【正文】 串接法，發(fā)電機的勵磁回路采用分壓器接法。調(diào)節(jié)電阻的電流規(guī)格根據(jù)回路通過的最大電流選取，電阻值的規(guī)格約接近勵磁繞組本身的阻值。變阻器選用的原則是根據(jù)實驗中所需的阻值和流過變阻器最大 的電流來確定。 5 直流電機實驗 實驗一 認識實驗 一、實驗?zāi)康? 學(xué)習(xí)電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。 認識在直流電機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等組件。 熟悉他勵電動機（即并勵電動機按他勵方式）的接線、起動、改變電機轉(zhuǎn)向與調(diào)速的方法。 二、預(yù)習(xí)要點 如何正確選擇使用儀器儀表，特別是電壓表電流表的量程。 ，為什么在電樞回路中需要串接起動變阻器？不串接會產(chǎn)生什么嚴重后果？ 直流電動機起動時，勵磁回路串接的磁場變阻器應(yīng)調(diào)至什么位置？為什么？若勵磁回路斷開造成失磁 時，會產(chǎn)生什么嚴重后果？ 直流電動機調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向的方法。 三、實驗項目 由教師講解實驗室的有關(guān)規(guī)章制度 ,電源布置及取用方法 ,電機的名牌數(shù)據(jù)及接線板、負載電阻及轉(zhuǎn)速表的使用方法，導(dǎo)線及熔絲的選擇。 了解試驗臺中的電樞電源、勵磁電源及直流電機的使用方法。 直流他勵電動機的起動、調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向。 四、使用實驗設(shè)備和儀表 直流電動機和發(fā)電機實驗臺 相關(guān)參數(shù) 直流電動機 Z232 容量 220V 額定電流 等級 定子 E 電樞 A 轉(zhuǎn)數(shù) 1500 轉(zhuǎn) /分 直 流發(fā)電機 Z232 容量 電壓 230V 電流 調(diào)節(jié)變阻器 ZB60035 范圍： 0～ 87? 電流 4/ ZB60 范圍： 0～ 115? 電流 2/14A 滑線式變阻器 BX813 375? BX716 1A 390? 五 、實驗說明及操作步驟 圖 11 中， M 為直流電動機， G 為直流發(fā)電機，兩機同軸相聯(lián)（虛線所示），兩個 39。BB 分別為兩者的勵磁繞組。接好線后必須經(jīng)過教師檢查，同意后才能接通電源。 6 圖 11 直流電動機接線 原理 圖 下圖是實驗時所用的實驗臺。 (a) 直流電機實驗臺控制面板 （ b）背部接線端子 圖 12 直流電機實驗臺 電動機起動前應(yīng)注意： a. 實驗臺控制面板上“原動機 電樞 調(diào)節(jié)”接 起動電阻 箱 1R 調(diào)到最大值，以限制 7 起動電流。 “原動機勵磁調(diào)節(jié)”接滑線 電阻1fR， 調(diào)到最小阻值，以產(chǎn)生較大的磁通，獲得較大的起動轉(zhuǎn)矩。 控制面板上有相應(yīng)的電壓表和電流表。 b. 實驗臺背部接線端子的“直流電源”接入直流電源?！霸?動 電機勵磁”、“原 動電機電樞 ” 端子接至電動機引出線的相應(yīng)端子上。 c. 發(fā)電機先不加勵 磁電源。 （ 1）起動 線路檢查無誤后，接通 直流 電源， 按下“正轉(zhuǎn)啟動”按鈕 ,電動機 M逐漸升速。電動機起動過程中，請同學(xué)們注意觀察電表的極性、電機的旋轉(zhuǎn)方向，若不正確，應(yīng)立即斷電，停機糾正。 （ 2）調(diào)速 增大電樞回路所串電阻或減小電樞電壓可以降低轉(zhuǎn)速；減小勵磁電流（增大勵磁回路所串電阻）即減小磁通可以增加轉(zhuǎn)速。實驗中可利用上述幾種方法操作，觀察轉(zhuǎn)速變化情況。操作過程中注意轉(zhuǎn)速不要超過額定轉(zhuǎn)速的 倍 （轉(zhuǎn)速表采用離心式轉(zhuǎn)速表） 。 （ 3）改變轉(zhuǎn)向 按下“正 轉(zhuǎn)停止”按鈕 ，起動電阻 1R 和磁場調(diào)節(jié)電阻 1fR 退到起動前的位置 。按下“反轉(zhuǎn)啟動”按鈕 ，再起動電機 M ，觀察電機轉(zhuǎn)向。 按下“反轉(zhuǎn)停止”按鈕，切斷電源。 （ 4）停機，切斷電源！ 2．發(fā)電機電壓建立、求出 勵磁 繞組的電阻值 （ 1）他勵發(fā)電機的電壓建立 將試驗臺背部“發(fā)電機勵磁”、“發(fā)電機電樞 ” 端子接至發(fā)電機引出線的相應(yīng)端子；控制面板上，“發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)”接入滑線電阻器 2fR 。 電動機起動后，將其轉(zhuǎn)速調(diào)至 發(fā)電機的 額定值且保持不變 ； 調(diào)節(jié)磁場電流使發(fā)電機 G 發(fā)出的電壓為額定值，記錄此時發(fā)電機的勵磁電壓和勵磁電流，求出勵磁繞組電阻值。 （ 2）并勵發(fā)電機的電壓建立 圖 13 直流發(fā)電機并勵接線圖 將發(fā)電機勵磁回路改接成并勵接法， 發(fā)電機電樞連線保留，將其勵磁連線串接電流表與滑線變阻器 2fR 后與電樞端子并接，發(fā)電機接線原理 如圖 所示。起動電動機并將其轉(zhuǎn)速調(diào)至額定值，調(diào)節(jié)發(fā)電機磁場調(diào)節(jié)電阻 2fR ，觀察發(fā)電機電樞兩端電壓表電壓變化情況。若電壓上升，說明勵磁電流產(chǎn)生的磁通與剩磁方向相同，勵磁繞組 8 接法正確。如電壓減小不能建壓，說明勵磁繞組接法不正確，應(yīng)調(diào)換勵磁繞組兩端接線，重新再試。 六 、實驗報告 畫出直流他勵電動機電樞串電阻起動的接線圖。說明電動機起動時，起動電阻stR 和磁場調(diào)節(jié)電阻 1fR 應(yīng) 調(diào)到什么位置？為什么？ 在電動機輕載及額定負載時，增大電樞回路的調(diào)節(jié)電阻，電機的轉(zhuǎn)速如何變化？增大勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻，轉(zhuǎn)速又如何變化？ 用什么方法可以改變直流電動機的轉(zhuǎn)向？ 為什么要求直流他勵電動機磁場回路的接線要牢靠？起動時電樞回路必須串聯(lián)起動變阻器？ 七 、思考題 如何選擇導(dǎo)線規(guī)格？接線按怎樣的步驟為好？ 直流并勵電動機磁場回路的接線為什么要牢靠？ 實驗二 直流發(fā)電機 原 理 直流發(fā)電機是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為直流電能輸出。本實驗中輸入機械 能的原動機是采用了直流電動機。直流電動機拖動直流發(fā)電機的電樞旋轉(zhuǎn)，直流發(fā)電機的勵磁繞組通入電流產(chǎn)生磁場，旋轉(zhuǎn)的電樞導(dǎo)體切割磁場感應(yīng)電勢aeE C n??，可以看出，感應(yīng)電勢正比于轉(zhuǎn)速及每極磁通。在發(fā)電機帶負載時，因為電樞電流與感應(yīng)電勢同方向，即向外輸出功率。直流發(fā)電機的電勢平衡方程式2a a a sE U I R U? ? ? ?，可用來分析直流發(fā)電機的運行特性。 衡量直流發(fā)電機的性能，通常用其特性曲線來判定。最常用的特性曲線是空載特性、外特性和調(diào)節(jié)特性。 原動機拖動直流發(fā)電機保持 Nnn? 的速度旋轉(zhuǎn)，負載電流 0I? 時，改變勵磁電流 fI 的大小，端電壓 0U 將跟著變化。這個變化關(guān)系 0 ()fU f I? 曲線被稱為直流發(fā)電機的空載特性曲線，該曲線可以看出電機運行點的磁路飽和程度。 若保持直流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速 Nnn? ，保持勵磁回路電阻 fR 不變，調(diào)節(jié)直流發(fā)電機的負載電流，端電壓 U 隨負載電流 I 變化的關(guān)系被稱為直流發(fā)電機的外特性()U f I? 。直流發(fā)電機的主要運行性能指標之一 —— 電壓調(diào)整率 U? 可由 ()U f I? 曲線查得。 采用不同的勵磁方式，其外特性是不同的，他勵直流發(fā)電機的 ，并勵發(fā)電機的 。并勵發(fā)電機的外特性曲線比他勵式下降程度大，是 9 因 為無論是他勵式或并勵式直流發(fā)電機都有電樞電阻壓降的存在和電樞反應(yīng)去磁的影響，使得端電壓下降，但并勵直流發(fā)電機的勵磁繞組是并聯(lián)在電樞兩端，那么由于前述原因使電樞端電壓下將而使得勵磁電流將進一步下降，其結(jié)果就必然造成并勵式直流發(fā)電機的端電壓又進一步下降。所以并勵式比他勵式直流發(fā)電機的外特性曲線下降程度大。具體的各系列中小型直流電機技術(shù)條件中均有具體標準規(guī)定，其容量即試驗實測值與標準中保證值的容許偏差在國家標準 GB755— 81中有具體規(guī)定。 積復(fù)勵發(fā)電機運行時，也存在電樞反應(yīng)，但由于串勵繞組起著增加勵磁磁 勢的作用，使得端電壓 U 有升高的趨勢。如果隨著負載電流的增加，端電壓上升，額定負載時 NUU? ，稱為過復(fù)勵；如果隨著負載電流的增加端電壓下降，額定負載時NUU? ，稱為欠復(fù)勵；如果額定負載時 NUU? ，稱為平復(fù)勵。由于積復(fù)勵發(fā)電機隨負載電流的變化端電壓變化較小，故用在要求電源電壓基本不變的場合。 調(diào)節(jié)特性是指轉(zhuǎn)速 Nnn? ，端電壓 NUU? ，負載電流變化時，勵磁電流的調(diào)節(jié)規(guī)律 ()fI f I? 。 并勵和復(fù)勵發(fā)電機由于其勵磁電流由自身的感應(yīng)電勢產(chǎn)生，因此其電壓的初始建立需滿足一定的條件，即鐵心中要有剩磁、勵磁繞組和電樞繞組的接法正確及勵磁回路中的電阻要小于臨界電阻，這也是本實驗中需要完成的環(huán)節(jié)。 實驗內(nèi)容 一、實驗?zāi)康? 掌握用實驗方法測定直流發(fā)電機的各種運行特性，并根據(jù)所測得的運行特性評定該被試 電機的有關(guān)性能。 通過實驗觀察并勵發(fā)電機的自勵過程和自勵條件。 二、預(yù)習(xí)要點 什么是發(fā)電機的運行特性？在求取直流發(fā)電機的特性曲線時，哪些物理量應(yīng)保持不變，哪些物理量應(yīng)測取。 做空載特性實驗時，勵磁電流為什么必須保持單方向調(diào)節(jié)？ 并勵發(fā)電機的自勵條件有哪些？當發(fā)電機不能自勵時應(yīng)如何處理？ 如何確定復(fù)勵發(fā)電機是積復(fù)勵還是差復(fù)勵？ 三、實驗項目 1．求取他勵發(fā)電機的空載特性 0 ()fU f I? 當 Nnn? ， 0I? 時，測取 0U 隨 fI 變化的關(guān)系曲線。 2．求取他勵發(fā)電機的外特性 ()U f I? 當 Nnn? ， f fNII? 時，測取 U 隨 I 變化的關(guān)系曲線。 10 3* .求取他勵發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性 ()fI f I? 當 Nnn? ， NUU? 時，測取 fI 隨 I 變化的關(guān)系曲線。 4．求取并勵發(fā)電機的外特性 ()U f I? 當 Nnn? ，勵磁回路所串電阻 2fR ?常 數(shù) 時，測取 U 隨 I 變化的關(guān)系曲線。 5* ．求取積復(fù)勵發(fā)電機外特性 ()U f I? 當 Nnn? ，勵磁回路所串電阻 2fR ?常 數(shù) 時，測取 U 隨 I 變化的關(guān)系曲線。 四、使用實驗設(shè)備和儀表 直流電動機和發(fā)電機實驗臺 相關(guān)參數(shù) 直流電動機 Z232 容量 220V 額定電流 等級 定子 E 電樞 A 轉(zhuǎn)數(shù) 1500 轉(zhuǎn) /分 直流發(fā)電機 Z232 容量 電壓 230V 電流 調(diào)節(jié)變阻器 ZB60035 范圍： 0～ 87? 電流 4/ ZB60 范圍： 0～ 115? 電流 2/14A 滑線式變阻器 BX813 375? BX716 1A 390? 五 、實驗方法 1．他勵發(fā)電機 他勵發(fā)電機的接線 ， 按圖接線。圖中 M 為直流電動機， G 為直流發(fā)電機， M 與 G由聯(lián)軸器直接聯(lián)接（虛線所示）。 電阻 1R 選用 調(diào)節(jié) 電阻 器 ，作為直流 他 勵電動機的起動電阻。電阻 1fR 選用 滑線變阻器 ，作為直流 他 勵電動機勵磁回路串接電阻。電阻 2R 選用 調(diào)節(jié)電阻箱 ，作為發(fā)電機的負載電阻。電阻 2fR 選用 滑線變阻器 ，作為發(fā)電機的勵磁回路電阻。 圖 21 直流他勵發(fā)電機接線圖 （ 1）空載特性 ① 接線完成后， 電動機勵磁回路電阻 1fR 調(diào)至阻值最小，電樞回路起動電阻 1R調(diào)至阻值最大，發(fā)電機勵磁回路電阻 2fR 調(diào)至輸出電壓最?。措娮柚底?大 ） 的位置。 11 ② 合上電源開關(guān)，主電源面板紅色指示燈亮，電源接通。 ③ 觀察勵磁電流表讀數(shù)大?。ㄈ魺o讀數(shù)，切不可起動電動機） ；按下“正轉(zhuǎn)啟動”按鈕，直流電動機啟動。 ④ 調(diào)節(jié) 電阻 1R ，使電動機輸入電壓為 220V （ 控制面板上“原動機電樞 電壓 ” ），調(diào)節(jié) 電動機磁場調(diào)節(jié)電阻 1fR (切記不可過小 )，使發(fā)電機轉(zhuǎn)速達額定值，并在以后整個實驗過程中始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。 ⑤ 調(diào)節(jié) 發(fā)電機磁場電阻 2fR ， 觀察發(fā)電機勵磁電流范圍，最大不超過 。在保持 發(fā)電機的 Nnn? 條件下，從 勵磁電流最大值 開始，單方向調(diào)節(jié)分壓器電阻 2fR ，使發(fā)電機勵磁電流逐次減小。每次測取發(fā)電機的空載電壓 0U 和勵磁電流 fI ，共取組數(shù)據(jù)，記錄于表中。其中 0 NUU? 和 0fI ? 兩點必須測取，并在 0 NUU? 附近多測幾點。 表 21 空載實驗數(shù)據(jù) _ _ _ _ _ m inNn n r?? 0()UV ()fIA （ 2）外特性 操作步驟如下： ① 空載實驗完成后，把發(fā)電機負載電阻 2R 調(diào)到最大值，合上負載開關(guān) ，即按下“負載接入”按鈕。 ② 調(diào)出發(fā)電機的額定運行點，確定發(fā)電機的額定勵磁電流 fNI 。 方法為：調(diào)節(jié)電動機的 電樞調(diào)節(jié)電阻 1R 、 磁場調(diào)節(jié)電阻 1fR (慎重 )，使發(fā)電機的Nnn? ； 調(diào)節(jié)發(fā)電機的