a直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告4

1、直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名：電機(jī)學(xué)與電力拖動姓名：李靜怡學(xué)院：電氣工程學(xué)院班級：電氣1108班學(xué)號：11291240指導(dǎo)老師：郭芳2-2直流發(fā)電機(jī) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握用實(shí)驗(yàn)方法測定直流發(fā)電機(jī)的各種運(yùn)行特性，并根據(jù)所測得的運(yùn)行特性評定該被試電機(jī)的有關(guān)性能。 2、通過實(shí)驗(yàn)觀察并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)過程和自勵(lì)條件。 二、預(yù)習(xí)要點(diǎn) 1、什么是發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性？在求取直流發(fā)電機(jī)的特性曲線時(shí)，哪些物理量應(yīng)保持不變，哪些物理量應(yīng)測取。 2、做空載特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，勵(lì)磁電流為什么必須保持單方向調(diào)節(jié)？ 3、并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件有哪些？當(dāng)發(fā)電機(jī)不能自勵(lì)時(shí)應(yīng)如何處理？ 4、如何確定復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)是積復(fù)勵(lì)還是差復(fù)勵(lì)？ 三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

2、1、他勵(lì)發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn) （1）測空載特性 保持n=nN使IL=0，測取U0=f（If）。 （2）測外特性 保持n=nN使If=IfN ，測取U=f（IL）。 （3）測調(diào)節(jié)特性 保持n=nN使U=UN，測取If=f（IL）。 2、并勵(lì)發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn) （1）觀察自勵(lì)過程 （2）測外特性 保持n=nN使Rf2=常數(shù)，測取U=f（IL）。 3、復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn) 積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)外特性 保持n=nN使Rf2常數(shù)，測取Uf（IL）。 四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及掛件排列順序1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號型 號名 稱數(shù) 量1DD03-4渦流測功機(jī)及導(dǎo)軌1 臺2D55-4渦流測功機(jī)控制箱1 臺2DJ23-1直流電動機(jī)（按他勵(lì)電動機(jī)接線）1 臺3DJ1

3、3直流復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)（他勵(lì)發(fā)電機(jī)接線）1 臺4D31直流電壓、毫安、安培表2 件5D44可調(diào)電阻器、電容器1 件6D51波形測試及開關(guān)板1 件7D42三相可調(diào)電阻器1 件 2、屏上掛件排列順序 D55-4，D31、D44、D31、D42、D51五、實(shí)驗(yàn)方法1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（必做）按圖1-2-1接線。圖中直流發(fā)電機(jī)G選用DJ13，其額定值PN100W，UN200V，IN0.5A，nN1600r/min。直流電動機(jī)DJ23-1作為G的原動機(jī)（按他勵(lì)電動機(jī)接線）。渦流測功機(jī)、發(fā)電機(jī)及直流電動機(jī)由聯(lián)軸器同軸聯(lián)接。開關(guān)S選用D51組件上的雙刀雙擲開關(guān)。Rf1選用D44的1800變阻器，Rf2 選用D42的

4、900變阻器，并采用分壓法接線。R1選用D44的180變阻器。R2為發(fā)電機(jī)的負(fù)載電阻選用D42，采用串并聯(lián)接法（900與900電阻串聯(lián)加上900與900并聯(lián)），阻值為2250。當(dāng)負(fù)載電流大于0.4 A時(shí)用并聯(lián)部分，而將串聯(lián)部分阻值調(diào)到最小并用導(dǎo)線短接。直流電流表、電壓表選用D31、并選擇合適的量程。圖1-2-1直流他勵(lì)發(fā)電機(jī)接線圖 （1）測空載特性1）首先將渦流測功機(jī)控制箱的“突減載”開關(guān)撥至上端位置或?qū)⒔o定調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，渦流測功機(jī)不加載。然后打開發(fā)電機(jī)G的負(fù)載開關(guān)S，接通控制屏上的勵(lì)磁電源開關(guān)，將Rf2調(diào)至使G勵(lì)磁電流最小的位置（即Rf2調(diào)至最大）。 2）使直流電動機(jī)M電樞串聯(lián)起動

5、電阻R1阻值最大，Rf1阻值最小。仍先接通控制屏下方左邊的勵(lì)磁電源開關(guān)，在觀察到直流電動機(jī)M的勵(lì)磁電流為最大的條件下，再接通控制屏下方右邊的電樞電源開關(guān)，起動直流電動機(jī)M，其旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合正向旋轉(zhuǎn)的要求。 3）直流電動機(jī)M起動正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，將M電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至最小值 ，將M的電樞電源電壓調(diào)為220V，調(diào)節(jié)電動機(jī)磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)額定值。 4）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁分壓電阻Rf2，使發(fā)電機(jī)空載電壓達(dá)U01.2UN為止。 5）在保持n=nN1600r/min條件下，從U01.2UN 開始，單方向調(diào)節(jié)分壓器電阻Rf2使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流逐次減小，每次測取發(fā)電機(jī)的空載電壓U0和勵(lì)磁電流If，直至

6、If0（此時(shí)測得的電壓即為電機(jī)的剩磁電壓）。 6）測取數(shù)據(jù)時(shí)U0UN和If0兩點(diǎn)必測，并在U0UN 附近測點(diǎn)應(yīng)較密。 7）共測取78組數(shù)據(jù)，記錄于表1-2-1中表2-2 n=nN1600r/min IL=0U0（V）240220210200190180150110705028.8If（mA）116.790.481.573.16659.442.826.612.96.90（2）測外特性 1）把發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻R2調(diào)到最大值，合上負(fù)載開關(guān)S。 2）同時(shí)調(diào)節(jié)電動機(jī)的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1，發(fā)電機(jī)的分壓電阻Rf2 和負(fù)載電阻R2使發(fā)電機(jī)的ILIN，UUN，n=nN，該點(diǎn)為發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)，其勵(lì)磁電流稱為額定

7、勵(lì)磁電流IfN，記錄該組數(shù)據(jù)。特別注意，當(dāng)電流超過0.4A時(shí),R2中串聯(lián)的電阻調(diào)至零并用導(dǎo)線短接,以免電流過大引起變阻器損壞。 3）在保持n=nN和IfIfN 不變的條件下，逐次增加負(fù)載電阻R2，即減小發(fā)電機(jī)負(fù)載電流IL，從額定負(fù)載到空載運(yùn)行點(diǎn)范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機(jī)的電壓U和電流IL，直到空載（斷開開關(guān)S，此時(shí)IL=0），共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表1-2-2中。表2-3 nnN1600 r/min IfIfN 112.0 mAU（V）200210220230235IL（A）0.50.370.270.10 2、并勵(lì)發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn) （1）觀察自勵(lì)過程 1）按注意事項(xiàng)使直流電動機(jī)M停機(jī)。同時(shí)將啟動電阻R

8、1調(diào)回最大值，磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1調(diào)到最小值為下次啟動做好準(zhǔn)備。在斷電的條件下將發(fā)電機(jī)G的勵(lì)磁方式從他勵(lì)改為并勵(lì)，接線如圖1-2-2所示。Rf2選用D42的900電阻兩只相串聯(lián)并調(diào)至最大阻值，打開開關(guān)S。 2）按注意事項(xiàng)起動電動機(jī)，調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=nN，用直流電壓表量發(fā)電機(jī)是否有剩磁電壓，若無剩磁電壓，可將并勵(lì)繞組改接成他勵(lì)方式進(jìn)行充磁。 3）合上開關(guān)S逐漸減小Rf2，觀察發(fā)電機(jī)電樞兩端的電壓，若電壓逐漸上升，說明滿足自勵(lì)條件。如果不能自勵(lì)建壓，將勵(lì)磁回路的兩個(gè)端頭對調(diào)聯(lián)接即可。 4）對應(yīng)著一定的勵(lì)磁電阻，逐步降低發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)電壓隨之下降，直至電壓不能建立，此時(shí)的轉(zhuǎn)速

9、即為臨界轉(zhuǎn)速。 六、注意事項(xiàng) 1、直流電動機(jī)MG起動時(shí)，要注意須將R1調(diào)到最大，Rf1調(diào)到最小，先接通勵(lì)磁電源，觀察到勵(lì)磁電流If1為最大后，接通電樞電源，使 M起動運(yùn)轉(zhuǎn)。起動完畢，應(yīng)將R1調(diào)到最小。 2、做外特性時(shí)，當(dāng)電流超過0.4A時(shí),R2中串聯(lián)的電阻調(diào)至零并用導(dǎo)線短接,以免電流過大引起變阻器損壞。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出空載特性曲線,由空載特性曲線計(jì)算出被試電機(jī)的飽和系數(shù)和剩磁電壓的百分?jǐn)?shù)。U0（V）240220210200190180150110705028.8If（mA）116.790.481.573.16659.442.826.612.96.90飽和系數(shù)：X%=(Ib

10、/Ia)*100%=(63/73.1)*100%=86.18%剩磁電壓：剩磁電壓U=28.8V 剩磁電壓的百分?jǐn)?shù) %=（U/UN）*100%=（28.8/200）*100%=14.4%可以看出，電機(jī)的剩磁電壓還是比較大的。2、在同一座標(biāo)紙上繪出他勵(lì)、并勵(lì)和復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)的三條外特性曲線。分別算出三種勵(lì)磁方式的電壓變化率： 并分析差異原因。U（V）200210220230235IL（A）0.50.370.270.10從圖表中可以看出，隨著負(fù)載電流上升，他勵(lì)發(fā)電機(jī)的端電壓逐漸下降。計(jì)算電壓變化率：=（235-200）/200*100%=17.5%通常他勵(lì)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率為5%到10%，由于17.5%

11、大于10%，此發(fā)電機(jī)的外特性不夠好。八、思考題1、并勵(lì)發(fā)電機(jī)不能建立電壓有哪些原因？答：電機(jī)沒有磁路，沒有電壓，必須通過外加直流電源通電來勵(lì)磁；勵(lì)磁繞組接法和電樞方向沒有配合好，最初微小勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁動勢方向與剩磁方向相反；對于某回路有以臨街轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速也不建立起電壓。2、在發(fā)電機(jī)一電動機(jī)組成的機(jī)組中，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，為什么機(jī)組的轉(zhuǎn)速會變低？為了保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=nN，應(yīng)如何調(diào)節(jié)？答：負(fù)載電流增大時(shí)電壓下降，而勵(lì)磁電流沒有增加，轉(zhuǎn)速降低，為了保持轉(zhuǎn)速正常運(yùn)行，應(yīng)曾江勵(lì)磁電流，以抵消電樞回路的電壓降。2-3直流并勵(lì)電動機(jī)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握用實(shí)驗(yàn)方法測取直流并勵(lì)電動機(jī)的工作特性

12、和機(jī)械特性。2.掌握直流并勵(lì)電動機(jī)的調(diào)速方法。二.預(yù)習(xí)要點(diǎn)1.什么是直流電動機(jī)的工作特性和機(jī)械特性？2.直流電動機(jī)調(diào)速原理是什么？三.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1.工作特性和機(jī)械特性保持U=UN 和If =IfN 不變，測取n、T2 、n=f(Ia)及n=f(T2)。2.調(diào)速特性(1)改變電樞電壓調(diào)速保持U=UN 、If=IfN =常數(shù)，T2 =常數(shù)，測取n=f(Ua)。(2)改變勵(lì)磁電流調(diào)速保持U=UN，T2 =常數(shù)，R1 =0，測取n=f(If)。(3)觀察能耗制動過程四實(shí)驗(yàn)方法1并勵(lì)電動機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。a將R1調(diào)至最大，Rf調(diào)至最小，毫安表量程為200mA，電流表量程為2A檔，電壓表量程為300V

13、檔，檢查渦流測功機(jī)與MEL-13是否相連，將MEL-13“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時(shí)針旋到底，打開船形開關(guān)，按實(shí)驗(yàn)一方法起動直流電源，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并調(diào)整電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，使電機(jī)正轉(zhuǎn)。b直流電機(jī)正常起動后，將電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至零，調(diào)節(jié)直流可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出至220V，再分別調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻Rf和“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動機(jī)達(dá)到額定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此時(shí)直流電機(jī)的勵(lì)磁電流If=IfN（額定勵(lì)磁電流）。c保持U=UN，If=IfN不變的條件下，逐次減小電動機(jī)的負(fù)載，即逆時(shí)針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，測取電動機(jī)

14、電樞電流Ia、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2，共取數(shù)據(jù)7-8組填入表1-8中。表2-7 U=UN=220V If=IfN= 67.8mA IF2=100MA實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ia（A）0.50 0.40 0.35 0.33 1.20 n（r/min）1682 1700 1710 1717 1600 IF（A）0.27 0.16 0.11 0.09 0.90 T2（N·m）0.505 0.343 0.290 0.280 1.155 計(jì)算數(shù)據(jù)P2（w）89.19 61.23 52.07 50.48 194.04 P1（w）124.92 102.92 91.92 87.52 278.92 （%）71.40%59.

15、49%56.65%57.68%69.57%n（%）5.13%6.25%6.88%7.31%0.00%實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ia（A）1.10 1.00 0.90 0.85 0.75 0.65 n（r/min）1608 1618 1625 1635 1648 1657 IF（A）0.84 0.75 0.65 0.60 0.50 0.40 T2（N·m）1.100 0.990 0.882 0.828 0.720 0.612 計(jì)算數(shù)據(jù)P2（w）185.72 168.19 150.49 142.15 124.59 106.48 P1（w）256.92 234.92 212.92 201.92 179.92

16、 157.92 （%）72.29%71.60%70.68%70.40%69.25%67.43%n（%）0.50%1.13%1.56%2.19%3.00%3.56%五實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.由表1-8計(jì)算出 P2和，并繪出n、T2、=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲線。電動機(jī)輸出功率P2=0.105nT2式中輸出轉(zhuǎn)矩T2 的單位為N·m，轉(zhuǎn)速n的單位為rmin。電動機(jī)輸入功率P1=UI電動機(jī)效率=×100電動機(jī)輸入電流I =Ia +IfN由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率：n= ×100實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ia（A）0.50 0.40 0.35 0.33 1.20 n（r/min）1682 170

17、0 1710 1717 1600 IF（A）0.27 0.16 0.11 0.09 0.90 T2（N·m）0.505 0.343 0.290 0.280 1.155 計(jì)算數(shù)據(jù)P2（w）89.19 61.23 52.07 50.48 194.04 P1（w）124.92 102.92 91.92 87.52 278.92 （%）71.40%59.49%56.65%57.68%69.57%n（%）5.13%6.25%6.88%7.31%0.00%實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ia（A）1.10 1.00 0.90 0.85 0.75 0.65 n（r/min）1608 1618 1625 1635 1648

18、 1657 IF（A）0.84 0.75 0.65 0.60 0.50 0.40 T2（N·m）1.100 0.990 0.882 0.828 0.720 0.612 計(jì)算數(shù)據(jù)P2（w）185.72 168.19 150.49 142.15 124.59 106.48 P1（w）256.92 234.92 212.92 201.92 179.92 157.92 （%）72.29%71.60%70.68%70.40%69.25%67.43%n（%）0.50%1.13%1.56%2.19%3.00%3.56%有圖表中可以看出，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2的曲線比較符合理論推測：隨著電樞電流的上升，他

19、勵(lì)電動機(jī)轉(zhuǎn)速n略微下降，負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2線性增大，而效率的曲線偏離較大，找不到明顯的線增后降，出現(xiàn)峰值的趨勢，可能是實(shí)驗(yàn)中操作存在失誤導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，還有可能是理論與實(shí)際情況的電機(jī)運(yùn)行條件不完全吻合，導(dǎo)致實(shí)際效率曲線不正確。在圖表中沿n=f(Ia)的數(shù)據(jù)曲線畫出趨勢線，與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)即為n0，讀出n0=1.08，換算成n0=1.08*1600=1728，計(jì)算轉(zhuǎn)速變化率：n= ×100=（1728-1600）/1600*100%=8%六思考題1.并勵(lì)電動機(jī)的速率特性n=f(Ia)為什么是略微下降？是否會出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對電動機(jī)運(yùn)行有何影響？答：n=U/Ce-RaTem/CeCT2=n0-Tem，為一條下垂的斜線，由于直流電動機(jī)中的Ra<< CeCT2, 故很小，只是略微下降。當(dāng)Ia增加時(shí)，由于電樞反應(yīng)的去磁作用，導(dǎo)致的減小，E=Cen知，n會增加，故可能出現(xiàn)上翹現(xiàn)象。2.當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流不變時(shí)，減小電樞端壓，為什么會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低？答：當(dāng)M和If不變時(shí)，由E=Cen知，電動機(jī)轉(zhuǎn)速會下降.3.當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時(shí)，減小勵(lì)磁電流會引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么？答：當(dāng)M和Ua不變時(shí)，由E=Cen知，減小勵(lì)磁電流會使減小，而E幾乎不變，故n升高.4.并勵(lì)電