого хода в  от номинального первичного тока:
0
0
1
(
/
) 100.
ном
i
I
I
 
˜
4.6. Рассчитать коэффициент мощности в режиме холостого хода
0
0
1
0
cos
/ (
)
P
U
I
I  
˜
.
4.7. Рассчитать коэффициент трансформации
Поскольку при опыте холостого хода первичной является обмотка
НН, коэффициент трансформации определяют отношением вторичного напряжения U20 к первичному U1:
20
U
k
U
 
.
1
4.8. Полученные значения занести в табл. 1.1. Величины, соответствующие номинальному первичному напряжению U1ном, следует выделить, например, подчеркнув их.
4.9. По данным таблицы построить характеристики холостого хода
трансформатора (на общей координатной сетке): I0, Р0, cosij0 = f(U1).
На характеристиках отмечают точки I0ном, Р0ном и cosij0ном, соответствующие номинальному напряжению U1ном (рис. 1.3).
Таблица 1.1
Измерения
Вычисления
U1, В
I0, А
P0, Вт
U20, В
i0, 
cosij0
k
Номер измерения и
вычисления
1
2
3
4
5
8

Рис. Характеристика холостого хода трансформатора
Опыт короткого замыкания
4.10. Собрать схему включения однофазного трансформатора при
опыте короткого замыкания (см. рис. 1.2).
4.11. В опыте короткого замыкания трансформатора (см. рис. 1.2)
напряжение обычно подводят к обмотке ВН, номинальное значение
тока в которой меньше, чем в обмотке НН. В некоторых случаях это
позволяет включать ваттметр в первичную цепь без трансформатора
тока. Вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко медным проводом достаточного поперечного сечения, чтобы не создавать
во вторичной цепи трансформатора значительное электрическое сопротивление.
4.12. Установить рукоятку РНО на нулевую отметку, а затем,
включив рубильник, медленно посредством РНО повышать напряжение, изменяя значение короткого замыкания от 0 до 1,2I1ном.
4.13. Показания измерительных приборов (Uк, I1к и Рк), снятые через приблизительно равные интервалы тока короткого замыкания, а
также результаты вычислений заносят в табл. 1.2.
4.14. Значения величин, соответствующих току I1к = I1ном, подчеркивают.
4.15. Рассчитать напряжение короткого замыкания в  от номинального первичного напряжения
к
к
1ном
(
/
) 100
u
U
U
 
˜
.
4.16. Рассчитать коэффициент мощности при опыте короткого замыкания
к
к
к
к
cos
/(
/
)
P
U
I
 
M
.
4.17. По данным таблицы построить характеристики короткого замыкания (на общей координатной сетке): Iк; Pк; cosijк = f(Uк). На характеристиках отметить точки Uк.ном, Рк.ном, соответствующие току
короткого замыкания I1к = Iк.ном, (рис. 1.4).
9

4.18. Полученные из опыта короткого замыкания значения Рк.ном
и Uк.ном следует привести к рабочей температуре 75ƒС. Приведенное
к рабочей температуре значение активной мощности короткого замыкания (Вт)


к.ном
к.ном
1
1
Į 75
ș
P
P
c
 
˜


ª
º
¬
¼ ,
где Į = 0,004 ² температурный коэффициент сопротивления для
меди и алюминия;
ș1 ² температура обмоток трансформатора при проведении опыта, ƒС.
Таблица 1.2
Измерения
Вычисления
Номер измерения
и вычисления
Uк, В
I1к, А
Pк, Вт
u0, 
cosijк
4.19. В связи с тем что температура обмоток трансформатора влияет лишь на активную составляющую напряжения короткого замыкания
ка
к.ном
к
cosij ,
u
u
 
˜
 то и приводить к рабочей температуре следует лишь активную составляющую напряжения короткого замыкания


ка
ка
1
1
Į 75
ș
.
u
u
c
 
˜


ª
º
¬
¼
Приведенное к рабочей температуре напряжение короткого замыкания
2
2
к.ном
ка
к.р
u
u
u
c
c
 

,
где
2
2
к.р
к.ном
ка
u
u
u
 

 ² реактивная составляющая напряжения
короткого замыкания.
Рис. Характеристика короткого замыкания трансформатора
10