直流电机的认识及直流发电机的特性.docx
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直流电机的认识及直流发电机的特性
实验报告
实验课程名称电机原理与拖动基础实验
开课学院电信学院
指导老师姓名
学生姓名
学生学号
学生专业班级
2014—2015学年第一学期
实验课程名称：
电机原理与拖动基础实验
实验项目名称
直流电机的认识及直流发电机的特性
实验成绩
实验者
专业班级
同组者
实验日期
2014年10月28日
一、实验目的
1．学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3．学会直流电机电枢电阻的测量方法。
4．掌握直流他励电动机的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。
5．掌握用实验方法测定直流发电机的空载特性。
二、实验仪器及设备
1．实验台主控制屏
2．转速、转矩、功率显示（NMEL-13C）
3．电机导轨（NMEL-14C）
4．直流电机仪表、电源（NMEL-18A）（位于实验台主控制屏的下部）
5．电机起动箱（NMEL-09）
6．直流电压、毫安、安培表（NMCL-001）
7．旋转指示灯及开关板（NMEL-05C）
8．三相可调电阻1800Ω（NMEL-03）
9．直流电动机M03（采用他励）
图1-1测电枢绕组直流电阻接线图
10．直流发电机M01（采用他励，作校正直流测功机）
三、实验内容及电路
五．实验内容
1．用伏安法测电枢的直流电阻
接线原理图见图1-1。
U：
可调直流稳压电源（NMEL-18A）
R：
3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09）
V：
直流电压表（MCL-001）
A：
直流安培表（MCL-001）
M：
直流电动机M03电枢
（1）经检查接线无误后，逆时针调节磁场调节电阻R使至最大。
直流电压表量程选为20V档，注意直流电压表先不要接入电路或选择最大量程；；直流安培表量程选为2A档。
（2）在电机转子圆周上按120°标上记号。
按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关，可调直流稳压电源的船形开关以及复位开关，建立直流电源，并调节直流电源至220V输出，可将电压表接入电路。
（3）缓慢调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行，如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压UM和电流Ia。
将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取UM、Ia，填入表1-1。
（4）增大R（逆时针旋转）使电流分别达到0.15A和0.1A，用上述方法测取六组数据，填入表1-1。
注意：
以上读数一定要快。
（5）断开线路电流之前，必须先将电压表断开。
取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=（Ra1+Ra2+Ra3）/3。
（6）计算基准工作温度时的电枢电阻
由实验测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温。
按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：
Raref=Ra（
）
式中Raref——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。
（Ω）
Ra——电枢绕组的实际冷态电阻。
（Ω）
图1-2直流他励电动机接线图
θref——基准工作温度，对于E级绝缘为750C。
θa——实际冷态时电枢绕组的温度。
（0C）
2．直流电动机的起动
按图1-2接线，并连接转速线到转速表。
R：
电枢调节电阻（NMEL-09上100Ω/1.22A）
Rf：
磁场调节电阻（NMEL-09上3000Ω/200mA）
M：
直流电动机M03（采用他励）
可调直流稳压电源（用于电枢电源）、直流电机励磁电源：
位于NMEL-18
V：
可调直流稳压电源自带电压表
A：
可调直流稳压电源自带电流表
mA：
毫安表，位于直流电机励磁电源部分。
1）检查电动机励磁回路接线是否牢靠，仪表的量程，
极性是否选择正确。
2）将电机电枢调节电阻R调至最大，磁场调节电阻Rf调至最小。
3）合上控制屏的断路器，按次序按下绿色“闭合”按钮开关，打开励磁电源船形开关和可调直流电源船形开关，按下复位按钮，此时，直流电源的绿色工作发光二极管亮，指示直流电压已建立，旋转电压调节电位器，使可调直流稳压电源输出220V电压。
4）减小R电阻至最小，观察转速、电枢电流及励磁电流，与额定数据对比。
3．调节他励电动机的转速。
分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R和励磁回路的调节电阻Rf，定性观察转速变化情况，填表1-2。
4．改变电动机的转向
将电枢回路调节电阻R调至最大值，先断开可调直流电源的船形开关，再断开励磁电源的开关，使他励电动机停机，将电枢或励磁回路的两端接线对调后，再按前述起动电机，观察电动机的转向，填表1-3。
5．直流发电机空载特性测量
图1-3直流发电机空载特性测量实验图
实验线路如图1-3所示，并连接转速线到转速表。
（1）直流电机、测量仪表和电阻的选择
G：
直流发电机M01，PN=100W，UN=200V，
IN=0.5A，nN=1600r/min
M：
直流电动机M03，按他励接法，PN=185W，
UN=220V，IN=1.1A，IfN＜0.16A，nN=1600r/min
S1：
双刀双掷开关，位于NMEL-05C
R：
电枢调节电阻100Ω/1.22A，位于NMEL-09
Rf1：
磁场调节电阻3000Ω/200mA，位于NMEL-09
Rf2：
磁场调节变阻器，采用NMEL-03最上端
900Ω变阻器，并采用分压器接法。
（见P5页图7）
mA1、A1：
分别为毫安表和电流表，
位于直流电源（MMEL-18）上。
V1：
为可调直流稳压电源自带电压表。
V2、mA2：
分别为直流电压表（量程为300V档），直流毫安表（量程为200mA档）
（2）实验步骤
a．合上励磁电源开关S1，接通直流电机励磁电源，调节Rf2，使直流发电机励磁电压最小，mA2读数最小。
此时，注意选择各仪表的量程。
b．调节电动机电枢调节电阻R至最大，磁场调节电阻Rf1至最小，起动可调直流稳压电源（先合上对应的船形开关，再按下复位按钮，此时，绿色工作发光二极管亮，表明直流电压已正常建立），使电机旋转。
c．从数字转速表上观察电机旋转方向，若电机反转，可先停机，将电枢或励磁两端接线对调，重新起动，使电机转向符合正向旋转的要求。
d．调节电动机电枢电阻R至最小值，可调直流稳压电源调至220V，再调节电动机磁场电阻Rf1，使电动机（发电机）转速达到1600r/min（额定值），并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。
e．调节发电机磁场电阻Rf2，使发电机空载电压达U0=1.2UN（240V）为止。
f．在保持电机额定转速（1600r/min）条件下，从U0=1.2UN开始，单方向调节分压器电阻Rf2，使发电机励磁电流逐次减小，直至If2=o。
每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流If2,只取7-8组数据，填入表1-4中，其中U0=UN和If2=0两点必测，并在U0=UN附近测点应较密。
四、预习思考题
1.写出实验电机的主要铭牌数据。
答：
直流发电机M01，PN=100W，UN=220V，IN=0.5A，nN=1600r/min
2.如何正确选择实验中电压表、电流表的量程？
答：
电压表量程选择：
如测电动机两端220V电压，选用直流电压表300V量程，电流量程的选择：
因为直流并励电动机的额定电流1.2A，测量电枢电流的电表A3可选用直流电流表的2A量程档；额定励磁电流小于0.16A，电流表A1选用200mA量程
3.直流他励电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器？
起动变阻器应调到最大还是最小？
答：
防止回路电流过大而烧坏实验电路。
起动变阻器应调到最大
4.直流电动机起动时，励磁回路连接的磁场变阻器应调至什么位置？
为什么？
若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？
答：
应调至最小，因为Rf越小，If越大，产生的磁通越大，电动机起动动力越大。
励磁回路断开造成失磁，由于直流电动机的转速与磁场成反比，一旦磁场小于最低允许值。
电机的速度将超过最大允许值。
所以直流电动机磁场回路的接线要可靠，并且有检测励磁电流大小的弱磁保护。
运转中的并励电动机，励磁绕组断开，电机超速，非常危险，严重时整流子和绕组都会散开。
就是所说的飞车事故。
五、实验记录
1.用伏安法测电枢的直流电阻
表1-1室温200C
序号
UM（V）
Ia（A）
R（Ω）
Ra平均（Ω）
Raref换算（Ω）
1
4.20
0.20
Ra1121.00
Ra120.57
3.99
Ra1219.95
4.15
Ra1320.75
2
3.10
0.15
Ra2120.67
Ra220.93
20.78
25.26
3.17
Ra2221.13
3.15
Ra2321.00
3
2.08
0.10
Ra3120.80
Ra320.83
2.06
Ra3220.60
2.11
Ra3321.10
2.直流电动机的起动
起动开始前电枢调节电阻调节位置：
电阻最大位置
起动开始前磁场调节电阻调节位置：
电阻最小位置
励磁电源、电枢电源接入顺序：
先开励磁电源后接点枢电源
3.调节他励电动机的转速
表1-2
R变化
Rf变化
n变化
增加
不变
减小
减小
不变
增大
不变
增加
增大
不变
减小
减小
4.改变电动机的转向
表1-3
电枢接线或励磁接线变化
电机转向
仅电枢两端接线对调
反向
仅励磁绕组两端接线对调
反向
电枢两端接线及
励磁绕组两端接线均对调
正向
5.直流发电机空载特性测量
表1-4n=nN=1600r/min
U0（V）
240
220
204
200
197
190
109
0
If2（A）
119.7
93.5
82.4
78.5
71.5
68.5
25.36
0
六、实验总结和分析
1.计算电动机M03的电枢电阻
Raref=20.78*（235+75）/（235+25）=25.26
2.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。
饱和系数k=ac/ab=98.5/68.5=1.365
剩磁电压的百分数180/220*100%=81.8%
3.增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？
增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？
。
答：
增大电枢回路电阻时电机转速减小；增大励磁回路的调节电阻时转速增大。
4.用什么方法可以改变直流电动机的转向？
答：
仅电枢两端接线对调或者仅励磁绕组两端接线对调。
5.作空载实验时，如何保证n=nN不变？
6.实验小结、心得和体会。
（对实验现象、实验故障及处理方法、实验中存在的问题等进行小结、分析和讨论，提出对实验的进一步想法或改进意见）
实验原始记录粘贴处
（原始数据是指在实验过程中按照实验要求进行测量的、未经任何处理的数据。
要求将实验指导中的记录原始数据的各表格拍照做成图片，粘贴在此处。
）
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