【正文】 電阻的調(diào)節(jié)過程是互有影 響的，必須互相配合反復(fù)調(diào)節(jié)才可調(diào)出。 操作步驟如下 ： ① 將發(fā)電機(jī)結(jié)成并勵式，并使其能建立額定電壓。 求 TF 的方法如圖 22，延長空載特性的直線部分，與對應(yīng)于額定電壓的 NU 的直線 AB 交于 C 點(diǎn)。保持 fNI 不變，對并勵電動機(jī)，即保持勵磁回路電阻 fR 不變。如果使三個可調(diào)節(jié)量中的兩個不變，單獨(dú)調(diào)節(jié)另一個，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)。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時 15 需要調(diào)節(jié)電動機(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。電阻 1R 選用 調(diào)節(jié)電阻箱 ，作為直流 他 勵電動機(jī)的起動電阻，電阻 1fR 、 2fR 選用 滑線變阻器 ， 分別 作為 電動機(jī)、發(fā)電機(jī) 勵磁回路串接電阻 ； 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。注意：以上三個額定值的調(diào)節(jié)過程是互有影響的，必須互相配合反 復(fù)調(diào)節(jié)才可調(diào)出。 ①電動機(jī)的電樞回路電阻 aR 由實(shí)驗(yàn)室給出，也可由實(shí)驗(yàn)一測量結(jié)果求出，并折合到 75C。 七 、思考題 1．他勵電動機(jī)的速率特性 2()n f P? 為什么是略微下降？是否會出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對電動機(jī)運(yùn)行有何影響？ 2．當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵磁電流不變時，減小電樞端電壓，為什么會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低？ 19 3．當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么 ？ 4. 為什么當(dāng)直流電動機(jī)的電樞電流太大時，效率反而降低？ 實(shí)驗(yàn) 四 他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性實(shí)驗(yàn) 原 理 電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 與轉(zhuǎn)矩 T 的關(guān)系 ()n f T? 。電動機(jī)在制動狀態(tài)運(yùn)行，是產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)向相反的阻力矩，以使電機(jī)拖動系統(tǒng)迅速停車 或限制轉(zhuǎn)速的升高。選擇不同的阻值，可以得到不同的初始制動轉(zhuǎn)矩。反接后 ? 不變， U 反向， aI 反向，所以 T 反向。 3． 回饋制動（或稱再生制動） 回饋制動分為正向回饋制動和反向回饋制動兩種。整個變化過程如圖所示。電阻 1fR 、 2fR 選用滑線電阻器， 1R 、 2R 選 用電阻箱 。 表 41 電動狀態(tài)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ____NUV? ____fNIA? ()aIA ( min)nr （ 6） 從控制臺背部直流電源處，將直流電源引出與電阻箱 2R 串聯(lián)后，接入控制面板上的“負(fù)載”端子 ， 且 使發(fā)電機(jī)的空載電壓與直流電源極性相同 ；啟動直流電動機(jī)，調(diào)節(jié) 2fR 使直流發(fā)電機(jī)的空載電壓與直流電源電壓值相等；按下“負(fù)載接入”按鈕，即 3S 合向 11?? 端。 操作步驟如下： （ 1）電阻 1fR 置最小 值， 1R 、 2R 置最大值 ；閉合電源，按下“正轉(zhuǎn)啟動”按鈕，即 開關(guān) 2S 合向 11?? 端， 啟動直流電動機(jī) 。 （ 2）起動發(fā)電機(jī) G (此時作電動機(jī)用 ， 開關(guān) 3S 合向 11′ 端 )，調(diào)節(jié) 2R 使 其電樞 電壓 為額定 ，調(diào)節(jié) 1fR 使電動機(jī)的 f fNII? （前面已測出）。變壓器的工作原理是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的。變壓器的參數(shù)即為圖中的1R 、 1X? 、 2R? 、 2X?? 、 mR 和 mX 等。 由變壓器空載實(shí)驗(yàn)，可以測出變壓器的空載電流和鐵心損耗，以及變壓器的變比，再通過計(jì)算得到變壓器勵磁阻抗。 三相變壓器銘牌上的額定電壓 1NU 、 2NU 和額定電流 1NI 、 2NI 分別指線電壓和線電流的數(shù)值，所以三相雙繞組變壓器的額定容量為 3N N NS U I? 。 2．選擇實(shí)驗(yàn)時的儀表和設(shè)備，并能正確接線和使用。再將低壓繞組改接成三角形接法，重復(fù)上述步驟。變壓器在額定電流時的短路電壓都很低，一般約為 (3 5)%kNUU? 。 接線無誤后，調(diào)壓器輸出調(diào)零，閉合電源開關(guān) 1S 和 2S ，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電壓為低壓測額定電壓 220NUV? ，記錄該組數(shù)據(jù)于表 42 中，然后逐次改變電壓，在（ ～ ） 的范圍內(nèi)測量三相空載電壓、電流及功率，共測取 7～ 9 組數(shù)據(jù)，記錄于表 52 中。首先將調(diào)壓器輸出調(diào)零，然后合上開關(guān) 1S 、 2S ，調(diào)節(jié)外施電壓到高壓側(cè)額定值，測出高、低壓側(cè)的各線電壓。 如何測定三相變壓器的銅耗和鐵耗。負(fù)載損耗實(shí)驗(yàn)時的損耗也由兩部分組成，一部分是短路電流在一次和二次側(cè)繞組中產(chǎn)生的銅耗 2212()K K KI R R I R???，另一部分是磁通交變而產(chǎn)生的鐵耗 Fep 。一般若作定性分析，用相量圖較方便；若作定量計(jì)算，則用等值電路較方便，故通常就是利用等效電路來求取變壓器在不同負(fù)載時的效率 、功率因數(shù)等指標(biāo)的。為此，對變壓器的電壓、電流和電勢的關(guān)系進(jìn)行等值變換（即折算），可將同時具有電路和磁路的問題等值簡化為單一的電路問題，以便于計(jì)算。 3. 根據(jù)表 4 45 畫出電動機(jī)能耗制動時的特性曲線 ()an f I? 。 表 43 電動及反接制動運(yùn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 1 _____R ?? ____NUV? ____fNIA? ()aIA ( min)nr 為簡便起見，畫 ()an f I? 特性曲線。 表 42 回饋制動狀態(tài)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ____NUV? ____fNIA? ()aIA ( min)nr 因?yàn)?2 TaT T C I??? ，而 TC? 為常數(shù)，則 aTI? ，為簡便起見，只要求畫()an f I? 特性。 （ 4）保持電動機(jī)的 電樞額定電壓 NUU? 、 f fNII? 不變，改變 2fR 及 2R 阻值，測取電動機(jī)在額定負(fù)載至空載范圍的電樞電流 aI 、轉(zhuǎn)速 n ，共取 56組數(shù)據(jù)記錄于表41 中。 四、使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀表 直流電動機(jī)和發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺 相關(guān)參數(shù) 直流電動機(jī) 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(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? BX716 1A 390? 五 、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟 實(shí)驗(yàn) 原理 線路如圖 46，圖中 M 為被 試他勵直流電動機(jī)， G 為直流發(fā)電機(jī)，作 M的負(fù)載；被試電機(jī) M 、直流發(fā)電機(jī) G 同軸相聯(lián)（虛線所示）。電動機(jī)按反轉(zhuǎn)接線，如圖所示。用另一臺直流電動機(jī)拖動被試電動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，模擬位能性負(fù)載的作用。 （ 1）電壓反接制動 電壓反接制動的接線圖如圖 42 所示 。若是位能性負(fù)載，轉(zhuǎn)速由 B 點(diǎn)變到 0 點(diǎn)后，負(fù)載轉(zhuǎn)矩 0ZT? ，將拖動電動機(jī)反向轉(zhuǎn)動，最后穩(wěn)定在特性曲線的 C 點(diǎn)運(yùn)行，制動轉(zhuǎn)矩限制了轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步增加，此種運(yùn)行狀態(tài)稱為能耗制動運(yùn)行。 若不計(jì)電樞反應(yīng)的影響，當(dāng)電動機(jī)正向運(yùn)行時，其機(jī)械特性是一條橫跨 I 、 II 、IV 象限的直線。 電磁功率： 1T cuaP P p?? 電磁轉(zhuǎn)矩： 2 602 TPT n??（ 牛 米 ） 輸出功率： 20TP P P?? 效 率 ： 21 100%N fNPP U I? ??? 2．繪出他勵電動機(jī)調(diào)速特性曲線 ()n f U? 和 ()fn f I? 。 表 33 改變勵磁電流調(diào)速實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ____NU U V?? ( min)nr ()fIA ()aIA 六 、實(shí)驗(yàn)報告 1．由表計(jì)算出 I 、 1P 、 2P 和 ? ，并繪出 n 、 2T 、 2()fP?? 及 2()n f T? 的特性曲線。 （ 5）調(diào)出電動機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)，確定電動機(jī)的額定勵磁電流 fNI 。 （ 2）改變勵磁電流調(diào)速 保持 NUU? ， 2T? 常數(shù)， 1 0R? 時，測取 ()fn f I? 。這種調(diào)速方法能量損失小，且電阻可做成連續(xù)可調(diào)，便于控制，但轉(zhuǎn)速只能向高調(diào)，最高轉(zhuǎn)速受電機(jī)本身機(jī)械強(qiáng)度及換向的限制。但是一般書上均將第一種分為兩種，直接說成直流電動機(jī)有三種調(diào)速方法。 工作特性是指電動機(jī)的電樞電壓 NUU? ， f fNII? 時，效率 ? 、轉(zhuǎn)速 n 、轉(zhuǎn) 圖 22 直流發(fā)電機(jī)空載特性 14 矩 T 隨輸出功率 2P 變化的關(guān)系，即 n 、 T 、 ? 2()fP? 。從額定負(fù)載到空載范圍內(nèi)，測取發(fā)電機(jī)的電壓 U 和電流 I ，共取 67組數(shù)據(jù)，記錄于表中，其中額定點(diǎn)和空載點(diǎn)必測。 ② 減小負(fù)載電阻 2R (減小方法同上 )，逐次增加發(fā)電機(jī)輸出電流 I ，同時相應(yīng)地 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流 fI ，使發(fā)電機(jī)端電壓保持額定值 NUU? ，調(diào)節(jié)電動機(jī)磁場電阻 1fR ，使發(fā)電機(jī) Nnn? ，從發(fā)電機(jī)的空載至額定電流范圍內(nèi)，測取發(fā)電機(jī)的輸出電流 I 和勵磁電流 fI ，共取 組數(shù)據(jù)，記錄于表中。 ② 調(diào)出發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)，確定發(fā)電機(jī)的額定勵磁電流 fNI 。 11 ② 合上電源開關(guān)，主電源面板紅色指示燈亮，電源接通。 5* ．求取積復(fù)勵發(fā)電機(jī)外特性 ()U f I? 當(dāng) 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。 并勵和復(fù)勵發(fā)電機(jī)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(shí)驗(yàn)中需要完成的環(huán)節(jié)。 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(jī)的 ，并勵發(fā)電機(jī)的 。在發(fā)電機(jī)帶負(fù)載時，因?yàn)殡姌须娏髋c感應(yīng)電勢同方向，即向外輸出功率。 （ 2）并勵發(fā)電機(jī)的電壓建立 圖 13 直流發(fā)電機(jī)并勵接線圖 將發(fā)電機(jī)勵磁回路改接成并勵接法， 發(fā)電機(jī)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(jī)接線原理 如圖 所示。 （ 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。 (a) 直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺控制面板 （ b）背部接線端子 圖 12 直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺 電動機(jī)起動前應(yīng)注意： a. 實(shí)驗(yàn)臺控制面板上“原動機(jī) 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。 ，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(yán)重后果？ 直流電動機(jī)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(yán)重后果？ 直流電動機(jī)調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向的方法。電壓表和直流電機(jī)的磁場回路一律用帶顏色的塑料細(xì)線聯(lián)接。一旦發(fā)生事故，應(yīng)立即切斷電源，保持除電源刀閘外的一切現(xiàn)場，并報告輔導(dǎo)教師處理。 ，如果發(fā)生故障，學(xué)生應(yīng)在教師的幫助下，學(xué)習(xí)判斷分析故障原因和排除方法。在調(diào)節(jié)負(fù)載或改變電阻、電壓、轉(zhuǎn)速等量時，必須考慮到其他量的變化關(guān)系，隨時注意其他量是否超過額定值、全組同學(xué)應(yīng)明確分工、統(tǒng)一指揮，以免發(fā)生因配合不當(dāng)而使設(shè)備過載乃至損壞的事故。書包、衣服等不能放在實(shí)驗(yàn)臺或儀器設(shè)備上。 三、實(shí)驗(yàn)報告 ，經(jīng)過自己分析研究或分析討論后寫出的心得體會。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)線路圖及所選組件、儀表、按圖接線，線路力求簡單明了，按接線原則是先接串聯(lián)主回路，再接并 聯(lián)支路。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康臄M定實(shí)驗(yàn)線路，選擇所需儀表，確定實(shí)驗(yàn)步 驟，測取所需數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析研究，得出必要結(jié)論，從而完成實(shí)驗(yàn)報告。 電機(jī)實(shí)驗(yàn)課是 《 電機(jī)學(xué) 》 和 其相近 課程的重要組成部分，本實(shí)驗(yàn)講義只側(cè)重于掌握實(shí)驗(yàn)方法，并運(yùn)用課堂上學(xué)到的電機(jī)理論知識來分析研究實(shí)驗(yàn)中的各種問題，得出必要的結(jié)論，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生在電機(jī)這門學(xué)科中具 備分析問題和解決問題的初步能力。 本講義主要介紹電氣自動化和電力系統(tǒng)自動化中常用的直流電機(jī)、變壓器、異步電機(jī)和同步電機(jī)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)原理，學(xué)生可以 掌握實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會選擇儀表，測取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等基本實(shí)驗(yàn)研究技能。 內(nèi)容包括：直流電機(jī)、變壓器、異步電機(jī)、同步電機(jī)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 。 一 .實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備 ，認(rèn)真研讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?xiàng)目、方法與步驟，明確實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題（有些內(nèi)容可到實(shí)驗(yàn)室對照實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，如熟悉組件的編號，使用及其規(guī)定值等），并按照實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目準(zhǔn)備記錄抄表等。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，并排除故障；如果一切正常，即可正式開始實(shí)驗(yàn)。 ，說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論是否符合，可對某些問題提出一些自己的見解并最