【正文】 有曲線可知，負載電流變化時，若保持端電壓不變，必須改變勵磁電流，補償電樞反應及電樞回路電阻電壓降對輸出端電壓的影響。解: (1) (2) =220+=235 V (3) 輸出功率 =22055=12100W= 電磁功率 =+ = + +=二、項目實施要達到的目的熟悉直流發(fā)電機實驗的基本設備，掌握直流發(fā)電機的接線和操作方法。三、項目實施的掛件功能介紹圖210直流他勵發(fā)電機掛件排列順序DZ01電源控制屏（同直流電機冷電阻功能介紹）。 其額定值PN =100W, UN =200V, IN =，nN =1600r/min。90Ω2/。圖中為直流電動機，為直流發(fā)電機選用DJ13，其額定值PN =100W, UN =200V, IN =，nN =1600r/min。電阻選用D42調節(jié)電阻箱，作為發(fā)電機的負載電阻。而將串聯(lián)部分阻值調到最小并用導線短接。① 接線完成后，電動機勵磁回路電阻調至阻值最小，電樞回路起動電阻調至阻值最大，發(fā)電機勵磁回路電阻調至輸出電壓最小（即電阻值最大）的位置。 ④ 電動機MG啟動正常運轉后， 調節(jié)電阻，使電動機輸入電壓為（控制面板上“電動機電樞電壓”），調節(jié)電動機磁場調節(jié)電阻(切記不可過小)，使發(fā)電機轉速達額定值=1600r/min，并在以后整個實驗過程中始終保持此額定轉速不變。其中和兩點必須測取，并在附近多測幾點。注意：以上三個電阻的調節(jié)過程是互有影響的，必須互相配合反復調節(jié)才可調出。③ 在保持(調節(jié))和不變(不變)的條件下，逐次增加負載電阻，即減小發(fā)電機負載電流。 ② 減小負載電阻(減小方法同上)，逐次增加發(fā)電機輸出電流，同時相應地調節(jié)發(fā)電機勵磁電流，使發(fā)電機端電壓保持額定值，調節(jié)電動機磁場電阻，使發(fā)電機，從發(fā)電機的空載至額定電流范圍內，測取發(fā)電機的輸出電流和勵磁電流，共取6～7組數(shù)據(jù)，記錄于表13中。圖112 直流他勵發(fā)電機外特性曲線圖0I (A)U(V)勵直流發(fā)電機的外特性曲線下垂的原因；直流他勵發(fā)電機電壓變率公式：式中，—電壓變率 —電壓升高的數(shù)值 —額定電壓繪出他勵發(fā)電機調節(jié)特性曲線，分析在發(fā)電機轉速不變的條件下，為什么負載增加時，要保持端電壓不變，必須增加勵磁電流的原因。八、小結通過對直流他勵發(fā)電機的空載特性、外特性、調節(jié)特性、進行項目設計以及現(xiàn)場的操作，加深了我對直流發(fā)電機理論知識的了解。項目三 直流并勵電動機工作特性、機械特性和調速特性的測取項目概述: 直流并勵電動機的工作特性是：1）轉速特性；2）轉矩特性；3）效率特性。 如圖31（a）所示，導體ab在N極下，電流方向由a到b，根據(jù)右手定則可知導體ab受力方向向左；導體cd在S下，電流方向由c到d，因此導體cd的受力方向向右，兩個電磁力所產(chǎn)生的電磁轉矩使電樞按逆時針方向旋轉。當導體ab和cd不斷交替出現(xiàn)在N極和S極下時，兩導體所受電磁力矩始終為逆時針方向，因而使電樞按一定的方向旋轉。 直流電動機的工作特性是指電動機的端電壓為額定電壓 ，勵磁電流為額定勵磁電流時，電機轉速n 、電磁轉矩M和效率η與輸出功率之間的關系，即n ，M ，η=。 由感應電動勢的計算公式和電動勢平衡方程式（忽略電刷接觸壓降）可知 (31)該式通常稱為電動機的轉速公式。 由轉矩平衡方程式可知M=M+M= M+ (33)若轉速恒定，則負載轉矩M與輸出功率之間為一條直線關系，即= 是一條過原點的直線；又空載轉矩M可認為是不變的，可得到M=是一條從M出發(fā)的直線。 任何機械的效率都是指輸出功率與輸入功率的比值，常用百分比表示。當負載較小時，電機的效率較低，輸出功率大部分消耗在空載損耗上； 當負載增大時，效率隨輸出功率的增大而增大，輸入功率大部分消耗在機械負載上；但當負載增大到一定程度時，由于銅耗隨電樞電流的快速增大，使效率又開始變小。此時，當電樞電流再進一步增加時，可變損耗在總損耗中的比例增加，使電機的效率反而略有下降。機械特性是電動機最重要的工作特性，它是討論電動機穩(wěn)定運行、起動、調速和制動等運行的基礎。 由E =Cn 可得n = = = － (38)將I = T／（C）代入（1—18），便得n = － T = n △n (39)上式是并勵電動機的機械特性方程?！鱪 = (310)△n稱為轉速降落。(3) 直流電動機的固有機械特性按固有機械特性所給的條件，U = U = 常數(shù)，勵磁電流I調節(jié)至磁通 = 并保持不變。1． 直流電動機的人為機械特性固有機械特性只反映電動機在額定條件的性能，對應某一轉矩下，電動機只能運行在某一轉速。 直流電動機的調速(1) 直流電動機改變電樞電壓調速如改變電樞電壓調速，電動機的機械特性的理想空載轉速點改變，而機械特性的斜率不變，改變后機械特性的曲線為一簇平行線，電壓越低則轉速越低，如圖34所示。圖35 改變勵磁電流調速(3)直流電動機電樞回路串電阻調速 對于電樞回路串電阻調速的方法，當增大電樞回路電阻后，電動機的機械特性的理想空載轉速點不變，但機械特性斜率增大，改變后機械特性的曲線為一簇射線，電阻越大則轉速越低，如圖36所示。電動機與發(fā)電機通過聯(lián)軸器相連，調節(jié)發(fā)電機電樞電流的大小就可調節(jié)負載轉矩的大小，可間接計算出轉矩數(shù)據(jù)。 ( 4 )電樞回路銅損耗。 掌握直流并勵電動機的調速方法。DJ15直流并勵電動機（同直流電機冷電阻功能介紹）。在實驗時，電阻應該調到最大。直流電動機M選用DJ15，校正直流測功機 MG選用DJ23，在此作為直流電動機M的負載，用于測量電動機的輸出功率和轉矩。Rf2 選用D42的900Ω串聯(lián)900Ω共1800Ω阻值。 ④ 保持U＝UN，If=IfN，If2為校正值不變的條件下，逐次。 ③ M起動正常后，將其電樞串聯(lián)電阻R1調至零，調節(jié)電樞電源的電壓為220V，調節(jié)校正直流測功機的勵磁電流If2為校正值（100 mA），再調節(jié)其負載電阻R2和電動機的磁場調節(jié)電阻Rf1，使電動機達到額定值：U＝UN，I＝IN，n＝nN。R2選用D42的900Ω串聯(lián)900Ω再加900Ω并聯(lián)900Ω共2250Ω阻值。D51波形測試及開關板（同直流電機冷電阻功能介紹）。D42三相可調電阻器由三個相同的電阻器RRR3組成。DD032電機導軌、測速發(fā)電機及轉速表 （同直流電機冷電阻功能介紹）。 ( 6 )機械損耗與鐵損耗之和。 ( 2 )輸出功率。圖36 改變電樞回路串電阻調速本次設計所做的調速特性為改變電樞電壓和改變勵磁電流兩種調速。圖34 改變電樞電壓調速(2)直流電動機改變勵磁電流調速而改變勵磁電流調速的方法，也就是改變磁通調速，由于只能比額定磁通減小，所以機械特性的理想空載轉速點增大，機械特性斜率增大，如圖35所示。這就必須人為的改變電動機的某些參數(shù)，來改變電動機的機械特性，以滿足生產(chǎn)上的要求。并勵電動機在運行時，切不斷開勵磁電路，使I=0這樣，主磁極上僅有很小的剩磁通，反電動勢很小。因此，當負載轉矩T增加時，電磁轉矩T = T+ T也增加，而 T = C I，I隨著增大，于是I R增加。實際上由于有空載耗損，即使沒有機械負載，還是要有一定的I來產(chǎn)生電磁轉矩以平衡空載轉矩。固有特性，表示電動機在額定參數(shù)運行條件下的機械特性；人為特性，表示改變電動機一種或幾種參數(shù)，使之不等于其額定值時的機械特性。 直流并勵電動機的機械特性(1)機械特性表征電動機運行的的兩個主要物理量是：電動機的電磁轉矩T和電動機的轉速n。由式（34）可知，直流電機的效率是電樞電流的二次曲線。其中，空載損耗，為不變損耗；點數(shù)回路的銅耗和電刷接線損耗隨電樞電流的變化而變化，稱為可變損耗。所以曲線M 和M并不完全是直線，而是呈現(xiàn)略微向上翹的趨勢，如圖 中的曲線M 和M所示?？梢?，他勵直流電動機的轉速特性是一條斜率為的向下傾斜的直線，如圖32中的曲線所示。上述條件中的額定勵磁電流是指電動機的端電壓為額定電壓、輸出功率達到額定功率、電樞轉速達到額定轉速時的勵磁電流。直流電動機的工作特性是選用直流電動機的一個重要依據(jù)。轉到如圖31（b）所示的位置時，導體ab轉到S極下，電流方向由b到a，導體的受力方向向右；而導體cd在N極下，電流方向由d到c，導體的受力方向向左，故電樞乃按逆時針方向旋轉。 一、相關知識鏈接（一）直流電動機的工作原理直流電動機是根據(jù)通電導體在磁場內受力而運動的原理制成的。在啟動實驗前應先閉啟動總開關，再閉合勵磁電源，最后在閉合電樞電源；停止實驗前應先關掉電樞電源，再關掉勵磁電源，最后在關掉總電源。在項目實施過程中，要注意隨時調節(jié)D44掛件電阻R1或R2，始終保持餓啊電機的轉速為1500r/min。由空載特性曲線計算出被試電機的飽和系數(shù)。 空載點為斷開負載，其中額定點和空載點必測。② 調出發(fā)電機的額定運行點，確定發(fā)電機的額定勵磁電流。⑥ 調節(jié)，使發(fā)電機的=1600r/min條件下，從勵磁電流最大值開始，單方向調節(jié)分壓器電阻，使發(fā)電機勵磁電流逐次減小。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“正轉啟動”按鈕，直流電動機啟動。圖211直流他勵發(fā)電機接線圖（1）空載特性 操作步驟如下：電阻選用D42的900Ω變阻器，作為發(fā)電機勵磁回路電阻，采用分壓器接法。電阻選用D44的180Ω變阻器，做為MG電樞串聯(lián)啟動電阻。D51波形測試及開關板由變壓器的波形測試部分和兩個三刀三位開關、一個雙刀雙擲開關組成。D44可調電阻器、電容器（同直流電機冷電阻功能介紹）。DJ23校正直流測功機（同直流電機冷電阻功能介紹）。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性能。 ( 2 )電樞電動勢和電樞電流。如圖28可見，當負載電流即電樞電流增大時，他勵直流發(fā)電機的外特性曲線略微下垂。所以發(fā)電機的空載特性曲線與電機的磁化曲線的縱坐標之間僅相差一個比例常數(shù)，空載特性實際上就是電機的磁化曲線。和均是制動性轉矩，轉矩平衡方程：=+ （27）3. 勵磁特性公式直流發(fā)電機的勵磁電流為 （28）式中 U—勵磁繞組的勵磁電壓 —勵磁繞組的總電阻每極氣隙磁通為： （29）4. 功率平衡方程原動機輸入給發(fā)電機的機械功率為，空載損耗為，包括：機械摩擦損耗、鐵損耗、附加損耗。他勵直流發(fā)電機的基本方程式包括：電樞電動勢公式、電動平衡方程、電磁轉矩公式、轉矩平衡方程、勵磁特性公式和功率平衡方程。②、并勵—發(fā)電機的勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，滿足=I+。繞組端部用鍍鋅鋼絲箍住，防止繞組因離心力而發(fā)生徑向位移。（2）換向器作用：繞組中電流換向。圖24 直流電機的定子1—主磁極 2—換向磁極 3—機座2 轉子部分（1）電樞鐵心。固定在機座上（小容量電機裝在端蓋上）不動的電刷，借助于加壓彈簧的壓力和旋轉的換向器保持滑動接觸，使電樞繞組與外電路接通。組成：主磁極包括鐵芯和勵磁繞組兩部分，主磁極鐵芯柱體部分稱為極身，靠近氣隙一端較寬的部分稱為極靴，極靴做成圓弧形，式氣隙磁通均勻。定子與轉子之間有空隙，稱為氣隙?？傊谥绷靼l(fā)電機的上述工作過程中，電刷A所引出的電動勢始終是切割N極磁場導體的電動勢，它始終具有正極性；而電刷B所引出的電動勢始終是切割S極磁場導體的電動勢，它始終具有負極性。 的單位是A；T的單位是N圖21 直流發(fā)電機工作原理圖直流發(fā)電機的電動勢，因割切磁力線而產(chǎn)生，故兩電刷間電動勢E的大小，與發(fā)電機電樞的轉速和磁極磁通的乘積成正比，即E= （21）式中，為電機常數(shù)，與點擊的構造有關；的單位是Wb。 當電樞被原動機以恒速驅動，按逆時針方向轉動，用右手定則可以判斷，線圈ab和cd邊切割力線產(chǎn)生感應電動勢e的方向，如圖21（a）所示，在負載與線圈構成的回路中產(chǎn)生電流，其方向與電動勢方向相同。圖中N和S是一對靜止的磁極，用以產(chǎn)生磁場，其磁感應強度沿圓周為正弦分布。定子的作用是產(chǎn)生磁場和作為電機的支撐，電樞是用來產(chǎn)生電動勢和電磁轉矩，實現(xiàn)轉換能量。 一、相關知識鏈接（一）直流發(fā)電機的工作原理與結構直流電機包括直流發(fā)電機和直流電動機，由直流電能轉變?yōu)闄C械能的電機稱為直流電動機，由機械能轉變?yōu)橹绷麟娔艿碾姍C稱為直流發(fā)電機。在測取該特性之前，我們學習相關的理論，包括發(fā)電機的工作原理與結構；勵磁方式、基本方程；直流發(fā)電機的基本特性、運行特性等相關知識介紹。而電機他內部轉動時靠通電導體在磁場中受力實現(xiàn)轉動的，這時候阻礙電流就不只是導線的電阻，還有磁場力對電荷的定向運動也是阻礙的，所以它是不滿足歐姆定理的。當要改接導線或進行其他涉電操作時，首先應斷開電源。六、項目實施的報告分析他勵直流電動機電樞電阻為什么較小。 ①電壓量程的選擇 例如測量電動機兩端