【文章內(nèi)容簡介】 變；調(diào)節(jié)電阻，使電樞兩端電壓減小，測取電動(dòng)機(jī)的電樞電壓、轉(zhuǎn)速和電樞電流，從至范圍內(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) （2）改變勵(lì)磁電流的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,將電阻減小使電動(dòng)機(jī)，從，調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻使，保持此時(shí)的值和值不變，逐次增加磁場電阻阻值，直至（約），每次測取電動(dòng)機(jī)的、和，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) 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1．由表計(jì)算出、和，并繪出、及的特性曲線。 由工作特性曲線求出轉(zhuǎn)速變化率： 關(guān)于計(jì)算，的說明： 實(shí)驗(yàn)中如果負(fù)載是測功機(jī)，則電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩可直接讀出；如果用直流電動(dòng)機(jī)—直流發(fā)電機(jī)組來測電動(dòng)機(jī)的工作特性，則可以如下計(jì)算。 ①電動(dòng)機(jī)的電樞回路電阻由實(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。 ②如果不知道電動(dòng)機(jī)的空載損耗曲線，則需要求出，由于電動(dòng)機(jī)從空載到滿載速度變化不大，所以可近似地認(rèn)為空載損耗不變。 當(dāng)發(fā)電機(jī)空載時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率近似等于兩臺(tái)電機(jī)的空載損耗之和（因此時(shí)電動(dòng)機(jī)的銅耗很小，可忽略不計(jì)）則其中，—電動(dòng)機(jī)的輸入功率 、分別為電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的空載損耗。由于同軸的兩臺(tái)電機(jī)容量、體積差不多，所以可近似認(rèn)為它們的空載損耗相等，即，并且是個(gè)常數(shù)。所以 ③電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩、輸出功率 輸入功率： 銅 耗： 電磁功率： 電磁轉(zhuǎn)矩： （）輸出功率： 效 率： 2．繪出他勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性曲線和。分析在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)兩種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點(diǎn)。七、思考題 1．他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的速率特性為什么是略微下降？是否會(huì)出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有何影響？ 2．當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流不變時(shí)，減小電樞端電壓，為什么會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低？3．當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時(shí)，減小勵(lì)磁電流會(huì)引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么？4. 為什么當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流太大時(shí)，效率反而降低？實(shí)驗(yàn)四 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)原 理電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。機(jī)械特性是電動(dòng)機(jī)機(jī)械性能的主要表現(xiàn)，它與負(fù)載的機(jī)械特性，由運(yùn)動(dòng)方程式相聯(lián)系，即將決定拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行及過渡過程的工作情況。機(jī)械特性中的是電磁轉(zhuǎn)矩，它與電動(dòng)機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩是不同的，其間差一空載轉(zhuǎn)矩，即。在一般情況下，因?yàn)榭蛰d轉(zhuǎn)矩相比或很小，所以在一般的工程計(jì)算中可以略去，即在《電機(jī)學(xué)》中已知直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式為式中為電樞回路總電阻，包括及電樞回路串聯(lián)電阻，為理想空載轉(zhuǎn)速記為，記為，為機(jī)械特性的斜率。 當(dāng)，電樞回路沒有串電阻時(shí)的機(jī)械特性稱為直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。當(dāng)改變或或電樞回路串電阻時(shí)，其機(jī)械特性的或?qū)⑾鄳?yīng)變化，此時(shí)稱為直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。 若不計(jì)電樞反應(yīng)的影響，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行時(shí)，其機(jī)械特性是一條橫跨、象限的直線。其中第象限為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，其特點(diǎn)是電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向(轉(zhuǎn)速的方向)相同，第、象限為制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，是產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)向相反的阻力矩，以使電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)迅速停車或限制轉(zhuǎn)速的升高。制動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的方向相反，此時(shí)電動(dòng)機(jī)從輸出軸上吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為電能反饋回電網(wǎng)或消耗在電阻中。第象限為反向電動(dòng)運(yùn)行。 制動(dòng)運(yùn)行的方式分為能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)。1．能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)的接線圖如圖所示，其機(jī)械特性為一過原點(diǎn)的直線，如圖所示。如果負(fù)載為反抗性負(fù)載，閘刀合向制動(dòng)方向，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)由點(diǎn)變到點(diǎn)，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩使拖動(dòng)系統(tǒng)很快停車，和的變化在機(jī)械特性的第象限段，這一段稱之為能耗制動(dòng)過程。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，將拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，最后穩(wěn)定在特性曲線的點(diǎn)運(yùn)行，制動(dòng)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(dòng)運(yùn)行。 電動(dòng)機(jī)電樞回路串的電阻值不同，機(jī)械特性的斜率不同，運(yùn)行點(diǎn)、不同。選擇不同的阻值，可以得到不同的初始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 能耗制動(dòng)中，系統(tǒng)中的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)換為電能消耗在電樞回路的電阻上。能耗制動(dòng)是一個(gè)轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的動(dòng)態(tài)過程，為了測取曲線上的點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)采取將電動(dòng)機(jī)同軸連接的發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)被試電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，維持在某一轉(zhuǎn)速時(shí)即可測出該轉(zhuǎn)速和對(duì)應(yīng)的電樞電流值。由于，而不變，則轉(zhuǎn)矩和電樞電流成正比，所以和機(jī)械特性成比例關(guān)系。 圖41 能耗制動(dòng)接線原理與能耗制動(dòng)的機(jī)械特性本次實(shí)驗(yàn)只做能耗制動(dòng)過程（第象限）。2．反接制動(dòng) 反接制動(dòng)分為電壓反接制動(dòng)和電勢(shì)反接制動(dòng)兩種。 （1）電壓反接制動(dòng)圖43 電勢(shì)反接制動(dòng)的機(jī)械特性圖42電壓反接制動(dòng)的接線 電壓反接制動(dòng)的機(jī)械特性 電壓反接制動(dòng)的接線圖如圖42所示。閘刀合在上方為正向電動(dòng)運(yùn)行，合在下方，電樞回路串入電阻為電壓反接制動(dòng)。反接后不變，反向，反向，所以反向。在機(jī)械特性上，反接瞬間，運(yùn)行點(diǎn)變到，轉(zhuǎn)矩為負(fù)，產(chǎn)生制動(dòng)作用，轉(zhuǎn)速逐漸降低為零，運(yùn)行點(diǎn)變到點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)立即拉開閘刀，否則電動(dòng)機(jī)有可能反向轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)過程如圖42所示。（2）電勢(shì)反接制動(dòng)圖44 正向回饋的機(jī)械特性接線仍為電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行，負(fù)載為位能性負(fù)載。電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行時(shí)，電樞回路串入電阻，運(yùn)行點(diǎn)由點(diǎn)變到點(diǎn)，然后隨著轉(zhuǎn)速的下降，經(jīng)過點(diǎn)轉(zhuǎn)速為零，由于負(fù)載的作用，電動(dòng)機(jī)將反向轉(zhuǎn)動(dòng)，最后在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載的機(jī)械特性交于第象限的點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，如圖所示。 本實(shí)驗(yàn)中要做的是電勢(shì)反接制動(dòng)。用另一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)被試電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，模擬位能性負(fù)載的作用。同樣也是測取轉(zhuǎn)速和電樞電流，因?yàn)?，不變，則轉(zhuǎn)矩和電樞電流成正比，以模擬與其成正比的機(jī)械特性。 3． 回饋制動(dòng)（或稱再生制動(dòng)）回饋制動(dòng)分為正向回饋制動(dòng)和反向回饋制動(dòng)兩種。 （1）正向回饋制動(dòng)電動(dòng)機(jī)在正向運(yùn)行時(shí)，由于負(fù)載或電樞電壓降低等原因，使得轉(zhuǎn)速高于時(shí)，電動(dòng)機(jī)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)向電網(wǎng)回饋能量，運(yùn)行在第象限機(jī)械特性，見圖所示，因?yàn)檗D(zhuǎn)向?yàn)檎?，所以稱為正向回饋。圖45 反向回饋制動(dòng)機(jī)械特性本次實(shí)驗(yàn)中做的是正向回饋。由另一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)被試直流電動(dòng)機(jī)，使其轉(zhuǎn)速高于，測取轉(zhuǎn)速和電樞電流。因?yàn)?，不變，則轉(zhuǎn)矩和電樞電流成正比，以模擬與其成正比的機(jī)械特性。（2）反向回饋制動(dòng)反向回饋是在帶動(dòng)位能性負(fù)載的情況下發(fā)生的。電動(dòng)機(jī)按反轉(zhuǎn)接線，如圖所示。電動(dòng)機(jī)在正向運(yùn)行的狀態(tài)，閘刀合向反接制動(dòng)方向，運(yùn)行點(diǎn)到點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過反接制動(dòng)過程，轉(zhuǎn)速為零，運(yùn)行點(diǎn)到點(diǎn)，再反向起動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速為負(fù)，最后在位能性負(fù)載的帶動(dòng)下，直到，穩(wěn)定在點(diǎn)運(yùn)行。整個(gè)變化過程如圖所示。 在點(diǎn)，由于，所以，負(fù)載具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能回饋到電網(wǎng)，同時(shí)由于轉(zhuǎn)向?yàn)樨?fù)，所以稱為反向回饋。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庵绷麟妱?dòng)機(jī)各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的機(jī)械特性。二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)1. 改變他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有哪些方法？2. 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在什么情況下，從電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)時(shí)，能量傳遞關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)平衡方程式及機(jī)械特性又是什么情況？3. 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)時(shí)，能量傳遞關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)平衡方程式及機(jī)械特性又是什么情況？三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．求取電動(dòng)機(jī)電動(dòng)及正向回饋制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線。 2．求取電動(dòng)機(jī)電動(dòng)及電勢(shì)反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線。 3．求取直流電動(dòng)機(jī)不同制動(dòng)電阻值時(shí)的能耗制動(dòng)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 220V 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 電壓 230V 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，圖中為被試他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，為直流發(fā)電機(jī)，作的負(fù)載；被試電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)同軸相聯(lián)（虛線所示）。被試電機(jī)與直流發(fā)電機(jī)用同一直流穩(wěn)壓電源和勵(lì)磁電源。電阻、選用滑線電阻器，、選用電阻箱。 圖46 直流電機(jī)機(jī)械特性接線原理1．電動(dòng)及正向回饋制動(dòng)特性操作步驟如下：（1）將電阻、置最大值，置最小值。（2）合上直流電源開關(guān)，觀察勵(lì)磁電流表讀數(shù)大?。ㄈ魺o讀數(shù)，切不可起動(dòng)電動(dòng)機(jī)）；再按下“正轉(zhuǎn)啟動(dòng)”按鈕（即打向），使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，然后調(diào)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)電樞電壓為額定值。 （3）按下“負(fù)載接入”按鈕，相當(dāng)于打向，調(diào)節(jié)電阻使電動(dòng)機(jī)電樞電壓為額定；調(diào)節(jié)電阻使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定；調(diào)節(jié)和使電機(jī)電樞電流為額定。注意：以上三個(gè)量的調(diào)節(jié)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)運(yùn)行滿足、時(shí)，且此時(shí)，即電動(dòng)機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)。（4）保持電動(dòng)機(jī)的電樞額定電壓、不變，改變及阻值，測取電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載至空載范圍的電樞電流、轉(zhuǎn)速，共取組數(shù)據(jù)記錄于表41中。（5）停機(jī)，切斷電源。表41 電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) （6）從控制臺(tái)背部直流電源處，將直流電源引出與電阻箱串聯(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(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，調(diào)節(jié)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，即合向端。 （7）將逐漸調(diào)至最小，再將阻值逐漸增加，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過其理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)則從第象限進(jìn)入到第象限，進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。（8）繼續(xù)增加阻值，測取電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的、。（注意，電機(jī)轉(zhuǎn)速不超過轉(zhuǎn)/分。共取組數(shù)據(jù)記錄于表42中。（9）停機(jī)，切斷電源。表42 回饋制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 因?yàn)?，而為常?shù)，則，為簡便起見，只要求畫特性。2．電動(dòng)及電勢(shì)反接制動(dòng)特性 接線原理圖如前，只需將“發(fā)電機(jī)電樞”電源反向；或接線保持不變，電動(dòng)機(jī)用“反轉(zhuǎn)啟動(dòng)”按鈕操作。 操作步驟如下： （1）電阻置最小值，、置最大值；閉合電源，按下“正轉(zhuǎn)啟動(dòng)”按鈕，即開關(guān)合向端，啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。 （2）測量發(fā)電機(jī)的空載電壓看是否和直流穩(wěn)壓電源電壓極性相反，若極性相反可按下“負(fù)載接入”按鈕，即合向端。 （3）反復(fù)調(diào)節(jié)電阻、使、且保持，即電動(dòng)機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)。 （4）先將調(diào)至最大，再將調(diào)至最大。（5）逐漸減小阻值，電機(jī)速度將減至零，繼續(xù)減小阻值，此時(shí)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入到電勢(shì)反接制動(dòng)狀態(tài) (第IV象限)。測取電機(jī)在I、IV象限的、共取組數(shù)據(jù)記錄于表43。表43 電動(dòng)及反接制動(dòng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 為簡便起見，畫特性曲線。 操作步驟如下： （1）電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)用（即開關(guān)合向22′端），電阻、置最大值，電阻置最小值, 電阻置最大。 （2）起動(dòng)發(fā)電機(jī)(此時(shí)作電動(dòng)機(jī)用，開關(guān)合向11′端)，調(diào)節(jié)使其電樞電壓為額定，調(diào)節(jié)使電動(dòng)機(jī)的（前面已測出）。 （3）將調(diào)至最大，緩慢減小，電流增加到額定，再增加，使電流減至最小，在電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)電流減小的過程中測取、,共取組數(shù)據(jù)記錄于表44。表44 時(shí)能耗制動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) (4) 改變電阻, 重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟(3)，減小阻值，使電流增加額定，再逐漸增加阻值，使電流減小到最小，測取、共取組數(shù)據(jù)記錄于表45中。表45 時(shí)能耗制動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 　　畫出以上二條能耗制動(dòng)特性曲線。 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)及正向回饋　 電動(dòng)及電勢(shì)反接制動(dòng)　 能耗制動(dòng)曲線制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線　　　　時(shí)的機(jī)械特性曲線 圖47 機(jī)械特性參考圖六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1．根據(jù)表442畫出電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)及回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)的特性曲線。 2．根據(jù)表43畫出電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)及反接制動(dòng)狀態(tài)時(shí)的特性曲線。 3. 根據(jù)表445畫出電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)的特性曲線。七、思考題 1．回饋制動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，如何判別電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在理想空載點(diǎn)? 2．直流電動(dòng)機(jī)從第象限運(yùn)行到第象限轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向不變，試問電磁轉(zhuǎn)矩的方向是否也不變? 為什么?3．電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)組，當(dāng)電動(dòng)機(jī)從第象限運(yùn)行到第象限，其轉(zhuǎn)向反了，而電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，為什么? 作為負(fù)載的，從第到第象限其電磁轉(zhuǎn)矩方向是否改變? 為什么?三相變壓器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 三相變壓器的參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)原 理變壓器是用來變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。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。變壓器鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的總磁通分為兩個(gè)部分，其中主磁通是以閉合鐵心為路徑，它同時(shí)匝鏈原、副繞組，分別感應(yīng)電勢(shì)、磁通是變壓器傳遞能量的