直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)及直流發(fā)電機(jī)的特性

5/5直流電機(jī)的認(rèn)識(shí)及直流發(fā)電機(jī)的特性實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)課程名稱電機(jī)原理與拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開(kāi)課學(xué)院電信學(xué)院

指導(dǎo)老師姓名

學(xué)生姓名

學(xué)生學(xué)號(hào)

學(xué)生專業(yè)班級(jí)

2014—2015學(xué)年第一學(xué)期

實(shí)驗(yàn)課程名稱：電機(jī)原理與拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．學(xué)習(xí)電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求與安全操作注意事項(xiàng)。

2．認(rèn)識(shí)在直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)中所用的電機(jī)、儀表、變阻器等組件及使用方法。

3．學(xué)會(huì)直流電機(jī)電樞電阻的測(cè)量方法。

4．掌握直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的接線、起動(dòng)、改變電機(jī)方向與調(diào)速的方法。

5．掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定直流發(fā)電機(jī)的空載特性。

二、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

1．實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏

2．轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率顯示（NMEL-13C）

3．電機(jī)導(dǎo)軌（NMEL-14C）

4．直流電機(jī)儀表、電源（NMEL-18A）（位于實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏的下部）

5．電機(jī)起動(dòng)箱（NMEL-09）

6．直流電壓、毫安、安培表（NMCL-001）

7．旋轉(zhuǎn)指示燈及開(kāi)關(guān)板（NMEL-05C）

8．三相可調(diào)電阻1800Ω（NMEL-03）

9．直流電動(dòng)機(jī)M03(采用他勵(lì))

10．直流發(fā)電機(jī)M01（采用他勵(lì)，作校正直流測(cè)功機(jī)）

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及電路

五．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

圖1-1測(cè)電樞繞組直流電阻接線圖1．用伏安法測(cè)電樞的直流電阻

接線原理圖見(jiàn)圖1-1。

U：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（NMEL-18A）

R：3000Ω磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)M03電樞

(1)經(jīng)檢查接線無(wú)誤后，逆時(shí)針調(diào)節(jié)磁場(chǎng)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(jī)轉(zhuǎn)子圓周上按120°標(biāo)上記號(hào)。按順序按下主控制屏綠色“閉合”按鈕開(kāi)關(guān)，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的船形開(kāi)關(guān)以及復(fù)位開(kāi)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(dá)到0.2A（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，測(cè)量無(wú)法進(jìn)行，如果此時(shí)電流太小，可能由于接觸電阻產(chǎn)生較大的誤差），迅速測(cè)取電機(jī)電

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

(4)增大R（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）使電流分別達(dá)到0.15A和0.1A，用上述方法測(cè)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(kāi)線路電流之前，必須先將電壓表斷開(kāi)。

取三次測(cè)量的平均值作為實(shí)際冷態(tài)電阻值Ra=(Ra1+Ra2+Ra3)/3。(6)計(jì)算基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的電樞電阻

由實(shí)驗(yàn)測(cè)得電樞繞組電阻值，此值為實(shí)際冷態(tài)電阻值，冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的電樞繞組電阻值：

Raref=Ra(arefθθ++235235)

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

θref——基準(zhǔn)工作溫度，對(duì)于E級(jí)絕緣為750C。θa——實(shí)際冷態(tài)時(shí)電樞繞組的溫度。（0C）2．直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

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(chǎng)調(diào)節(jié)電阻(NMEL-09上3000Ω/200mA)M：直流電動(dòng)機(jī)M03(采用他勵(lì))

可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(用于電樞電源)、直流電機(jī)勵(lì)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(jī)勵(lì)磁電源部分。

1)檢查電動(dòng)機(jī)勵(lì)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(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻R調(diào)至最大，磁場(chǎng)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(kāi)關(guān)，打開(kāi)勵(lì)磁電源船形開(kāi)關(guān)和可調(diào)直流電源船形開(kāi)關(guān)，按下復(fù)位按鈕，此時(shí)，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(lì)磁電流，與額定數(shù)據(jù)對(duì)比。3．調(diào)節(jié)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

分別改變串入電動(dòng)機(jī)M電樞回路的調(diào)節(jié)電阻R和勵(lì)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(dòng)機(jī)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(kāi)可調(diào)直流電源的船形開(kāi)關(guān)，再斷開(kāi)勵(lì)磁電源的開(kāi)關(guān)，使他勵(lì)電動(dòng)機(jī)停機(jī)，將電樞或勵(lì)磁回路的兩端接線對(duì)調(diào)后，再按前述起動(dòng)電機(jī)，觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，填表1-3。

5．直流發(fā)電機(jī)空載特性測(cè)量

圖1-2直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)接線圖

圖1-3直流發(fā)電機(jī)空載特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)圖

實(shí)驗(yàn)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(jī)、測(cè)量?jī)x表和電阻的選擇

G：直流發(fā)電機(jī)M01，PN=100W，UN=200V，

IN=0.5A，nN=1600r/min

M：直流電動(dòng)機(jī)M03，按他勵(lì)接法，PN=185W，

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

S1：雙刀雙擲開(kāi)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(chǎng)調(diào)節(jié)電阻3000Ω/200mA，位于NMEL-09

Rf2：磁場(chǎng)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(jiàn)P5頁(yè)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(shí)驗(yàn)步驟

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

b．調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻R至最大，磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf1至最小，起動(dòng)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（先合上對(duì)應(yīng)的船形開(kāi)關(guān)，再按下復(fù)位按鈕，此時(shí)，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(jī)旋轉(zhuǎn)。

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

d．調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)磁場(chǎng)電阻Rf1，使電動(dòng)機(jī)（發(fā)電機(jī)）轉(zhuǎn)速達(dá)到1600r/min（額定值），并在以后整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

中始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。

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

f．在保持電機(jī)額定轉(zhuǎn)速（1600r/min）條件下，從U0=1.2UN開(kāi)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，直至If2=o。

每次測(cè)取發(fā)電機(jī)的空載電壓U0和勵(lì)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(diǎn)必測(cè)，并在U0=UN附近測(cè)點(diǎn)應(yīng)較密。

四、預(yù)習(xí)思考題

1.寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)電機(jī)的主要銘牌數(shù)據(jù)。

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

2.如何正確選擇實(shí)驗(yàn)中電壓表、電流表的量程？

答：電壓表量程選擇：如測(cè)電動(dòng)機(jī)兩端220V電壓，選用直流電壓表300V量程，電流量程的選擇：因?yàn)橹绷鞑?lì)電動(dòng)機(jī)的額定電流1.2A，測(cè)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(lì)磁電流小于0.16A，電流表A1選用200mA量程

3.直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，為什么在電樞回路中需要串聯(lián)起動(dòng)變阻器？起動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到最大還是最小？

答：防止回路電流過(guò)大而燒壞實(shí)驗(yàn)電路。

起動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到最大

4.直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁回路連接的磁場(chǎng)變阻器應(yīng)調(diào)至什么位置？為什么？若勵(lì)磁回路斷開(kāi)造成失磁時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？

答：應(yīng)調(diào)至最小，因?yàn)镽f越小，If越大，產(chǎn)生的磁通越大，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)動(dòng)力越大。勵(lì)磁回路斷開(kāi)造成失磁，由于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁場(chǎng)成反比，一旦磁場(chǎng)小于最低允許值。電機(jī)的速度將超過(guò)最大允許值。所以直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)回路的接線要可靠，并且有檢測(cè)勵(lì)磁電流大小的弱磁保護(hù)。運(yùn)轉(zhuǎn)中的并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁繞組斷開(kāi)，電機(jī)超速，非常危險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)整流子和繞組都會(huì)散開(kāi)。就是所說(shuō)的飛車(chē)事故。

五、實(shí)驗(yàn)記錄

1.用伏安法測(cè)電樞的直流電阻

2.直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

起動(dòng)開(kāi)始前電樞調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)位置：電阻最大位置

起動(dòng)開(kāi)始前磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)位置：電阻最小位置

勵(lì)磁電源、電樞電源接入順序：先開(kāi)勵(lì)磁電源后接點(diǎn)樞電源

3.調(diào)節(jié)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速

4.改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向

5.直流發(fā)電機(jī)空載特性測(cè)量

六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)和分析

1.計(jì)算電動(dòng)機(jī)M03的電樞電阻

Raref=20.78*（235+75)/(235+25)=25.26

2.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)。

飽和系數(shù)k=ac/ab=98.5/68.5=1.365

剩磁電壓的百分?jǐn)?shù)180/220*100%=81.8%

3.增大電樞回路的調(diào)節(jié)電阻，電機(jī)的轉(zhuǎn)速如何變化？增大勵(lì)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(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速減??；增大勵(lì)磁回路的調(diào)節(jié)電阻時(shí)轉(zhuǎn)速增大。

4.用什么方法可以改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？

答：僅電樞兩端接線對(duì)調(diào)或者僅勵(lì)磁繞組