【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 2fR ，使發(fā)電機(jī)的 NUU? ； 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻2R ，使發(fā)電機(jī)的 NII? 。注意：以上三個(gè)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。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行滿足 Nnn? 、 NUU? 、 NII? 時(shí)，該點(diǎn)即為發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流稱為額定勵(lì)磁電流 fNI 。 ③ 在保持 Nnn? (調(diào)節(jié) 1fR )和 f fNII? 不變 ( 2fR 不變 )的條件下，逐次增加負(fù)載電阻 2R ，即減小發(fā)電機(jī)負(fù)載電流。從額定負(fù)載到空載運(yùn)行點(diǎn)范圍內(nèi)，測(cè)取發(fā)電機(jī)的電壓 U 和電流 I ，共取 組數(shù)據(jù)，記錄于表?？蛰d點(diǎn)為斷開 負(fù)載 ，其中額定點(diǎn)和空載點(diǎn)必測(cè)。 表 22 他勵(lì)外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) _ _ _ _ _ / m inNn n r?? _____f fNI I A?? ()UV ()IA （ 3）調(diào)節(jié)特性 12 操作步驟如下： ① 外特性實(shí)驗(yàn)完成后， 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 2fR ，使發(fā)電機(jī)空載電壓為額定電壓，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)電阻 1fR ，使發(fā)電機(jī) Nnn? ， 接入負(fù)載 。 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(shí)相應(yīng)地 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)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(dòng)機(jī)磁場(chǎng)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(cè)取發(fā)電機(jī)的輸出電流 I 和勵(lì)磁電流 fI ，共取 組數(shù)據(jù)，記錄于表中。 表 23 調(diào)節(jié)特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) _ _ _ _ _ / m inNn n r?? _____NU U V?? ()IA ()fIA 他勵(lì)發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)完成后，需要關(guān)掉直流電源開關(guān)停機(jī)，重新改接發(fā)電機(jī)部分接線。 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。 在并勵(lì)發(fā)電機(jī)建壓后，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻 2R 到最大， 接入負(fù)載 。 ② 調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 1fR ，發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 2fR 和負(fù)載電阻2R ，使發(fā)電機(jī)的 Nnn? 、 NUU? 、 NII? （即發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)，調(diào)節(jié)方法同上）。 ③ 保持此時(shí) 2fR 的值和 Nnn? 不變的條件下，逐步減小負(fù)載電流（即增大 2R ），直至 0I? （斷開 負(fù)載 ），從額定到空載運(yùn)行范圍內(nèi)，測(cè)取發(fā)電機(jī)的電壓 U 和電流 I ，共取 組數(shù)據(jù)，記錄于表中，其中額定點(diǎn)和空載點(diǎn)必測(cè)。 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。先將發(fā)電機(jī)調(diào)到額定運(yùn)行點(diǎn)Nnn? ， NUU? ， NII? ，在保持此時(shí)的 2fR 和 Nnn? 不變的條件下，逐次減小發(fā)電機(jī)負(fù)載電流，直至 0I? 。從額定負(fù)載到空載范圍內(nèi)，測(cè)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(cè)。 表 25 積復(fù)勵(lì)外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 2fR? 常值 ()UV ()IA 13 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 根據(jù)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出空載特性曲線，由空載特性曲線計(jì)算出被試電機(jī)的飽和系數(shù) TF 和剩磁電壓的百分?jǐn)?shù)。 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)。因 AB 長(zhǎng)度相當(dāng)于勵(lì)磁電流產(chǎn)生的空載總磁勢(shì)， AC 的長(zhǎng)度相當(dāng)于氣隙中的磁勢(shì)， CB 相當(dāng)于氣隙中的磁勢(shì)，故飽和系數(shù)為 T ABF AC? 在同一張坐標(biāo)紙上繪出他勵(lì)、并勵(lì)和復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)的三條外特性曲線。分別算出三種勵(lì)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(lì)發(fā)電機(jī)調(diào)整特性曲線，分析在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，為什么 負(fù)載增加時(shí)，要保持端電壓不變，必須增加勵(lì)磁電流的原因。 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。分析表明，不同的勵(lì)磁方式其運(yùn)行性能有很大的不同，本次實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。 工作特性是指電動(dòng)機(jī)的電樞電壓 NUU? ， f fNII? 時(shí)，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? 。上述條件中， fNI 為額定勵(lì)磁電流，即輸出功率達(dá)到額定功率 NP ，轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速 Nn 時(shí)的勵(lì)磁電流。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。 機(jī)械特性 ()n f T? 曲線是電源電壓 U? 常數(shù)，勵(lì)磁回路電阻 fR? 常數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)速 n 隨電磁轉(zhuǎn)矩 T 變化的關(guān)系曲線。當(dāng) NUU? ， f fNII? ，電樞回路不外串電阻時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。 調(diào)速性能是衡量電動(dòng)機(jī)性能的另一個(gè)重要指標(biāo)。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速性能。由直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式 ( ) ( )a a en U I R C? ? ?可知，電動(dòng)機(jī)調(diào)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(diào)速電阻兩種方法；（ 2）磁場(chǎng)控制，即調(diào)節(jié)勵(lì)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(dòng)機(jī)有三種調(diào)速方法。按三種方法中的任一方法調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)際上其機(jī)械特性也相應(yīng)改變，從而與負(fù)載的機(jī)械特性交于新的點(diǎn)，在新的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。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)。如改變電樞電壓調(diào)速，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)改變，而機(jī)械特性的斜率不變，改變后機(jī)械特性的曲線為一簇平行線，電壓越低則轉(zhuǎn)速越低，如圖 3（ 1） 所示。這 種方法具有較好的調(diào)速性能，但需專門的調(diào)壓電源。對(duì)于電樞回路串電阻調(diào)速的方法，當(dāng)增大電樞回路電阻后，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)不變，但機(jī)械特性斜率增大，改變后機(jī)械特性的曲線為一簇射線，電阻越大則轉(zhuǎn)速越低，如圖 3（ 2） 所示。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。而改變勵(lì)磁電流調(diào)速的方法，也就是改變磁通 ? 調(diào)速，由于 ? 只能比額定磁通減小， 所以機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)增大，機(jī)械特性斜率增大，如圖 3（ 3） 所示。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。 （ 1） 改變電樞電壓調(diào)速 （ 2） 改變電樞回路串電阻調(diào)速 （ 3） 改變勵(lì)磁電流調(diào)速 本次實(shí)驗(yàn)所做的調(diào)速特性為改變電樞電壓和改變勵(lì)磁電流兩種。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。電動(dòng)機(jī)與 發(fā)電機(jī) 通過聯(lián)軸器相連，調(diào)節(jié) 發(fā)電機(jī)電樞 電流的大小就可調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，可 間接計(jì)算 出轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)取直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。 2．掌握直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。 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? 。 2．調(diào)速特性 （ 1）改變電樞電壓調(diào)速 保持電動(dòng)機(jī) f fNII? 不變， 2T? 常數(shù)，測(cè)取 ()n f U? 。 （ 2）改變勵(lì)磁電流調(diào)速 保持 NUU? ， 2T? 常數(shù)， 1 0R? 時(shí)，測(cè)取 ()fn f I? 。 3．觀察能耗制動(dòng)過程 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? BX716 1A 390? 五 、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟 16 圖 31 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)接線圖 1．他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和固有機(jī)械特性 圖中 是為直流電動(dòng)機(jī)。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。 操作步驟如下： （ 1）將電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁 調(diào)節(jié) 電阻 1fR 調(diào)至阻值最小，電樞回路起動(dòng)電阻 1R 調(diào)至阻值最大。 （ 2）合上電源開關(guān)，主電源面板紅色指示燈亮。 （ 3）觀察勵(lì)磁電流表讀數(shù)大?。ㄈ魺o讀數(shù) 或偏小 ， 切不可起動(dòng)電動(dòng)機(jī) ），按下“正轉(zhuǎn)啟動(dòng)”按鈕 ，直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。 （ 4）調(diào)節(jié) 1R 使電動(dòng)機(jī)輸入電壓為 額定電壓 ， 緩慢調(diào)節(jié) 電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 1fR ，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)額定值。 按下“負(fù)載接入”按鈕，負(fù)載應(yīng)處于最?。?2R 阻值最大）。 （ 5）調(diào)出電動(dòng)機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)，確定電動(dòng)機(jī)的額定勵(lì)磁電流 fNI 。 其方法為：調(diào)節(jié) 負(fù)載電阻 2R 和 2fR ，使電動(dòng)機(jī)電樞電流 aNII? ，調(diào)節(jié) 1R 使電動(dòng)機(jī)的 NUU? ，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 1fR ，使電動(dòng)機(jī)的 Nnn? 。注意：以上三個(gè)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。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的額定值NUU? ， aNII? ， Nnn? 同時(shí)滿足時(shí)，其勵(lì)磁電流即為額定勵(lì)磁電流 fNI 。 （ 6）在保持 NUU? ， f fNII? 不變的條件下，逐次減小電動(dòng)機(jī)的負(fù)載， 從 額定負(fù)載到空載范圍內(nèi)，測(cè)取電動(dòng)機(jī)電樞電流 aI 、 轉(zhuǎn)速 n ，共取 組數(shù)據(jù)，記錄于表中。 表 31 工作特性和固有機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ____NU U V?? ____f fNI I A?? 實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù) ()aIA ( min)nr 17 計(jì)算 數(shù)據(jù) 2()T Nm ()IA 1()PW 2()PW %? 2．調(diào)速特性 （ 1）改變電樞電壓的調(diào)速 直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，按上述方法調(diào)出電動(dòng)機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)，即電動(dòng)機(jī)的NUU? ， aNII? ， Nnn? 。 同時(shí)滿足，保持此時(shí)的 2T 值和 f fNII? 不變 ； 調(diào)節(jié) 電阻 1R ，使電樞兩端電壓 U 減小，測(cè)取電動(dòng)機(jī)的電樞電壓 U 、轉(zhuǎn)速 n 和電樞電流 aI ，從 NUU?至 100UV? 范圍內(nèi)，共取 組數(shù)據(jù)，記錄于表中。 表 32 改變電樞端電壓調(diào)速實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ____f fNI I A?? ()UV ( min)nr ()aIA （ 2）改變勵(lì)磁電流的調(diào)速 直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后 ,將電阻 1R 減小 使電動(dòng)機(jī) NUU? ， 從 ? ，調(diào)節(jié)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 1fR 使 Nnn? ，保持此時(shí)的 2T 值和 NUU? 值不變，逐次增加磁場(chǎng)電阻 1fR 阻值，直至 Nnn? （約 2020 minr ），每次測(cè)取電動(dòng)機(jī)的 n 、 fI 和 aI ，共取 組數(shù)據(jù)，記錄于表中。 表 33 改變勵(lì)磁電流調(diào)速實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ____NU U V?? ( min)nr ()fIA (