直流電機的認識及直流發(fā)電機的特性

5/5直流電機的認識及直流發(fā)電機的特性實驗報告

實驗課程名稱電機原理與拖動基礎實驗開課學院電信學院

指導老師姓名

學生姓名

學生學號

學生專業(yè)班級

2014—2015學年第一學期

實驗課程名稱：電機原理與拖動基礎實驗

一、實驗目的

1．學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。

2．認識在直流電機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等組件及使用方法。

3．學會直流電機電樞電阻的測量方法。

4．掌握直流他勵電動機的接線、起動、改變電機方向與調(diào)速的方法。

5．掌握用實驗方法測定直流發(fā)電機的空載特性。

二、實驗儀器及設備

1．實驗臺主控制屏

2．轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率顯示（NMEL-13C）

3．電機導軌（NMEL-14C）

4．直流電機儀表、電源（NMEL-18A）（位于實驗臺主控制屏的下部）

5．電機起動箱（NMEL-09）

6．直流電壓、毫安、安培表（NMCL-001）

7．旋轉(zhuǎn)指示燈及開關(guān)板（NMEL-05C）

8．三相可調(diào)電阻1800Ω（NMEL-03）

9．直流電動機M03(采用他勵)

10．直流發(fā)電機M01（采用他勵，作校正直流測功機）

三、實驗內(nèi)容及電路

五．實驗內(nèi)容

圖1-1測電樞繞組直流電阻接線圖1．用伏安法測電樞的直流電阻

接線原理圖見圖1-1。

U：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（NMEL-18A）

R：3000Ω磁場調(diào)節(jié)電阻（NMEL-09）

V：直流電壓表（MCL-001）

A：直流安培表（MCL-001）

M：直流電動機M03電樞

(1)經(jīng)檢查接線無誤后，逆時針調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻R使至最大。直流電壓表量程選為20V檔，注意直流電壓表先不要接入電路或選擇最大量程；；直流安培表量程選為2A檔。

(2)在電機轉(zhuǎn)子圓周上按120°標上記號。按順序按下主控制屏綠色“閉合”按鈕開關(guān)，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的船形開關(guān)以及復位開關(guān)，建立直流電源，并調(diào)節(jié)直流電源至220V輸出，可將電壓表接入電路。

(3)緩慢調(diào)節(jié)R使電樞電流達到0.2A（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機旋轉(zhuǎn)，測量無法進行，如果此時電流太小，可能由于接觸電阻產(chǎn)生較大的誤差），迅速測取電機電

樞兩端電壓UM和電流Ia。將電機轉(zhuǎn)子分別旋轉(zhuǎn)三分之一和三分之二周，同樣測取UM、Ia，填入表1-1。

(4)增大R（逆時針旋轉(zhuǎn)）使電流分別達到0.15A和0.1A，用上述方法測取六組數(shù)據(jù)，填入表1-1。

注意：以上讀數(shù)一定要快。

(5)斷開線路電流之前，必須先將電壓表斷開。

取三次測量的平均值作為實際冷態(tài)電阻值Ra=(Ra1+Ra2+Ra3)/3。(6)計算基準工作溫度時的電樞電阻

由實驗測得電樞繞組電阻值，此值為實際冷態(tài)電阻值，冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的電樞繞組電阻值：

Raref=Ra(arefθθ++235235)

式中Raref——換算到基準工作溫度時電樞繞組電阻。（Ω）Ra——電樞繞組的實際冷態(tài)電阻。（Ω）

θref——基準工作溫度，對于E級絕緣為750C。θa——實際冷態(tài)時電樞繞組的溫度。（0C）2．直流電動機的起動

按圖1-2接線，并連接轉(zhuǎn)速線到轉(zhuǎn)速表。R：電樞調(diào)節(jié)電阻(NMEL-09上100Ω/1.22A)Rf：磁場調(diào)節(jié)電阻(NMEL-09上3000Ω/200mA)M：直流電動機M03(采用他勵)

可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(用于電樞電源)、直流電機勵磁電源：位于NMEL-18

V：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶電壓表A：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶電流表

mA：毫安表，位于直流電機勵磁電源部分。

1)檢查電動機勵磁回路接線是否牢靠，儀表的量程，極性是否選擇正確。

2)將電機電樞調(diào)節(jié)電阻R調(diào)至最大，磁場調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)至最小。

3)合上控制屏的斷路器，按次序按下綠色“閉合”按鈕開關(guān)，打開勵磁電源船形開關(guān)和可調(diào)直流電源船形開關(guān)，按下復位按鈕，此時，直流電源的綠色工作發(fā)光二極管亮，指示直流電壓已建立，旋轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)電位器，使可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出220V電壓。4)減小R電阻至最小，觀察轉(zhuǎn)速、電樞電流及勵磁電流，與額定數(shù)據(jù)對比。3．調(diào)節(jié)他勵電動機的轉(zhuǎn)速。

分別改變串入電動機M電樞回路的調(diào)節(jié)電阻R和勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻Rf，定性觀察轉(zhuǎn)速變化情況，填表1-2。4．改變電動機的轉(zhuǎn)向

將電樞回路調(diào)節(jié)電阻R調(diào)至最大值，先斷開可調(diào)直流電源的船形開關(guān)，再斷開勵磁電源的開關(guān)，使他勵電動機停機，將電樞或勵磁回路的兩端接線對調(diào)后，再按前述起動電機，觀察電動機的轉(zhuǎn)向，填表1-3。

5．直流發(fā)電機空載特性測量

圖1-2直流他勵電動機接線圖

圖1-3直流發(fā)電機空載特性測量實驗圖

實驗線路如圖1-3所示，并連接轉(zhuǎn)速線到轉(zhuǎn)速表。

(1)直流電機、測量儀表和電阻的選擇

G：直流發(fā)電機M01，PN=100W，UN=200V，

IN=0.5A，nN=1600r/min

M：直流電動機M03，按他勵接法，PN=185W，

UN=220V，IN=1.1A，IfN＜0.16A，nN=1600r/min

S1：雙刀雙擲開關(guān)，位于NMEL-05C

R：電樞調(diào)節(jié)電阻100Ω/1.22A，位于NMEL-09

Rf1：磁場調(diào)節(jié)電阻3000Ω/200mA，位于NMEL-09

Rf2：磁場調(diào)節(jié)變阻器，采用NMEL-03最上端

900Ω變阻器，并采用分壓器接法。(見P5頁圖7)

mA1、A1：分別為毫安表和電流表，

位于直流電源(MMEL-18)上。

V1：為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶電壓表。

V2、mA2：分別為直流電壓表（量程為300V檔），直流毫安表（量程為200mA檔）

(2)實驗步驟

a．合上勵磁電源開關(guān)S1，接通直流電機勵磁電源，調(diào)節(jié)Rf2，使直流發(fā)電機勵磁電壓最小，mA2讀數(shù)最小。此時，注意選擇各儀表的量程。

b．調(diào)節(jié)電動機電樞調(diào)節(jié)電阻R至最大，磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1至最小，起動可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（先合上對應的船形開關(guān)，再按下復位按鈕，此時，綠色工作發(fā)光二極管亮，表明直流電壓已正常建立），使電機旋轉(zhuǎn)。

c．從數(shù)字轉(zhuǎn)速表上觀察電機旋轉(zhuǎn)方向，若電機反轉(zhuǎn)，可先停機，將電樞或勵磁兩端接線對調(diào)，重新起動，使電機轉(zhuǎn)向符合正向旋轉(zhuǎn)的要求。

d．調(diào)節(jié)電動機電樞電阻R至最小值，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源調(diào)至220V，再調(diào)節(jié)電動機磁場電阻Rf1，使電動機（發(fā)電機）轉(zhuǎn)速達到1600r/min（額定值），并在以后整個實驗過程

中始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。

e．調(diào)節(jié)發(fā)電機磁場電阻Rf2，使發(fā)電機空載電壓達U0=1.2UN（240V）為止。

f．在保持電機額定轉(zhuǎn)速（1600r/min）條件下，從U0=1.2UN開始，單方向調(diào)節(jié)分壓器電阻Rf2，使發(fā)電機勵磁電流逐次減小，直至If2=o。

每次測取發(fā)電機的空載電壓U0和勵磁電流If2,只取7-8組數(shù)據(jù)，填入表1-4中，其中U0=UN和If2=0兩點必測，并在U0=UN附近測點應較密。

四、預習思考題

1.寫出實驗電機的主要銘牌數(shù)據(jù)。

答：直流發(fā)電機M01，PN=100W，UN=220V，IN=0.5A，nN=1600r/min

2.如何正確選擇實驗中電壓表、電流表的量程？

答：電壓表量程選擇：如測電動機兩端220V電壓，選用直流電壓表300V量程，電流量程的選擇：因為直流并勵電動機的額定電流1.2A，測量電樞電流的電表A3可選用直流電流表的2A量程檔；額定勵磁電流小于0.16A，電流表A1選用200mA量程

3.直流他勵電動機起動時，為什么在電樞回路中需要串聯(lián)起動變阻器？起動變阻器應調(diào)到最大還是最小？

答：防止回路電流過大而燒壞實驗電路。

起動變阻器應調(diào)到最大

4.直流電動機起動時，勵磁回路連接的磁場變阻器應調(diào)至什么位置？為什么？若勵磁回路斷開造成失磁時，會產(chǎn)生什么嚴重后果？

答：應調(diào)至最小，因為Rf越小，If越大，產(chǎn)生的磁通越大，電動機起動動力越大。勵磁回路斷開造成失磁，由于直流電動機的轉(zhuǎn)速與磁場成反比，一旦磁場小于最低允許值。電機的速度將超過最大允許值。所以直流電動機磁場回路的接線要可靠，并且有檢測勵磁電流大小的弱磁保護。運轉(zhuǎn)中的并勵電動機，勵磁繞組斷開，電機超速，非常危險，嚴重時整流子和繞組都會散開。就是所說的飛車事故。

五、實驗記錄

1.用伏安法測電樞的直流電阻

2.直流電動機的起動

起動開始前電樞調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)位置：電阻最大位置

起動開始前磁場調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)位置：電阻最小位置

勵磁電源、電樞電源接入順序：先開勵磁電源后接點樞電源

3.調(diào)節(jié)他勵電動機的轉(zhuǎn)速

4.改變電動機的轉(zhuǎn)向

5.直流發(fā)電機空載特性測量

六、實驗總結(jié)和分析

1.計算電動機M03的電樞電阻

Raref=20.78*（235+75)/(235+25)=25.26

2.根據(jù)空載實驗數(shù)據(jù)，作出空載特性曲線，由空載特性曲線計算出被試電機的飽和系數(shù)和剩磁電壓的百分數(shù)。

飽和系數(shù)k=ac/ab=98.5/68.5=1.365

剩磁電壓的百分數(shù)180/220*100%=81.8%

3.增大電樞回路的調(diào)節(jié)電阻，電機的轉(zhuǎn)速如何變化？增大勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻，轉(zhuǎn)速又如何變化？。

答：增大電樞回路電阻時電機轉(zhuǎn)速減??；增大勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻時轉(zhuǎn)速增大。

4.用什么方法可以改變直流電動機的轉(zhuǎn)向？

答：僅電樞兩端接線對調(diào)或者僅勵磁繞組