直流發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

直流發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：自動(dòng)化學(xué)院班級(jí)：0811202小組：第2組小組成員：董建功2012212840陳志毅2012212778徐家雄2012212632覃樹(shù)2012213137淳征2012213162實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第八周周五5-8節(jié)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定直流發(fā)電機(jī)的各種運(yùn)行特性，并根據(jù)所測(cè)得的運(yùn)行特性評(píng)定該被試電機(jī)的有關(guān)性能。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)過(guò)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(xiàn)時(shí)，哪些物理量應(yīng)保持不變，哪些物理量應(yīng)測(cè)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1、他勵(lì)發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)（1）測(cè)空載特性保持n=nN使IL=0，測(cè)取U0=f（If）。（2）測(cè)外特性保持n=nN使If=IfN，測(cè)取U=f（IL）。（3）測(cè)調(diào)節(jié)特性保持n=nN使U=UN，測(cè)取If=f（IL）。2、并勵(lì)發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)（1）觀(guān)察自勵(lì)過(guò)程（2）測(cè)外特性保持n=nN使Rf2=常數(shù)，測(cè)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(cè)取U＝f（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(hào)型號(hào)名稱(chēng)數(shù)量1DD03導(dǎo)軌、測(cè)速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表1臺(tái)2DJ23校正直流測(cè)功機(jī)1臺(tái)3DJ13直流復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)1臺(tái)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(cè)試及開(kāi)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D31、D44、D31、D42、D51五、實(shí)驗(yàn)方法1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)圖2－3直流他勵(lì)發(fā)電機(jī)接線(xiàn)圖按圖2-3接線(xiàn)。圖中直流發(fā)電機(jī)G選用DJ13，其額定值PN＝100W，UN＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/min。校正直流測(cè)功機(jī)MG作為G的原動(dòng)機(jī)（按他勵(lì)電動(dòng)機(jī)接線(xiàn)）。MG與G由聯(lián)軸器直接連接。開(kāi)關(guān)S選用D51組件。Rf1選用D44的1800Ω變阻器，Rf2選用D42的900Ω變阻器，并采用分壓器接法。R1選用Ω與900Ω電阻串聯(lián)加上900Ω與900Ω并聯(lián)），阻值為2250Ω。當(dāng)負(fù)載電流大于0.4A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(xiàn)短接。直流電流表和電壓表選用D31，并根據(jù)需要選擇合適的量程。電樞電源打開(kāi)之前，應(yīng)先將電樞電源的調(diào)節(jié)旋鈕擰到最小。（1）測(cè)空載特性1）斷開(kāi)發(fā)電機(jī)G的負(fù)載開(kāi)關(guān)S。將Rf2調(diào)至最大。2）把R1調(diào)至最大，Rf1調(diào)至最小。先打開(kāi)勵(lì)磁電源開(kāi)關(guān)，再打開(kāi)電樞電源開(kāi)關(guān)，起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)MG。直流電動(dòng)機(jī)MG的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合正向旋轉(zhuǎn)的要求。3）電動(dòng)機(jī)MG正常啟動(dòng)后，將電樞電源調(diào)至220V，并把R1減到最小。增大電阻Rf1，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到額定值（nN＝1600r/min），并在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持不變。4）調(diào)節(jié)分壓電阻Rf2，使發(fā)電機(jī)的空載電壓達(dá)到U0＝1.2UN(240V)。5）在保持額定轉(zhuǎn)速的條件下，從U0＝1.2UN開(kāi)始，單方向調(diào)節(jié)分壓電阻Rf2，逐漸減小發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，測(cè)量發(fā)電機(jī)的空載電壓U0和勵(lì)磁電流If，直到If＝0（此時(shí)U0稱(chēng)為發(fā)電機(jī)的剩磁電壓）。其中，表2-2中。表2-2n=nN＝1600r/minIL=0U0（V）2402182052001951701007042If（mA）121928173695019120（2）測(cè)外特性1）把負(fù)載電阻R2調(diào)到最大值，合上負(fù)載開(kāi)關(guān)S。2）分別調(diào)節(jié)Rf1、Rf2和R2，使得IL＝IN，U＝UN，n=nN。此時(shí)發(fā)電機(jī)處于額定運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流If稱(chēng)為額定勵(lì)磁電流IfN。記錄IfN的大小。3）在保持n=nN和If＝IfN不變的條件下，從IL＝IN開(kāi)始，逐漸增大R2，測(cè)取發(fā)電機(jī)的電樞電壓U和電樞電流IL，直到空載為止（斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，此時(shí)IL=0）。共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表2-3中。表2-3n＝nN＝1600r/minIf＝IfN＝111mAU（V）206209212219223225231IL（A）0.400.350.300（3）測(cè)調(diào)整特性1）調(diào)節(jié)分壓電阻Rf2，使發(fā)電機(jī)的空載電壓達(dá)到額定值。2）把負(fù)載電阻R2調(diào)到最大值，合上負(fù)載開(kāi)關(guān)S。在保持額定轉(zhuǎn)速與額定電壓的條件下，逐漸減小負(fù)載電阻R2，測(cè)取發(fā)電機(jī)的輸出電流IL和勵(lì)磁電流If，直到IL上升到額定值為止。共取6-7組數(shù)據(jù)記錄于表2-4中。表2-4n=nN＝1600r/minU＝UN＝200VIL（A）0.50.430.380If（mA）1039692818074702、并勵(lì)發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)（1）觀(guān)察自勵(lì)過(guò)程1）按實(shí)驗(yàn)2-1六中注意事項(xiàng)2使電機(jī)MG停機(jī)，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(xiàn)如圖2-4所示。Rf2選用D42的900Ω電阻兩只相串聯(lián)并調(diào)至最大阻值，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。2）先打開(kāi)勵(lì)磁電源。然后在R1最大的情況下，再打開(kāi)電樞電源。起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，調(diào)節(jié)電動(dòng)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(wú)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(kāi)關(guān)S，逐漸減小Rf2，觀(guān)察發(fā)電機(jī)電樞兩端的電壓，若電壓逐漸上升，說(shuō)明滿(mǎn)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(duì)調(diào)聯(lián)接即可。4）對(duì)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)速即為臨界轉(zhuǎn)速。（2）測(cè)外特性圖2－4直流并勵(lì)發(fā)電機(jī)接線(xiàn)圖1）按圖2-4接線(xiàn)。調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R2到最大,合上負(fù)載開(kāi)關(guān)S。2）調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf1、發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf2和負(fù)載電阻R2，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、輸出電壓和電流三者均達(dá)額定值，即n=nN，U=UN，IL=IN。3）保持此時(shí)Rf2的值和n=nN不變，逐次減小負(fù)載電流，直至IL=0，從額定到空載運(yùn)行范圍內(nèi)每次測(cè)取發(fā)電機(jī)的電壓U和電流IL。4）共取6-7組數(shù)據(jù),記錄于表2-5中。表2-5n＝nN＝1600r/minRf2＝常值U（V）200208224233240243248IL（A）003、復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)（1）積復(fù)勵(lì)和差復(fù)勵(lì)的判別1）接線(xiàn)如圖2-5所示，Rf2選用D42的1800Ω阻值。C1、C2為串勵(lì)繞組。2）合上開(kāi)關(guān)S1將串勵(lì)繞組短接，使發(fā)電機(jī)處于并勵(lì)狀態(tài)運(yùn)行，按上述并勵(lì)發(fā)電機(jī)外特性試驗(yàn)方法，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電流IL=0.5IN。3）打開(kāi)短路開(kāi)關(guān)S1,在保持發(fā)電機(jī)n,Rf2和R2不變的條件下,觀(guān)察發(fā)電機(jī)端電壓的變化,若此時(shí)電壓升高即為積復(fù)勵(lì),若電壓降低則為差復(fù)勵(lì)。圖2－5直流復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)接線(xiàn)圖4）如要把差復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)改為積復(fù)勵(lì),對(duì)調(diào)串勵(lì)繞組接線(xiàn)即可。（2）積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性1）實(shí)驗(yàn)方法與測(cè)取并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性相同。先將發(fā)電機(jī)調(diào)到額定運(yùn)行點(diǎn)，n=nN，U=UN，IL=IN。2）保持此時(shí)的Rf2和n=nN不變，逐次減小發(fā)電機(jī)負(fù)載電流，直至IL=0。3）從額定負(fù)載到空載范圍內(nèi)，每次測(cè)取發(fā)電機(jī)的電壓U和電流IL，共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表2-6中。表2-6n＝nN＝1600r/minRf2＝常數(shù)U（V）2001761501321168056IL（A）00.0640.1260.2580.3160.4120.487五、注意事項(xiàng)1、直流電動(dòng)機(jī)MG起動(dòng)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(guān)察到勵(lì)磁電流If1為最大后，接通電樞電源，MG起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。起動(dòng)完畢，應(yīng)將R1調(diào)到最小。2、做外特性時(shí)，當(dāng)電流超過(guò)0.4A時(shí),R2中串聯(lián)的電阻調(diào)至零并用導(dǎo)線(xiàn)短接,以免電流過(guò)大引起變阻器損壞。六、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(xiàn),由空載特性曲線(xiàn)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)。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(xiàn)。分別算出三種勵(lì)磁方式的電壓變化率：并分析差異原因。3、繪出他勵(lì)發(fā)電機(jī)調(diào)整特性曲線(xiàn)，分析在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，為什么負(fù)載增加時(shí)，要保持端電壓不變，必須增加勵(lì)磁電流的原因。負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速（功率）傳感器感知轉(zhuǎn)速（功率）的變化，使原動(dòng)機(jī)（汽輪機(jī)、水輪機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)）增加功率，保持轉(zhuǎn)速不變（頻率不變），使發(fā)電機(jī)組工作在新的功率工作點(diǎn)上。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，負(fù)載增加時(shí)，由于有功功率的去磁作用，削弱原勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使發(fā)電機(jī)的端電壓下降，要保持端電壓不變，就必須增加勵(lì)磁電流。七、思考題1、并勵(lì)發(fā)電機(jī)不能建立電壓有哪些原因？答：轉(zhuǎn)速不夠；勵(lì)