1、a 直流電機實驗報告 4直流電機實驗報告課程名：電機學與電力拖 動姓名：李靜怡 學院：電氣工程學院 班級：電氣 1108 班 學號： 11291240 指導老師：郭芳2-2 直 流 發 電 機一、實驗目的1 、掌握用實驗方法測定直流發電機的各種運行特性，并根據所測得的運行 特性評定該被試電機的有關性能。2 、通過實驗觀察并勵發電機的自勵過程和自勵條件。二、預習要點1 、什么是發電機的運行特性？在求取直流發電機的特性曲線時，哪些物理 量應保持不變，哪些物理量應測取。2 、做空載特性實驗時，勵磁電流為什么必須保持單方向調節？3 、并勵發電機的自勵條件有哪些？當發電機不能自勵時應如何處理？4 、如何

2、確定復勵發電機是積復勵還是差復勵？三、實驗項目1 、他勵發電機實驗（1）測空載特性 保持 n=nN 使 I L =0，測取 U0=f（If）。（2）測外特性 保持 n=nN 使 If=IfN ，測取 U=f（IL ）。（ 3）測調節特性 保持 n=nN 使 U=U N ，測取 If=f（IL ）。2、并勵發電機實驗（1）觀察自勵過程（2）測外特性 保持 n=nN 使 Rf2=常數，測取 U=f （IL ）。3、復勵發電機實驗積復勵發電機外特性 保持 n=nN使 Rf2常數，測取 Uf（IL）。四、實驗設備及掛件排列順序1、實驗設備序號型號名稱數量1DD03-4渦流測功機及導軌1 臺2D55-4

3、渦流測功機控制箱1 臺2DJ23-1直流電動機（按他勵電動機接線）1 臺3DJ13直流復勵發電機 （他勵發電機接線）1 臺4D31直流電壓、毫安、安培表2 件5D44可調電阻器、電容器1 件6D51波形測試及開關板1 件7D42三相可調電阻器1 件2、屏上掛件排列順序D55-4，D31、D44、D31、D42、D51五、實驗方法1、他勵直流發電機（必做）按圖1-2-1接線。圖中直流發電機 G選用DJ13，其額定值 PN100W，UN 200V，IN0.5A，nN1600r/min。直流電動機 DJ23-1作為 G的原動機（按 他勵電動機接線）。渦流測功機、發電機及直流電動機由聯軸器同軸聯接。

4、開關S選用D51組件上的雙刀雙擲開關。 Rf1選用D44的1800變阻器，Rf2 選 用 D42 的 900變阻器，并采用分壓法接線。 R1 選用 D44 的 180變阻器。 R2 為發電機的負載電阻選用 D42，采用串并聯接法（ 900與 900電阻串聯加上 900與 900并聯），阻值為 2250。當負載電流大于 0.4 A 時用并聯部分，而 將串聯部分阻值調到最小并用導線短接。 直流電流表、 電壓表選用 D31、并選擇合適的量程勵磁電源2 20 V阻繞磁勵IAf11組繞勵并R22 20 V電樞電源圖 1-2-1 直流他勵發電機接線圖（1）測空載特性1）首先將渦流測功機控制箱的“突減載”開

5、關撥至上端位置或將給定調節 旋鈕逆時針旋轉到底，渦流測功機不加載。然后打開發電機 G 的負載開關 S，接通控制屏上的勵磁電源開關，將 Rf2 調至使 G 勵磁電流最小的位置（即 Rf2 調至最大）。2）使直流電動機 M 電樞串聯起動電阻 R1 阻值最大， Rf1 阻值最小。仍先 接通控制屏下方左邊的勵磁電源開關，在觀察到直流電動機 M 的勵磁電流為最 大的條件下，再接通控制屏下方右邊的電樞電源開關，起動直流電動機 M ，其 旋轉方向應符合正向旋轉的要求。3）直流電動機 M 起動正常運轉后，將 M 電樞串聯電阻 R1 調至最小值 ， 將 M 的電樞電源電壓調為 220V，調節電動機磁場調節電阻

6、Rf1 ，使發電機轉速 達額定值。4）調節發電機勵磁分壓電阻 Rf2，使發電機空載電壓達 U01.2UN 為止。5）在保持 n=nN 1600r/min 條件下，從 U0 1.2UN 開始，單方向調節分 壓器電阻 Rf2 使發電機勵磁電流逐次減小， 每次測取發電機的空載電壓 U0 和勵 磁電流 If ，直至 If0（此時測得的電壓即為電機的剩磁電壓） 。6）測取數據時 U0UN 和 If0 兩點必測，并在 U0UN 附近測點應較密。7）共測取 78組數據，記錄于表 1-2-1 中表 2-2n=n N 1600r/minIL=0U0（V）24022021020019018015011070502

7、8.8I f（ mA）116.790.481.573.16659.442.826.612.96.902）測外特性1）把發電機負載電阻 R2 調到最大值，合上負載開關 S。2）同時調節電動機的磁場調節電阻 Rf1，發電機的分壓電阻 Rf2 和負載電 阻 R2 使發電機的 IL IN，UUN，n=nN，該點為發電機的額定運行點，其 勵磁電流稱為額定勵磁電流 IfN ，記錄該組數據。特別注意，當電流超過 0.4A 時,R2 中串聯的電阻調至零并用導線短接 ,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，逐次增加負載電阻 R2，即減 小發電機負載電流 IL ，從額定

8、負載到空載運行點范圍內，每次測取發電機的電 壓 U 和電流 I L ，直到空載（斷開開關 S，此時 I L =0），共取 6-7 組數據，記錄 于表 1-2-2 中。表 2-3 nnN1600 r/minIfIfN 112.0 mAU（V）200210220230235IL（A）0.50.370.270.102 、并勵發電機實驗（1）觀察自勵過程1 ）按注意事項使直流電動機 M 停機。同時將啟動電阻 R1 調回最大值，磁 場調節電阻 Rf1調到最小值為下次啟動做好準備。 在斷電的條件下將發電機 G 的 勵磁方式從他勵改為并勵，接線如圖 1-2-2 所示。 Rf2 選用 D42 的 900電阻兩

9、只 相串聯并調至最大阻值，打開開關 S。2）按注意事項起動電動機，調節電動機的轉速，使發電機的轉速n=nN，用直流電壓表量發電機是否有剩磁電壓，若無剩磁電壓，可將并勵繞組改接成 他勵方式進行充磁。3）合上開關 S 逐漸減小 Rf2，觀察發電機電樞兩端的電壓，若電壓逐漸上 升，說明滿足自勵條件。如果不能自勵建壓，將勵磁回路的兩個端頭對調聯接即可。4）對應著一定的勵磁電阻， 逐步降低發電機轉速， 使發電機電壓隨之下降， 直至電壓不能建立，此時的轉速即為臨界轉速。勵磁電源220V + 電樞電源R2Rf2六、注意事項1、直流電動機 MG 起動時，要注意須將 R1 調到最大， Rf1 調到最小，先 接通

10、勵磁電源， 觀察到勵磁電流 If1 為最大后， 接通電樞電源， 使 M 起動運轉。 起動完畢，應將 R1 調到最小。2、做外特性時，當電流超過 0.4A 時,R2 中串聯的電阻調至零并用導線短接 以免電流過大引起變阻器損壞。七、實驗報告1、根據空載實驗數據 , 作出空載特性曲線 , 由空載特性曲線計算出被試電機 的飽和系數和剩磁電壓的百分數。U0（V）240220210200190180150110705028.8I f（ mA）116.790.481.573.16659.442.826.612.96.90飽和系數：X%=(Ib/Ia)*100%=(63/73.1)*100%=86.18%剩磁

11、電壓：剩磁電壓 U=28.8V剩磁電壓的百分數 %=(U/UN)*100%=( 28.8/200 ) *100%=14.4%可以看出，電機的剩磁電壓還是比較大的。2、在同一座標紙上繪出他勵、并勵和復勵發電機的三條外特性曲線。分別U（V）200210220230235IL（A）0.50.370.270.10算出三種勵磁方式的電壓變化率：U% U0UUN100% 并分析差異原因。UN計算電壓變化率：從圖表中可以看出，隨著負載電流上升，他勵發電機的端電壓逐漸下降。=(235-200)/200*100%=17.5%通常他勵發電機的電壓調整率為 5%到 10%，由于 17.5%大于 10%，此發電機的外

12、特性不夠好。八、思考題1、并勵發電機不能建立電壓有哪些原因？答：電機沒有磁路，沒有電壓，必須通過外加直流電源通電來勵磁；勵磁 繞組接法和電樞方向沒有配合好，最初微小勵磁電流產生的磁動勢方向與剩磁 方向相反；對于某回路有以臨街轉速，轉速低于臨界轉速也不建立起電壓。2、在發電機一電動機組成的機組中，當發電機負載增加時，為什么機組的 轉速會變低？為了保持發電機的轉速 n=n N ，應如何調節？答：負載電流增大時電壓下降，而勵磁電流沒有增加，轉速降低，為了保 持轉速正常運行，應曾江勵磁電流，以抵消電樞回路的電壓降。2-3 直流并勵電動機一. 實驗目的1. 掌握用實驗方法測取直流并勵電動機的工作特性和機

13、械特性。2. 掌握直流并勵電動機的調速方法。二. 預習要點1. 什么是直流電動機的工作特性和機械特性？2. 直流電動機調速原理是什么？三. 實驗項目1. 工作特性和機械特性保持 U=UN和 If =IfN 不變，測取 n、T2 、n=f(Ia) 及 n=f(T2) 。2. 調速特性(1) 改變電樞電壓調速保持 U=UN、 If=IfN = 常數， T2 =常數，測取 n=f(Ua)(2) 改變勵磁電流調速保持U=UN，T2 =常數， R1 =0，測取 n=f(If) 。(3) 觀察能耗制動過程四實驗方法1并勵電動機的工作特性和機械特性。圖1-6 直流并勵電動機接線圖a將 R1 調至最大， Rf

14、 調至最小，毫安表量程為 200mA，電流表量程為 2A 檔，電壓表量程為 300V檔，檢查渦流測功機與 MEL-13是否相連，將 MEL-13“轉 速控制”和“轉矩控制”選擇開關板向“轉矩控制” ，“轉矩設定”電位器逆時 針旋到底，打開船形開關，按實驗一方法起動直流電源，使電機旋轉，并調整 電機的旋轉方向，使電機正轉。b直流電機正常起動后，將電樞串聯電阻 R1 調至零，調節直流可調穩壓 電源的輸出至 220V，再分別調節磁場調節電阻 Rf 和“轉矩設定”電位器，使電 動機達到額定值： U=UN=220，V Ia=IN ，n=nN=1600r/min，此時直流電機的勵磁電流 If=IfN （額

15、定勵磁電流）c保持 U=UN，If=IfN 不變的條件下，逐次減小電動機的負載，即逆時針 調節“轉矩設定”電位器，測取電動機電樞電流 Ia、轉速 n和轉矩 T2，共取數 據 7-8 組填入表 1-8 中。表 2-7 U=UN=220V If=IfN= 67.8mA IF2=100MA實驗數據Ia （A）0.500.400.350.331.20n（ r/min ）16821700171017171600I F（ A）0.270.160.110.090.90T2（N·m）0.5050.3430.2900.2801.155計算數據P2（w）89.1961.2352.0750.48194.0

16、4P1（w）124.92102.9291.9287.52278.92（ %）71.40%59.49%56.65%57.68%69.57% n（ %）5.13%6.25%6.88%7.31%0.00%實驗數據Ia （A）1.101.000.900.850.750.65n（ r/min ）160816181625163516481657I F（ A）0.840.750.650.600.500.40T2（N·m）1.1000.9900.8820.8280.7200.612計算數據P2（w）185.7268.19 150.49142.15124.59106.48P1（w）256.9234.9

17、2 212.92201.92179.92157.92（ %）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%五實驗報告1. 由表 1-8 計算出 P2和，并繪出 n、T2、 =f（Ia） 及 n=f（T2） 的特性曲 線。電動機輸出功率P2=0.105nT2式中輸出轉矩 T2 的單位為 N· m，轉速 n 的單位為 r min。 電動機輸入功率P1=UI 電動機效率P2 = P1 ×100 電動機輸入電流 I =Ia +IfN 由工作特性求出轉速變化率：nO nNn=nN×

18、100實驗數據Ia （A）0.500.400.350.331.20n（ r/min ）16821700171017171600I F（ A）0.270.160.110.090.90T2（N·m）0.5050.3430.2900.2801.155計算數據P2（w）89.1961.2352.0750.48194.04P1（w）124.92102.9291.9287.52278.92（ %）71.40%59.49%56.65%57.68%69.57% n（ %）5.13%6.25%6.88%7.31%0.00%實驗數據Ia （A）1.101.000.900.850.750.65n（ r/m

19、in ）160816181625163516481657I F（ A）0.840.750.650.600.500.40T2（N·m）1.1000.9900.8820.8280.7200.612計算數據P2（w）185.7268.19 150.49142.15124.59106.48P1（w）256.9234.92 212.92201.92179.92157.92（ %）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，轉速 n 和轉矩 T2的曲線比較符合理論推測：隨著電樞電流

20、的上升，他勵電動機轉速 n 略微下降，負載轉矩 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， 出現峰值的趨勢， 可能是實驗中操作存在失誤導致 數據出現偏差， 還有可能是理論與實際情況的電機運行條件不完全吻合， 導致實際效率 曲線不正確。在圖表中沿 n' =f(Ia) 的數據曲線畫出趨勢線，與坐標軸的交點即為n0'，讀出n0' =1.08 ，換算成 n0=1.08*1600=1728 ，計算轉速變化率：nO nN n= nN ×100 =( 1728-1600) /1600*100%=8%六思考題1. 并勵電動機的速率特性 n=f(Ia)

21、為什么是略微下降？是否會出現上翹現 象？為什么？上翹的速率特性對電動機運行有何影響？答：n=U/Ce-RaTem/CeCT2=n0-Tem，為一條下垂的斜線，由于直流電 動機中的 Ra<< CeCT 2, 故很小，只是略微下降。當 Ia 增加時，由于電樞反 應的去磁作用，導致的減小， E=Cen 知，n 會增加，故可能出現上翹現象。2. 當電動機的負載轉矩和勵磁電流不變時，減小電樞端壓，為什么會引起 電動機轉速降低？答：當 M和 If 不變時，由 E=Cen 知，電動機轉速會下降 .3. 當電動機的負載轉矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉速的 升高，為什么？答：當 M和 Ua不變時，由 E=Cen 知，減小勵磁電流會使 減小，而 E幾 乎不變，故