直流电机的实验报告.docx

直流电机的实验报告2-2直流发电机一、实验目的1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性 评定该被试电机的有关性能。2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。二、预习要点1、什么是发电机的运行特性在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保 持不变，哪些物理量应测取。2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节3、并励发电机的自励条件有哪些当发电机不能自励时应如何处理4、如何确定复励发电机是积复励还是差复励三、实验工程1、他励发电机实验(1)测空载特性保持nN使Il=()，测取Uo=f (11。 测外特性 保持n=r)N使I尸加,测取U=f (II)。(3)测调节特性 保持产即使U=Un,测取I尸f (II)。2、并励发电机实验(1)观察自励过程测外特性 保持n二必使Rm常数，测取U=f (I)3、复励发电机实验积复励发电机外特性保持11二屈使Rn =常数，测取U = f (II)。四、实验设备及挂件排列顺序1、实验设备2、屏上挂件排列顺序序号型号名称数量1DD03-4涡流测功机及导轨1分2D55-4涡流测功机控制箱1台2DJ23-1直流电动机（按他励电动机接线）1台3DJ13直流复励发电机（他励发电机接线）1台4D31直流电压、毫安、安培表2件5D44可调电阻器、电容器1件6D51波形测试及开关板1件7D42三相可调电阻器1件D55-4, D31、D44、D31、D42、D51五、实验方法1、他励直流发电机（必做）按图12-1接线。图中直流发电机G选用DJ13,其额定值PN=100W, UN =200V, IN=0.5A, nN=1600r/min<>直流电动机DJ231作为G的原动机（按 他励电动机接线）。涡流测功机、发电机及直流电动机由联轴器同轴联接。开关S选用D51组件上的双刀双掷开关。Rfl选用D44的1800Q变阻器，Rf2选 用D42的9（）0。变阻器，并采用分压法接线。R1选用D44的180。变阻器。R2 为发电机的负载电阻选用D42,采用串并联接法（900。与900。电阻串联加上 900。与900。并联），阻值为2250。当负载电流大于0.4 A时用并联局部，而 将串联局部阻值调到最小并用导线短接。直流电流表、电压表选用D31、并选择 适宜的量程。图1-2-1直流他励发电机接线图（1）测空载特性1）首先将涡流测功机控制箱的“突减载开关拨至上端位置或将给定调节 旋钮逆时针旋转到底，涡流测功机不加载。然后翻开发电机G的负载开关S,接通控制屏上的励磁电源开关，将Rn调 至使G励磁电流最小的位置（即R已调至最大）。2）使直流电动机M电枢串联起动电阻R阻值最大，Rn限值最小。仍先接 通控制屏下方左边的励磁电源开关，在观察到直流电动机M的励磁电流为最大 的条件下，再接通控制屏下方右边的电枢电源开关，起动直流电动机M,其旋 转方向应符合正向旋转的要求。3）直流电动机M起动正常运转后，将M电枢串联电阻Ri调至最小值， 将M的电枢电源电压调为220V,调节电动机磁场调节电阻R“，使发电机转速 达额定值。4）调节发电机励磁分压电阻Rq,使发电机空载电压达U0=1.2Un为止。5）在保持n=nN=1600r/min条件下，从Uo=1.2Un开场，单方向调节分压器 电阻R门使发电机励磁电流逐次减小，每次测取发电机的空载电压U。和励磁电流 If,直至L=0 （此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。6）测取数据时U（）=Un和h=0两点必测，并在U（）=Un附近测点应较密。7）共测取78组数据，记录于表1-2-1中表 2-2 n=nN= 1600r/min IL=0Uo (V)240220210200190180150110705028.8If (mA)116.790.481.573. 16659.442.826.612.96.90（2）测外特性I）把发电机负载电阻R?调到最大值，合上负载开关S。2）同时调节电动机的磁场调节电阻R“，发电机的分压电阻Re和负载电阻 R2使发电机的Il=In，U = Un, n=nN,该点为发电机的额定运行点，其励磁电流 称为额定励磁电流In,记录该组数据。特别注意，当电流超过0.4A时,R?中串联 的电阻调至零并用导线短接，以免电流过大引起变阻器损坏。3）在保持2皈和h=hN不变的条件下，逐次增加负载电阻R2,即减小发 电机负载电流II,从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U 和电流L直到空载（断开开关S,此时1户0，共取6-7组数据，记录于表1-2-2 中。表 2-3n = nN= 1600r/minIf= = 112.0niA2、并励发电机实验U (V)200210220230235Il (A)0.50.370.270.10（1）观察自励过程1）按本卷须知使直流电动机M停机。同时将启动电阻R|调回最大值，磁场 调节电阻R”调到最小值为下次启动做好准备。在断电的条件下将发电机G的励 磁方式从他励改为并励，接线如图1-2-2所示。%选用D42的900。电阻两只相 串联并调至最大阻值，翻开开关S。2)按本卷须知起动电动机，调节电动机的转速，使发电机的转速n=nN,用直 流电压表量发电机是否有剩磁电压，假设无剩磁电压，可将并励绕组改接成他励 方式进展充磁。3)合上开关S逐渐减小R+观察发电机电枢两端的电压，假设电压逐渐上 升，说明满足自励条件。如果不能自励建压，将励磁回路的两个端头对调联接即 可。4)对应着一定的励磁电阻，逐步降低发电机转速，使发电机电压随之下降, 直至电压不能建设，此时的转速即为临界转速。六、本卷须知1、直流电动机MG起动时，要注意须将K调到最大，R“调到最小，先接 通励磁电源，观察到励磁电流为最大后，接通电枢电源，使M起动运转。起 动完毕，应将Ri调到最小。2、做外特性时，当电流超过0.4A时,R2中串联的电阻调至零并用导线短接, 以免电流过大引起变阻器损坏。七、实验报告1、根据空载实验数据,作出空载特性曲线，由空载特性曲线计算出被试电机 的饱和系数和剩磁电压的百分数。Uo (V)240220210200190180150110705028.8If (mA)116.790.481.573. 16659.442.826.612.96.90饱和系数：X%=(Ib/Ia)*100%= (63/73. l)*100%=86. 18%剩磁电压：剩磁电压U=28.8V剩磁电压的百分数(U/UN) *100%= (28. 8/200) *100%= 14. 4%可以看出，电机的剩磁电压还是比较大的。2、在同一座标纸上绘出他励、并励和复励发电机的三条外特性曲线。分别 算出三种励磁方式的电压变化率：= 4沙100算分析差异原因。U (V)200210220230235Il (A)0.50.370.270.10从图表中可以看出，随着负载电流上升，他励发电机的端电压逐渐下降。计算电压变化率：% 二(235-200) /200*100%=17.5%通常他励发电机的电压调整率为5%到10%,由于17. 5%大于10%,此发电机 的外特性不够好。八、思考题1、并励发电机不能建设电压有哪些原因答：电机没有磁路，没有电压，必须通过外加直流电源通电来励磁；励磁绕 组接法和电枢方向没有配合好，最初微小励磁电流产生的磁动势方向与剩磁方向 相反；对于某回路有以临街转速，转速低于临界转速也不建设起电压。2、在发电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的 转速会变低为了保持发电机的转速n=nw应如何调节答：负载电流增大时电压下降，而励磁电流没有增加，转速降低，为了保持 转速正常运行，应曾江励磁电流，以抵消电枢回路的电压降。2-3直流并励电动机实验目的1 .掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。2 .掌握直流并励电动机的调速方法。二 .预习要点1 .什么是直流电动机的工作特性和机械特性2 .直流电动机调速原理是什么.实验工程1 .工作特性和机械特性保持 U=UN 和 If =IfN 不变，测取 n、T2、n=f (la)及 n=f (T2)。2 .调速特性(1)改变电枢电压调速保持 U=UN、If=IfN =常数,T2 二常数,测取 n=f(Ua)。(2)改变励磁电流调速保持 U=UN, T2 二常数，R1 =0,测取 n=f(If)。(3)观察能耗制动过程.实验方法1 .并励电动机的工作特性和机械特性。a.将R1调至最大，Rf调至最小，毫安表量程为200mA,电流表量程为2A 档，电压表量程为300v档，检查涡流测功机与MELT3是否相连，将MELT3"转 速控制和“转矩控制选择开关板向“转矩控制，“转矩设定电位器逆时 针旋到底，翻开船形开关，按实验一方法起动直流电源，使电机旋转，并调整电 机的旋转方向，使电机正转。b.直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R1调至零，调节直流可调稳压电 源的输出至220V,再分别调节磁场调节电阻Rf和“转矩设定电位器，使电动 机到达额定值：U=UN=220V, Ia=IN, n=nN=1600r/min,此时直流电机的励磁电流 If=IfN (额定励磁电流)。c.保持IMJN, If=IfN不变的条件下,逐次减小电动机的负载,即逆时针调 节“转矩设定电位器，测取电动机电枢电流la、转速n和转矩T2,共取数据 7-8组填入表1-8中。表 2-7U=UN=220VIf=IfN= 67. 8mAIF2=100MA实验数据la (A)0. 500.400. 350. 331.20n (r/min)16821700171017171600IF (A)0. 270. 160. 110. 090. 90T2 (N m)0. 5050. 3430. 2900. 2801. 155计算数据P2 (w)89. 1961.2352. 0750. 48194. 04Pl (w)124. 92102. 9291.9287. 52278. 92n (%)71.40%59.49%56. 65%57. 68%69. 57%n (%)5. 13%6. 25%6. 88%7.31%0. 00%实验数据Ta (A)1. 101.000. 900. 850. 750. 65n (r/min)160816181625163516481657IF (A)0. 840. 750. 650. 600. 500. 40T2 (N m)1. 1000. 9900. 8820. 8280. 7200.612计算数据P2 (w)185. 72168.19150. 49142. 15124.59106. 48Pl (w)256. 92234. 92212. 92201.92179. 92157. 92n (%)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.实验报告1.由表1-8计算出P2和n ,并绘出n、T2、n=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲线。电动机输出功率P2=0.105nT2式中输出转矩T2的单位为Nm,转速n的单位为r / min。电动机输入功率P1=UI电动机效率竺n 二q xioo%电动机输入电流I =Ia +IfN由工作特性求出转速变化率：An= "N X100%有图表中可以看出，转速n和转矩T2的曲线比较符合理论推测：随着电枢电流 的上升，他励电动机转速n略微下降，负载转矩T2线性增大，而效率n的曲线 偏离较大，找不到明显的线增后降，出现峰值的趋势，可能是实验中操作存在失误导致实验数据la (A)0. 500.400. 350. 331.20n (r/min)16821700171017171600IF (A)0. 270. 160. 110. 090. 90T2 (N m)0. 5050. 3430. 2900. 2801. 155计算数据P2 (w)89. 1961.2352. 0750. 48194. 04Pl (w)124. 92102. 9291.9287. 52278. 92n (%)71.40%59.49%56. 65%57. 68%69. 57%n (%)5. 13%6. 25%6. 88%7.31%0. 00%实验数据la (A)1. 101.000. 900. 850. 750. 65n (r/min)160816181625163516481657If (A)0. 840. 750. 650. 600. 500. 40T2 (N m)1. 1000. 9900. 8820. 8280. 7200.612计算数据P2 (w)185. 72168. 19150. 49142.15124.59106. 48Pl (w)256. 92234. 92212. 92201.92179.92157. 92n (%)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%数据出现偏差，还有可能是理论与实际情况的电机运行条件不完全吻合，导致实际效率 曲线不正确。在图表中沿n'二f(Ia)的数据曲线画出趋势线，与坐标轴的交点即为nO,读出 nO' =1.08,换算成nO=l. 08*1600=1728,计算转速变化率：An= X1OO%= (1728-1600) /1600*100%=8%六.思考题1 .并励电动机的速率特性n二f (la)为什么是略微下降是否会出现上翘现象 为什么上翘的速率特性对电动机运行有何影响答：n=U/Ce-RaTem/CeCT2=n0- 3 Tem,为一条下垂的斜线，由于直流电 动机中的Ra«CeCT<D2,故B很小,只是略微下降。当la增加时，由于电枢反 响的去磁作用，导致中的减小，E=Con知，n会增加，故可能出现上翘现象。2 .当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电 动机转速降低答：当M和If不变时，由E=Cen知，电动机转速会下降.3 .当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升 高，为什么答：当M和Ua不变时，由E二Ccn知，减小励磁电流会使减小，而E几 乎不变，故n升高.4 .并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速为 什么答：当磁场回路断线时，值骤减，但由于但由于磁滞效应，仍有剩磁存在. 由公式n二U/Ce-RaTem/CeCT2=nO-B Tem可得，nO, B均变得很大，而且B >n0, 于是当负载转矩很小时，可能会导致飞速。假设负载转矩较大，这可能产生制动 效果。实验收获与感想在此次实验中，我对变压器的参数有了进一步的认识和理解，对变压器的特 性有了更具体深刻的体会，同时学会了在实验室应根据需要正确选择各仪表量程 序保护实验设备。通过发电机实验，我们对直流电机有了初步的认识。我们首先根据实验要求 和电路图，连接了电路，在连接的开场出现了一些正负极的错误，使得电流过大, 造成了过流现象。在随后的修正中，我们认真重新修改了电路，终于成功使得电 机转动并按照实验步骤得到了正确的分析结果。通过实验掌握了发电机的运行特 性，发电机的转速由原动机决定，一般认为转速恒定。除了转速N外，发电机的 外部可测量有三个，即端电压U负载电流I励磁电流。当发电机正常运行时，3 个物理量中1个保持不变，另外2个之间的关系称为发电机的运行特性，不同励 磁方式之发电机的运行特性有所不同。通过电动机实验我们研究了直流并励电动机，主要用实验方法测取了直流并 励电动机的工作特性。在实验中，我们开场实验时候，出现了 R2烧断的现象， 由于我们操作时候的一些错误，所以出现了这样的状况，接下来的实验，我们做 的比较细心，又重新检查了实验电路，最终得到了正确的结果。这次实验，在调 节数值的时候比较复杂，也提高了我们的细心与耐心。