【文章內容簡介】 磁場調節(jié)電阻 2fR ，使發(fā)電機的 NUU? ； 調節(jié)發(fā)電機負載電阻2R ，使發(fā)電機的 NII? 。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。當發(fā)電機運行滿足 Nnn? 、 NUU? 、 NII? 時，該點即為發(fā)電機的額定運行點，此時對應的勵磁電流稱為額定勵磁電流 fNI 。 ③ 在保持 Nnn? (調節(jié) 1fR )和 f fNII? 不變 ( 2fR 不變 )的條件下，逐次增加負載電阻 2R ，即減小發(fā)電機負載電流。從額定負載到空載運行點范圍內，測取發(fā)電機的電壓 U 和電流 I ，共取 組數據，記錄于表?？蛰d點為斷開 負載 ，其中額定點和空載點必測。 表 22 他勵外特性實驗數據 _ _ _ _ _ / m inNn n r?? _____f fNI I A?? ()UV ()IA （ 3）調節(jié)特性 12 操作步驟如下： ① 外特性實驗完成后， 調節(jié)發(fā)電機的磁場調節(jié)電阻 2fR ，使發(fā)電機空載電壓為額定電壓，調節(jié)電動機磁場電阻 1fR ，使發(fā)電機 Nnn? ， 接入負載 。 ② 減小負載電阻 2R (減小方法同上 )，逐次增加發(fā)電機輸出電流 I ，同時相應地 調節(jié)發(fā)電機勵磁電流 fI ，使發(fā)電機端電壓保持額定值 NUU? ，調節(jié)電動機磁場電阻 1fR ，使發(fā)電機 Nnn? ，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 I 和勵磁電流 fI ，共取 組數據，記錄于表中。 表 23 調節(jié)特性實驗數據 _ _ _ _ _ / m inNn n r?? _____NU U V?? ()IA ()fIA 他勵發(fā)電機實驗完成后，需要關掉直流電源開關停機，重新改接發(fā)電機部分接線。 操作步驟如下 ： ① 將發(fā)電機結成并勵式，并使其能建立額定電壓。 在并勵發(fā)電機建壓后，調節(jié)負載電阻 2R 到最大， 接入負載 。 ② 調節(jié)電動機的磁場調節(jié)電阻 1fR ，發(fā)電機的磁場調節(jié)電阻 2fR 和負載電阻2R ，使發(fā)電機的 Nnn? 、 NUU? 、 NII? （即發(fā)電機的額定運行點，調節(jié)方法同上）。 ③ 保持此時 2fR 的值和 Nnn? 不變的條件下，逐步減小負載電流（即增大 2R ），直至 0I? （斷開 負載 ），從額定到空載運行范圍內，測取發(fā)電機的電壓 U 和電流 I ，共取 組數據，記錄于表中，其中額定點和空載點必測。 表 24 并勵外特性實驗數據 _ _ _ _ _ / m inNn n r?? ()UV ()IA 3．復勵發(fā)電機 積復勵發(fā)電機的外特性 實驗方法與測取并勵發(fā)電機的外特性相同。先將發(fā)電機調到額定運行點Nnn? ， NUU? ， NII? ，在保持此時的 2fR 和 Nnn? 不變的條件下，逐次減小發(fā)電機負載電流，直至 0I? 。從額定負載到空載范圍內，測取發(fā)電機的電壓 U 和電流 I ，共取 67組數據，記錄于表中，其中額定點和空載點必測。 表 25 積復勵外特性實驗數據 2fR? 常值 ()UV ()IA 13 六、實驗報告 根據空載實驗數據，作出空載特性曲線，由空載特性曲線計算出被試電機的飽和系數 TF 和剩磁電壓的百分數。 求 TF 的方法如圖 22，延長空載特性的直線部分，與對應于額定電壓的 NU 的直線 AB 交于 C 點。因 AB 長度相當于勵磁電流產生的空載總磁勢， AC 的長度相當于氣隙中的磁勢， CB 相當于氣隙中的磁勢，故飽和系數為 T ABF AC? 在同一張坐標紙上繪出他勵、并勵和復勵發(fā)電機的三條外特性曲線。分別算出三種勵磁方式的電壓變化率： 0% 10 0%NNUUU U?? ? ?，并分析差異原因。 繪出他勵發(fā)電機調整特性曲線，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。 七、思考題 在發(fā)電機 — 電動機組成的機組中，當發(fā)電機負載增加時，為什么機組的轉速會變低？為了保持發(fā)電機的轉速 Nnn? ，應如何調節(jié)？ 2．為什么直流電動機起動時，要把電樞回路所串電阻放在最大位置？而磁場回路所串電阻放在最小位置？ 3．改變并勵直流電動機電源極性，電機轉向能否改變？ 4．在發(fā)電機 — 電動機組成的機組中，當發(fā)電機負載增加時，為什么機組的轉速會變低？為了保持發(fā)電機的轉速 Nnn? ，應如何調節(jié)？ 實驗三 直流他勵電動機實驗 原理 標志直流電動機運行特性的主要指標有工作特性和機械特性，它反映了當負載變化時電動機的主要輸出量和效率的變化情況。分析表明，不同的勵磁方式其運行性能有很大的不同，本次實驗主要針對他勵直流電動機。 工作特性是指電動機的電樞電壓 NUU? ， f fNII? 時，效率 ? 、轉速 n 、轉 圖 22 直流發(fā)電機空載特性 14 矩 T 隨輸出功率 2P 變化的關系，即 n 、 T 、 ? 2()fP? 。上述條件中， fNI 為額定勵磁電流，即輸出功率達到額定功率 NP ，轉速達到額定轉速 Nn 時的勵磁電流。保持 fNI 不變，對并勵電動機，即保持勵磁回路電阻 fR 不變。 機械特性 ()n f T? 曲線是電源電壓 U? 常數，勵磁回路電阻 fR? 常數時，轉速 n 隨電磁轉矩 T 變化的關系曲線。當 NUU? ， f fNII? ，電樞回路不外串電阻時的機械特性稱為固有機械特性。 調速性能是衡量電動機性能的另一個重要指標。直流電動機具有良好的調速性能。由直流電動機的轉速公式 ( ) ( )a a en U I R C? ? ?可知，電動機調速的控制方法有兩種：（ 1）電樞控制，其又可分為改變 電樞電壓和電樞回路串入調速電阻兩種方法；（ 2）磁場控制，即調節(jié)勵磁電流。但是一般書上均將第一種分為兩種，直接說成直流電動機有三種調速方法。按三種方法中的任一方法調節(jié)電動機的轉速，實際上其機械特性也相應改變，從而與負載的機械特性交于新的點，在新的轉速下運行。如果使三個可調節(jié)量中的兩個不變，單獨調節(jié)另一個，從其機械特性變化的情況，可以看出這種調速方法的特點。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 3（ 1） 所示。這 種方法具有較好的調速性能，但需專門的調壓電源。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 3（ 2） 所示。此法的特點是設備簡單，但轉速只能向低調，流過串聯(lián)電阻的電流大，不易做成連續(xù)可調，且串聯(lián)電阻要消耗大量電能。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 3（ 3） 所示。這種調速方法能量損失小，且電阻可做成連續(xù)可調，便于控制，但轉速只能向高調，最高轉速受電機本身機械強度及換向的限制。 （ 1） 改變電樞電壓調速 （ 2） 改變電樞回路串電阻調速 （ 3） 改變勵磁電流調速 本次實驗所做的調速特性為改變電樞電壓和改變勵磁電流兩種。因為實驗時 15 需要調節(jié)電動機所帶機械負載的大小，本次實驗中使用的是 直流發(fā)電機 作為機械負載。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 出轉矩數據。 實驗內容 一、實驗目的 1．掌握用實驗方法測取直流他勵電動機的工作特性和機械特性。 2．掌握直流他勵電動機的調速方法。 二 .預習要點 ？ ？ 三 、實驗內容 1．工作特性和固有機械特性 保持 NUU? 和 f fNII? 不變時，測取 工作特性 n 、 2T 、 2()fP?? 及固有機械特性 2()n f T? 。 2．調速特性 （ 1）改變電樞電壓調速 保持電動機 f fNII? 不變， 2T? 常數，測取 ()n f U? 。 （ 2）改變勵磁電流調速 保持 NUU? ， 2T? 常數， 1 0R? 時，測取 ()fn f I? 。 3．觀察能耗制動過程 四、使用實驗設備和儀表 直流電動機和發(fā)電機實驗臺 相關參數 直流電動機 Z232 容量 220V 額定電流 等級 定子 E 電樞 A 轉數 1500 轉 /分 直流發(fā)電機 Z232 容量 電壓 230V 電流 調節(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 16 圖 31 他勵直流電動機接線圖 1．他勵直流電動機的工作特性和固有機械特性 圖中 是為直流電動機。電阻 1R 選用 調節(jié)電阻箱 ，作為直流 他 勵電動機的起動電阻，電阻 1fR 、 2fR 選用 滑線變阻器 ， 分別 作為 電動機、發(fā)電機 勵磁回路串接電阻 ； 電阻 2R 選用 調節(jié)電阻箱 ，作為直流 發(fā)電機的負載。 操作步驟如下： （ 1）將電動機勵磁 調節(jié) 電阻 1fR 調至阻值最小，電樞回路起動電阻 1R 調至阻值最大。 （ 2）合上電源開關，主電源面板紅色指示燈亮。 （ 3）觀察勵磁電流表讀數大?。ㄈ魺o讀數 或偏小 ， 切不可起動電動機 ），按下“正轉啟動”按鈕 ，直流電動機起動。 （ 4）調節(jié) 1R 使電動機輸入電壓為 額定電壓 ， 緩慢調節(jié) 電動機磁場調節(jié)電阻 1fR ，使電動機轉速達額定值。 按下“負載接入”按鈕，負載應處于最?。?2R 阻值最大）。 （ 5）調出電動機的額定運行點，確定電動機的額定勵磁電流 fNI 。 其方法為：調節(jié) 負載電阻 2R 和 2fR ，使電動機電樞電流 aNII? ，調節(jié) 1R 使電動機的 NUU? ，調節(jié)電動機的磁場調節(jié)電阻 1fR ，使電動機的 Nnn? 。注意：以上三個額定值的調節(jié)過程是互有影響的，必須互相配合反 復調節(jié)才可調出。當電動機的額定值NUU? ， aNII? ， Nnn? 同時滿足時，其勵磁電流即為額定勵磁電流 fNI 。 （ 6）在保持 NUU? ， f fNII? 不變的條件下，逐次減小電動機的負載， 從 額定負載到空載范圍內，測取電動機電樞電流 aI 、 轉速 n ，共取 組數據，記錄于表中。 表 31 工作特性和固有機械特性實驗數據 ____NU U V?? ____f fNI I A?? 實驗 數據 ()aIA ( min)nr 17 計算 數據 2()T Nm ()IA 1()PW 2()PW %? 2．調速特性 （ 1）改變電樞電壓的調速 直流電動機起動后，按上述方法調出電動機的額定運行點，即電動機的NUU? ， aNII? ， Nnn? 。 同時滿足，保持此時的 2T 值和 f fNII? 不變 ； 調節(jié) 電阻 1R ，使電樞兩端電壓 U 減小，測取電動機的電樞電壓 U 、轉速 n 和電樞電流 aI ，從 NUU?至 100UV? 范圍內，共取 組數據，記錄于表中。 表 32 改變電樞端電壓調速實驗數據 ____f fNI I A?? ()UV ( min)nr ()aIA （ 2）改變勵磁電流的調速 直流電動機起動后 ,將電阻 1R 減小 使電動機 NUU? ， 從 ? ，調節(jié)磁場調節(jié)電阻 1fR 使 Nnn? ，保持此時的 2T 值和 NUU? 值不變，逐次增加磁場電阻 1fR 阻值，直至 Nnn? （約 2020 minr ），每次測取電動機的 n 、 fI 和 aI ，共取 組數據，記錄于表中。 表 33 改變勵磁電流調速實驗數據 ____NU U V?? ( min)nr ()fIA (