..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(dòng)姓名：李靜怡學(xué)院：電氣工程學(xué)院班級(jí)：電氣1108班學(xué)號(hào)：11291240指導(dǎo)老師：郭芳2-2直流發(fā)電機(jī)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(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?！?測(cè)外特性保持n=nN使If=IfN,測(cè)取U=f〔IL?！?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觀察自勵(lì)過程〔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)名稱數(shù)量1DD03-4渦流測(cè)功機(jī)及導(dǎo)軌1臺(tái)2D55-4渦流測(cè)功機(jī)控制箱1臺(tái)2DJ23-1直流電動(dòng)機(jī)〔按他勵(lì)電動(dòng)機(jī)接線1臺(tái)3DJ13直流復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)〔他勵(lì)發(fā)電機(jī)接線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PN＝100W,UN＝200V,IN＝0.5A,nN＝1600r/min。直流電動(dòng)機(jī)DJ23-1作為G的原動(dòng)機(jī)〔按他勵(lì)電動(dòng)機(jī)接線。渦流測(cè)功機(jī)、發(fā)電機(jī)及直流電動(dòng)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1800Ω變阻器,Rf2選用D42的900Ω變阻器,并采用分壓法接線。R1選用D44的180Ω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〔900Ω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〔1測(cè)空載特性1首先將渦流測(cè)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(cè)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(dòng)機(jī)M電樞串聯(lián)起動(dòng)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(dòng)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(dòng)直流電動(dòng)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(dòng)機(jī)M起動(dòng)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(dòng)機(jī)磁場(chǎng)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)U0＝1.2UN為止。5在保持n=nN＝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(jī)勵(lì)磁電流逐次減小,每次測(cè)取發(fā)電機(jī)的空載電壓U0和勵(lì)磁電流If,直至If＝0〔此時(shí)測(cè)得的電壓即為電機(jī)的剩磁電壓。7共測(cè)取7～8組數(shù)據(jù),記錄于表1-2-1表2-2n=nN＝1600r/minIL=0U0〔V240220210200190180150110705028.8If〔mA116.790.481.573.16659.442.826.612.96.90〔2測(cè)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(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)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IL＝IN,U＝UN,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If＝IfN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(cè)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2-3n＝nN＝1600r/minIf＝IfN＝112.0mAU〔V200210220230235IL〔A0.50.370.270.102、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(dòng)機(jī)M停機(jī)。同時(shí)將啟動(dòng)電阻R1調(diào)回最大值,磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf1調(diào)到最小值為下次啟動(dòng)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900Ω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(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(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。六、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,觀察到勵(lì)磁電流If1為最大后,接通電樞電源,使M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〔V240220210200190180150110705028.8If〔mA116.790.481.573.16659.442.826.612.96.90飽和系數(shù)：X%=<Ib/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)β%=〔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〔V200210220230235IL〔A0.50.370.270.10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%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(dòng)勢(shì)方向與剩磁方向相反；對(duì)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(dòng)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(huì)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(dòng)機(jī)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)取直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。2.掌握直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。二.預(yù)習(xí)要點(diǎn)1.什么是直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性？2.直流電動(dòng)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(cè)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(cè)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(cè)取n=f<If>。<3>觀察能耗制動(dòng)過程四．實(shí)驗(yàn)方法1．并勵(lì)電動(dòng)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檔,檢查渦流測(cè)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(dòng)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(dòng)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(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf和"轉(zhuǎn)矩設(shè)定"電位器,使電動(dòng)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(dòng)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(cè)取電動(dòng)機(jī)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2-7U=UN=220VIf=IfN=67.8mAIF2=100MA實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ia〔A0.500.400.350.331.20n〔r/min16821700171017171600IF〔A0.270.160.110.090.90T2〔N·m0.5050.3430.2900.2801.155計(jì)算數(shù)據(jù)P2〔w89.1961.2352.0750.48194.04P1〔w124.92102.9291.9287.52278.92η〔%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〔A1.101.000.900.850.750.65n〔r/min160816181625163516481657IF〔A0.840.750.650.600.500.40T2〔N·m1.1000.9900.8820.8280.7200.612計(jì)算數(shù)據(jù)P2〔w185.72168.19150.49142.15124.59106.48P1〔w256.92234.92212.92201.92179.92157.92η〔%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η,并繪出n、T2、η=f<Ia>及n=f<T2>的特性曲線。電動(dòng)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r／min。電動(dòng)機(jī)輸入功率P1=UI電動(dòng)機(jī)效率η=×100％電動(dòng)機(jī)輸入電流I=Ia+IfN由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率：Δn=×100％實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ia〔A0.500.400.350.331.20n〔r/min16821700171017171600IF〔A0.270.160.110.090.90T2〔N·m0.5050.3430.2900.2801.155計(jì)算數(shù)據(jù)P2〔w89.1961.2352.0750.48194.04P1〔w124.92102.9291.9287.52278.92η〔%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〔A1.101.000.900.850.750.65n〔r/min160816181625163516481657IF〔A0.840.750.650.600.500.40T2〔N·m1.1000.9900.8820.8280.7200.612計(jì)算數(shù)據(jù)P2〔w185.72168.19150.49142.15124.59106.48P1〔w256.92234.92212.92201.92179.92157.92η〔%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(cè)：隨著電樞電流的上升,他勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n略微下降,負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2線性增大,而效率η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(shì),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(shì)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：Δn=×100％=〔1728-1600/1600*100%=8%六．思考題1.并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的速率特性n=f<Ia>為什么是略微下降？是否會(huì)出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有何影響？答：n=U/CeΦ-RaTem/CeCTΦ2=n0-βTem,為一條下垂的斜線,由于直流電動(dòng)機(jī)中的Ra<<CeCTΦ2,故β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Φ的減小,E=CeΦn知,n會(huì)增加,故可能出現(xiàn)上翹現(xiàn)象。2.當(dāng)電動(dòng)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(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低？答：當(dāng)M和If不變時(shí),由E=CeΦn知,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)下降.3.當(dāng)電動(dòng)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(huì)引起轉(zhuǎn)速的升高,為什么？答：當(dāng)M和Ua不變時(shí),由E=CeΦn知,減小勵(lì)磁電流會(huì)使Φ減小,而E幾乎不變,故n升高.4.并勵(lì)