【正文】 1fR ，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)額定值。電阻 1R 選用 調(diào)節(jié)電阻箱 ，作為直流 他 勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電阻，電阻 1fR 、 2fR 選用 滑線變阻器 ， 分別 作為 電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁回路串接電阻 ； 電阻 2R 選用 調(diào)節(jié)電阻箱 ，作為直流 發(fā)電機(jī)的負(fù)載。 二 .預(yù)習(xí)要點(diǎn) ？ ？ 三 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．工作特性和固有機(jī)械特性 保持 NUU? 和 f fNII? 不變時(shí)，測(cè)取 工作特性 n 、 2T 、 2()fP?? 及固有機(jī)械特性 2()n f T? 。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí) 15 需要調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)所帶機(jī)械負(fù)載的大小，本次實(shí)驗(yàn)中使用的是 直流發(fā)電機(jī) 作為機(jī)械負(fù)載。此法的特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，但轉(zhuǎn)速只能向低調(diào)，流過(guò)串聯(lián)電阻的電流大，不易做成連續(xù)可調(diào)，且串聯(lián)電阻要消耗大量電能。如果使三個(gè)可調(diào)節(jié)量中的兩個(gè)不變，單獨(dú)調(diào)節(jié)另一個(gè)，從其機(jī)械特性變化的情況，可以看出這種調(diào)速方法的特點(diǎn)。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速性能。保持 fNI 不變，對(duì)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，即保持勵(lì)磁回路電阻 fR 不變。 七、思考題 在發(fā)電機(jī) — 電動(dòng)機(jī)組成的機(jī)組中，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，為什么機(jī)組的轉(zhuǎn)速會(huì)變低？為了保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 Nnn? ，應(yīng)如何調(diào)節(jié)？ 2．為什么直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，要把電樞回路所串電阻放在最大位置？而磁場(chǎng)回路所串電阻放在最小位置？ 3．改變并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電源極性，電機(jī)轉(zhuǎn)向能否改變？ 4．在發(fā)電機(jī) — 電動(dòng)機(jī)組成的機(jī)組中，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，為什么機(jī)組的轉(zhuǎn)速會(huì)變低？為了保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 Nnn? ，應(yīng)如何調(diào)節(jié)？ 實(shí)驗(yàn)三 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn) 原理 標(biāo)志直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的主要指標(biāo)有工作特性和機(jī)械特性，它反映了當(dāng)負(fù)載變化時(shí)電動(dòng)機(jī)的主要輸出量和效率的變化情況。 求 TF 的方法如圖 22，延長(zhǎng)空載特性的直線部分，與對(duì)應(yīng)于額定電壓的 NU 的直線 AB 交于 C 點(diǎn)。 表 24 并勵(lì)外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) _ _ _ _ _ / m inNn n r?? ()UV ()IA 3．復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī) 積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性 實(shí)驗(yàn)方法與測(cè)取并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性相同。 操作步驟如下 ： ① 將發(fā)電機(jī)結(jié)成并勵(lì)式，并使其能建立額定電壓?？蛰d點(diǎn)為斷開(kāi) 負(fù)載 ，其中額定點(diǎn)和空載點(diǎn)必測(cè)。注意：以上三個(gè)電阻的調(diào)節(jié)過(guò)程是互有影 響的，必須互相配合反復(fù)調(diào)節(jié)才可調(diào)出。其中 0 NUU? 和 0fI ? 兩點(diǎn)必須測(cè)取，并在 0 NUU? 附近多測(cè)幾點(diǎn)。 ④ 調(diào)節(jié) 電阻 1R ，使電動(dòng)機(jī)輸入電壓為 220V （ 控制面板上“原動(dòng)機(jī)電樞 電壓 ” ），調(diào)節(jié) 電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 1fR (切記不可過(guò)小 )，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)額定值，并在以后整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。電阻 2fR 選用 滑線變阻器 ，作為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路電阻。圖中 M 為直流電動(dòng)機(jī)， G 為直流發(fā)電機(jī)， M 與 G由聯(lián)軸器直接聯(lián)接（虛線所示）。 10 3* .求取他勵(lì)發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性 ()fI f I? 當(dāng) Nnn? ， NUU? 時(shí)，測(cè)取 fI 隨 I 變化的關(guān)系曲線。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)過(guò)程和自勵(lì)條件。由于積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)隨負(fù)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(chǎng)合。所以并勵(lì)式比他勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)的外特性曲線下降程度大。 若保持直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 Nnn? ，保持勵(lì)磁回路電阻 fR 不變，調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流，端電壓 U 隨負(fù)載電流 I 變化的關(guān)系被稱為直流發(fā)電機(jī)的外特性()U f I? 。 衡量直流發(fā)電機(jī)的性能，通常用其特性曲線來(lái)判定。本實(shí)驗(yàn)中輸入機(jī)械 能的原動(dòng)機(jī)是采用了直流電動(dòng)機(jī)。若電壓上升，說(shuō)明勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通與剩磁方向相同，勵(lì)磁繞組 8 接法正確。 （ 4）停機(jī)，切斷電源！ 2．發(fā)電機(jī)電壓建立、求出 勵(lì)磁 繞組的電阻值 （ 1）他勵(lì)發(fā)電機(jī)的電壓建立 將試驗(yàn)臺(tái)背部“發(fā)電機(jī)勵(lì)磁”、“發(fā)電機(jī)電樞 ” 端子接至發(fā)電機(jī)引出線的相應(yīng)端子；控制面板上，“發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)”接入滑線電阻器 2fR 。操作過(guò)程中注意轉(zhuǎn)速不要超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的 倍 （轉(zhuǎn)速表采用離心式轉(zhuǎn)速表） 。 （ 1）起動(dòng) 線路檢查無(wú)誤后，接通 直流 電源， 按下“正轉(zhuǎn)啟動(dòng)”按鈕 ,電動(dòng)機(jī) M逐漸升速。 控制面板上有相應(yīng)的電壓表和電流表。接好線后必須經(jīng)過(guò)教師檢查，同意后才能接通電源。 了解試驗(yàn)臺(tái)中的電樞電源、勵(lì)磁電源及直流電機(jī)的使用方法。 熟悉他勵(lì)電動(dòng)機(jī)（即并勵(lì)電動(dòng)機(jī)按他勵(lì)方式）的接線、起動(dòng)、改變電機(jī)轉(zhuǎn)向與調(diào)速的方法。調(diào)節(jié)電阻的電流規(guī)格根據(jù)回路通過(guò)的最大電流選取，電阻值的規(guī)格約接近勵(lì)磁繞組本身的阻值。接線可按 “ 先串聯(lián)后并聯(lián) ” 或 “ 先接粗線后接細(xì)線 ” 的原則進(jìn)行。 ： 教學(xué)實(shí)驗(yàn)所用儀表，多數(shù)采用準(zhǔn)確度為 級(jí)，量 程略大于被測(cè)電機(jī)銘牌標(biāo)明的額定值。調(diào)節(jié)時(shí)不應(yīng)過(guò)猛。 ： (1) 實(shí)驗(yàn)時(shí)不得穿大衣、戴圍巾，女同學(xué) (長(zhǎng)發(fā)的 )須戴好安全帽，禁止身體接觸有電線路的裸露部分和設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，以免發(fā)生人身傷害事故。學(xué)生將拆下的導(dǎo)線及電壓，電流插頭整理好并放歸原處后，再請(qǐng)教師簽字。記錄數(shù)據(jù)要清晰，盡量避 免涂改。然后請(qǐng)輔導(dǎo)教師檢查，未經(jīng)教師檢查和同意不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一個(gè)接線柱上最多接兩根線，以免導(dǎo)線松脫．線路布置 (儀器擺放，接線等 )應(yīng)文明，安全、便于檢查和操作。 實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程 為了按時(shí)完成電 機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)時(shí)人身安全與設(shè)備安全，要嚴(yán)格遵守如下規(guī)定的安全操作規(guī)程： ．在輔導(dǎo)教師宣布開(kāi)始實(shí)驗(yàn)后，按預(yù)習(xí)中的分工及儀表清單領(lǐng)取儀表及電壓、電流插頭，并布置設(shè)備、接線。 ：實(shí)驗(yàn)名稱、專(zhuān)業(yè)班級(jí)、姓名、實(shí)驗(yàn)日期、室溫℃；列出實(shí)驗(yàn)中所用組件的名稱及編號(hào)，電機(jī)銘牌數(shù)據(jù) ( NP 、 NU 、 NI Nn )等；列出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并繪出實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的線路圖，并注明儀表量程，電阻器阻值，電源端編號(hào)等；數(shù)據(jù)的整理和計(jì)算；按記錄及計(jì)算的數(shù)據(jù)用坐標(biāo)紙畫(huà)出曲線，圖紙尺寸不小于 8cm 8cm，曲線要用曲線尺或曲線板連成光滑曲線，不在曲線上的點(diǎn)仍按實(shí)際數(shù)據(jù)標(biāo)出。 ，實(shí)驗(yàn)有始有終 2 實(shí)驗(yàn)完畢，須將數(shù)據(jù)交指導(dǎo)教師審閱。 ，觀察儀表 在正式實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，先熟悉儀表刻度，并記下倍率，然后按一定規(guī)范起動(dòng)電機(jī)，觀察所有儀表是否正常（如指針正、反向是否超滿量程等）。 二、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行 ，合理分工每次實(shí)驗(yàn)都以小組為單位進(jìn)行，每組由 4 ～ 5人組成，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中的接線、調(diào)節(jié)負(fù)載、保持電壓或電流、記錄數(shù)據(jù)等工作每人應(yīng)有明確的分工，以保證實(shí)驗(yàn)操作協(xié)調(diào)，記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。現(xiàn)按實(shí)驗(yàn)過(guò)程提出下列基本要求。 由于編者的水平有限，難免有紕漏之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。 在內(nèi)容上詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)的方法，同時(shí)還增加了實(shí)驗(yàn)的原理，使學(xué)生更容易了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程。 本 講義 可作為高等院校有關(guān)專(zhuān)業(yè)的輔助教材和參考書(shū)，也可供從事電機(jī)試驗(yàn)等工程技術(shù)人員參考 iii 前 言 隨著教學(xué)改革的不斷深化，電氣工程類(lèi)各學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式都產(chǎn)生了很大變化。 電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 西安工程大學(xué)電子信息學(xué)院 電氣 工程 教研室 2020615 ii 【 內(nèi)容簡(jiǎn)介 】 電機(jī)實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)研究電機(jī)理論的重要環(huán)節(jié)，其目的在于通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和研究電機(jī)理論，使學(xué)生掌握電機(jī)實(shí)驗(yàn)的方法和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真事實(shí)求是的科學(xué)作風(fēng)。本書(shū)主要以電 機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)為主，又照顧到工程實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，在內(nèi)容講述和編排上進(jìn)行一些改革嘗試。 本實(shí)驗(yàn)講義是針對(duì) 電信 學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室 的 “電機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái) ”編寫(xiě)的，適用于本學(xué)校的《電機(jī)學(xué)》等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。 劉重軒教授負(fù)責(zé)統(tǒng)稿和校正，最后，劉重軒教授審訂。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須集中精力，及時(shí)認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)。 ，對(duì)于培養(yǎng)同學(xué) 獨(dú)立工作能力，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是很重要的。為查找線路方便，每路可用相同顏色的導(dǎo)線或插頭。正式實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟逐次測(cè)取數(shù)據(jù)。 、字跡清楚、圖表整潔、結(jié)論明確。每次實(shí)驗(yàn)每人獨(dú)立完成一份報(bào)告，按時(shí)送交指導(dǎo)教師批閱。 、清楚，力求簡(jiǎn)單、避免交叉．導(dǎo)線的長(zhǎng)短、粗細(xì)選擇應(yīng)合適。實(shí)驗(yàn)中不用的導(dǎo)線應(yīng)整理好放回原處。 、小組成員、主要銘牌數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) (包括實(shí)驗(yàn)保 3 持條件等 )。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不符合要求的應(yīng)返工重做。如果發(fā)生事故，當(dāng)事人要按時(shí)交出事故報(bào)告，以便實(shí)驗(yàn)室查明情況，酌情處理。合閘前須通知全組成員。 實(shí)驗(yàn)前須知 由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員介紹電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置各面板布置及使用方法，講解電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求，安全操作和注意事項(xiàng)。導(dǎo)線的參考載流量見(jiàn)表。橡皮絕緣銅芯導(dǎo)線的容許電流 標(biāo)稱截面 ( 2mm ) 銅芯 （ A） 單芯 雙芯 三芯 10 — — 4 20 16 13 34 26 22 45 38 29 56 47 36 70 59 46 85 72 55 一般直流電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)電阻采用串接法，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路采用分壓器接法。 認(rèn)識(shí)在直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)中所用的電機(jī)、儀表、變阻器等組件。 三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 由教師講解實(shí)驗(yàn)室的有關(guān)規(guī)章制度 ,電源布置及取用方法 ,電機(jī)的名牌數(shù)據(jù)及接線板、負(fù)載電阻及轉(zhuǎn)速表的使用方法，導(dǎo)線及熔絲的選擇。BB 分別為兩者的勵(lì)磁繞組。 “原動(dòng)機(jī)勵(lì)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(dòng)轉(zhuǎn)矩。 c. 發(fā)電機(jī)先不加勵(lì) 磁電源。實(shí)驗(yàn)中可利用上述幾種方法操作，觀察轉(zhuǎn)速變化情況。 按下“反轉(zhuǎn)停止”按鈕，切斷電源。起動(dòng)電動(dòng)機(jī)并將其轉(zhuǎn)速調(diào)至額定值，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 2fR ，觀察發(fā)電機(jī)電樞兩端電壓表電壓變化情況。說(shuō)明電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電阻stR 和磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 1fR 應(yīng) 調(diào)到什么位置？為什么？ 在電動(dòng)機(jī)輕載及額定負(fù)載時(shí)，增大電樞回路的調(diào)節(jié)電阻，電機(jī)的轉(zhuǎn)速如何變化？增大勵(lì)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？ 為什么要求直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)回路的接線要牢靠？起動(dòng)時(shí)電樞回路必須串聯(lián)起動(dòng)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(lì)電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)回路的接線為什么要牢靠？ 實(shí)驗(yàn)二 直流發(fā)電機(jī) 原 理 直流發(fā)電機(jī)是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能輸出。直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)平衡方程式2a a a sE U I R U? ? ? ?，可用來(lái)分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性。這個(gè)變化關(guān)系 0 ()fU f I? 曲線被稱為直流發(fā)電機(jī)的空載特性曲線，該曲線可以看出電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)的磁路飽和程度。并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性曲線比他勵(lì)式下降程度大，是 9 因 為無(wú)論是他勵(lì)式或并勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)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(lì)直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)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(lì)磁電流將進(jìn)一步下降，其結(jié)果就必然造成并勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)的端電壓又進(jìn)一步下降。如果隨著負(fù)載電流的增加，端電壓上升，額定負(fù)載時(shí) NUU? ，稱為過(guò)復(fù)勵(lì)；如果隨著負(fù)載電流的增加端電壓下降，額定負(fù)載時(shí)NUU? ，稱為欠復(fù)勵(lì)；如果額定負(fù)載時(shí) NUU? ，稱為平復(fù)勵(lì)。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定直流發(fā)電機(jī)的各種運(yùn)行特性，并根據(jù)所測(cè)得的運(yùn)行特性評(píng)定該被試 電機(jī)的有關(guān)性能。 2．求取他勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性 ()U f I? 當(dāng) Nnn? ， f fNII? 時(shí)，測(cè)取 U 隨 I 變化的關(guān)系曲線。 四、使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀表 直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 相關(guān)參數(shù) 直流電動(dòng)機(jī) Z232 容量 220V 額定電流 等級(jí) 定子 E 電樞 A 轉(zhuǎn)數(shù) 1500 轉(zhuǎn) /分 直流發(fā)電機(jī) 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?