【文章內容簡介】 激磁繞組電路的電源。并將激磁繞組短接，以免在接通或切斷測量電流時產(chǎn)生感應電動勢。除此之外，防止供給電樞試驗電流時可能產(chǎn)生轉動等現(xiàn)象。測量時，應先將電壓表斷開，當線路電流穩(wěn)定以后才可將電壓表接入。在測量完成后，應先斷開電壓表，而后再斷開線路電流。在測定電樞繞組的直流電阻時，被測繞組中的電流數(shù)值不應大于繞組額定電流20％，同時儀表讀數(shù)應盡快的讀出，以免因繞組發(fā)熱而影響測量的準確性。測量繞組的直流電阻時，每一電阻應在三種不同電流數(shù)值下測量三次。而電阻實際數(shù)值應取三次測量數(shù)值的算術平均值。對同一電阻每次測量數(shù)值與其平均值之差不得超過177。2％。為了校驗設計值和計算效率及電壓調整率而測定電樞繞組直流電阻，為此而將電刷自換向器上提起。3．2電橋法電橋是一種用電位比較法進行測量的儀器，被廣泛用來精確測量許多電學量和非電量。在自動控制測量中也是常用的儀器之一。電橋按其用途可分為平衡電橋和非平衡電橋；按其使用的電源又可分為直流電橋和交流電橋。按其結構可分為單臂電橋和雙臂電橋。直流電橋測量電阻按阻值的大小大致可分為三類：待測電阻值在1M?以上的為高阻；1?至1M? 之間時稱為中值電阻，在可用單臂（惠 斯登）電橋測；阻值在1?以下的為低值電阻，則必須使用雙臂電橋（又稱開爾文電橋）來進行測量。二、項目實施要達到的目的掌握直流電機參數(shù)的測定方法：用伏安法側直流電機的電樞繞組的冷態(tài)電阻。了解DD01電源控制屏中的電樞電源、勵磁電源、校正過得直流電機、變阻器、多量程直流電壓表、電流表及電動機的使用方法。三、項目實施的掛件功能介紹如圖11 直流電機冷電阻掛件排列順序DZ01電源控制屏 電源控制屏主要為實驗提供各種電源，如三相交流電源、直流勵磁電源等；同時為實驗提供所需儀表，如直流電壓、電流表，交流電壓、電流表。屏上還設有定時器兼報警記錄儀，公供教師考核學生之用；在控制屏正面的大凹槽內，設有兩根不銹鋼管，可掛置實驗所需掛件，凹槽底部設有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，從這些插座提供的有源掛件的電源；在控制屏兩邊設有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，此外 圖12 DZ01電源控制屏還設有為實驗照明用的40W日光燈。（1）.三相電網(wǎng)電壓指示主要用于檢測輸入的電網(wǎng)電壓是否有缺相的情況，操作交流電壓表下面的切換開關，觀測三相電網(wǎng)各線間是否平衡。（2）.定時器兼報警記錄儀平時作為時鐘使用具有設定實驗時間、定時報警和切斷電源等功能，他還何以自動記錄由于接線操作所導致的告警次數(shù)。（3）.電源控制部分它的主要功能是控制電源屏的各項功能，它的電源總開關、啟動按鈕及停止按鈕組成。當打開電源總開關時，紅燈亮；當按下啟動按鈕后，紅燈滅，綠燈亮，此時控制屏三相主電路及勵磁電源都有電壓輸出。（4）.三相主電路輸出三相主電路輸出可提供三相交流220V/3A電源。輸出的電壓大小由“調速電源選擇開關”控制，當開關置于“直流調速”側時，A、B、C輸出線電壓為200V，可完成電力電子實驗（當開關置于“交流調速”側時，交流電機調壓調速及串級A、B、C輸出線電壓為240V，可完成交流電機調壓調速及串級調速等試驗）。在A、B、C三相電源輸出附近裝有黃、綠、紅發(fā)光二極管，用以指示輸出電壓，同時在主電源輸出回路中還裝有電流互感器，電流互感器可測定主電源輸出電流大小，供電流反饋和和過流保護使用，面板上的TATATA3三處觀測點用于觀測三路電流互感器輸出電壓信號。（5）.勵磁電源在按下啟動按鈕后將磁電源開關拔向“開”側，則勵磁電源輸出為220V的直流電壓，并有發(fā)光二極管指示輸出是否正常，由于勵磁電源容量有限，僅為直流電機提供勵磁電流，不能作為大容量的直流電源使用。 （6）.面板儀表 面板下部設置有177。300V數(shù)字式直流電壓表和177。5A數(shù)字式直流電流表，能為可逆調速系統(tǒng)提供電壓及電流指示；面板上部設置有500V真有效值交流電壓表和5A真有效值交流電流表，供交流調速系統(tǒng)實驗使用。DD032電機導軌、測速發(fā)電機及轉速表包括測速發(fā)電機及固定電機的不銹鋼導軌等。不銹鋼導軌平整度好，無應力變形，加工精細，同心度好，互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間連接的同心度不超過177。5絲，電機運行噪聲小，實驗參數(shù)典型，能較好滿足實驗要求。DJ23校正直流測功機直流測功機由直流電機、測力計和測速發(fā)電機組合而成。直流電機的定子由獨立的軸承座支撐，它可以在某一角度范圍內自由擺動。機殼上帶有測力臂，他與測力計配合，可以檢測定子所受到的轉矩。直流測功機可以作為直流發(fā)電機運行，作為被測動力機械的負載，以測量被測機械的軸上輸出轉矩；也可以作直流電動機運行，拖動其他機械，以測量其軸上輸入轉矩。轉矩與測速發(fā)電機測得的轉速之積即軸功率。其額定值PN =100W, UN =200V, IN =，nN =1600r/min。DJ15直流并勵電動機 電路并聯(lián)、分壓、并勵繞組兩端電壓就是電樞電壓，但是勵磁繞組用細線繞成，其匝數(shù)很多，因此具有較大的電阻，使得通過他的勵磁電流較小。D31直流數(shù)字電壓、毫安、安培表直流數(shù)顯電壓表一只，測量范圍0～1000V，分2V、20V、200V、1000V四檔，直鍵開關切換，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能；直流數(shù)顯毫安表一只，測量范圍0～2000mA，分20mA、200mA、2000mA三檔，直鍵開關切換,三位半數(shù)顯,，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能；直流數(shù)顯電流表一只，測量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。D51波形測試及開關板由變壓器的波形測試部分和兩個三刀三位開關、一個雙刀雙擲開關組成。D44可調電阻器、電容器由可調電阻RR2，電容器CC2和開關SS2組成。提供90Ω2/2/，35μF/450V、4μF/450V電力電容各1只。四、項目實施需要的設備項目設備 序 號型 號名 稱數(shù) 量1DD032導軌、測速發(fā)電機及轉速表1 臺2DJ23校正直流測功機1 臺3DJ15直流并勵電動機1 臺5D51 波形測試及開關板1 件6D31直流數(shù)字電壓、毫安、安培表直1 件7D44可調電阻器、電容器1 件控制屏上掛件排列順序 D5D3D4五、項目實施的方法 （1）按以下接線，電阻R用D44上1800Ω阻值并調至最大。A表選用D31直流數(shù)字電壓、毫安、安培表，量程選用5A檔。開關S選用D51掛箱上的雙刀雙擲開關。 如圖13 電樞繞組冷電阻接線圖（2）經(jīng)檢查無誤后按下控制屏上的“啟動”按鈕，將電樞電源開關撥至“開”位置接通電樞電源，并調節(jié)右側旋鈕至220V。（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機旋轉，測量無法進行；如果此時電流 太小，可能由于接觸電阻產(chǎn)生較大的誤差），迅速測取電機電樞兩端電壓U和電流I。將電機轉子分別旋轉三分之一和三分之二周，同樣測取U、I三組數(shù)據(jù)列于表11中。 （3），用同樣方法測取六組數(shù)據(jù)列于表格11中。取三次測量的平均值作為實際冷態(tài)電阻值 表11 室溫 ℃序號U（V）I（A）R（ 平均）（Ω）Ra（Ω）Raref（Ω）1Ra11=Ra1=Ra12=Ra13=2Ra21=Ra2=Ra22=Ra23=3Ra31=Ra3=Ra32=Ra33=表中：（4）計算基準工作溫度時的電樞電阻由實驗直接測得電樞繞組電阻值，此值為實際冷態(tài)電阻值。冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的電樞繞組電阻值： 式中Raref ——換算到基準工作溫度時電樞繞組電阻。（Ω）。 Ra——電樞繞組的實際冷態(tài)電阻。（Ω）。 θref ——基準工作溫度，對于E級絕緣為75℃。 θa——實際冷態(tài)時電樞繞組的溫度。（℃） （5）直流儀表、轉速表和變阻器的選擇 直流儀表、轉速表量程是根據(jù)電機的額定值和實驗中可能達到的最大值來選擇，變阻器根據(jù)實驗要求來選用，并按電流的大小選擇串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的接法。 ①電壓量程的選擇 例如測量電動機兩端為220V的直流電壓，選用直流電壓表為1000V量程檔。 ②電流量程的選擇 ，測量電樞電流的電表A2可選用直流安培表的5A量程檔；，測量勵磁電流的電表A1可選用直流毫安表的200mA量程檔。 ③電動機DJ15的額定轉速為1600r/min，渦流測功機測量轉速的范圍為0~3000r/min,所以可以用信號線將渦流測功機控制箱與渦流測功機導軌連接，直接從渦流測功機控制箱讀取電動機的轉速。 ④變阻器的選擇 變阻器選用的原則是根據(jù)實驗中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定。六、項目實施的報告分析他勵直流電動機電樞電阻為什么較小。解：分析測取直流電機電樞繞組冷電阻，能否滿足歐姆定理。解：七、注意事項在側電機冷態(tài)電樞電阻時，為防止因試驗電流過大而引起繞組的溫度上升，應調節(jié)滑動變阻器使試驗電流不超過電機額定電流的10%。測試過程中應高度重視人身安全，一定要確認無人觸碰裸露導線、接線端子的情況下方能合閘供電。當要改接導線或進行其他涉電操作時，首先應斷開電源。注意保護設備儀器不受損害，接線完畢后應仔細檢查，防止錯接漏接，嚴格按照設備、儀器操作規(guī)程進行操作，嚴禁擅自改變測量方案。讀數(shù)時請考慮所選量程與兩電表上刻度尺的換算關系。八、小結用伏安法測取直流電機的電樞繞組的冷電阻之前，我們要記住不能用歐姆定理，因為歐姆定理只適用于純電阻電路。而電機他內部轉動時靠通電導體在磁場中受力實現(xiàn)轉動的，這時候阻礙電流就不只是導線的電阻，還有磁場力對電荷的定向運動也是阻礙的，所以它是不滿足歐姆定理的。在測直流電機的電樞繞組的冷電阻的時候，在啟動的的時候我們就應該測取，而不是要運載幾分鐘后才測取。項目二 直流他勵發(fā)電機空載特性、外特性、調節(jié)特性的測取項目概述：直流發(fā)電機是基于導體切割磁力線感應電動勢的基本原理上工作的。本項目設計是對直流他勵發(fā)電機空載特性、外特性、調節(jié)特性等的測取。在測取該特性之前，我們學習相關的理論，包括發(fā)電機的工作原理與結構；勵磁方式、基本方程；直流發(fā)電機的基本特性、運行特性等相關知識介紹。繪制了相關特性曲線圖。并設計了項目要求的實驗線路及實施方法。此項目的設計和實施有利于我們熟悉與理解直流發(fā)電機的基本工作原理及結構，掌握測取發(fā)電機的各種運行特性的方法。 一、相關知識鏈接（一）直流發(fā)電機的工作原理與結構直流電機包括直流發(fā)電機和直流電動機，由直流電能轉變?yōu)闄C械能的電機稱為直流電動機，由機械能轉變?yōu)橹绷麟娔艿碾姍C稱為直流發(fā)電機。直流電動機和發(fā)電機在結構上沒有什么差別，只是由于外部條件不同，得到相反的能量轉變過程。所以電機是一種雙向的機電能量轉換裝置，即電機具有可逆性。 直流電機是由靜止的定子和旋轉的轉子（又稱電樞）兩大部分組成的。定子的作用是產(chǎn)生磁場和作為電機的支撐，電樞是用來產(chǎn)生電動勢和電磁轉矩，實現(xiàn)轉換能量。 直流發(fā)電機的工作原理是基于導體切割磁力線感應電動勢的基本原理。但要將繞組中感應的交流電動勢變?yōu)橥怆娐返闹绷麟妱觿?，則需要一套機械整流裝置，即換向片和電刷。圖21所示的是一臺兩磁極直流發(fā)電機的工作原理圖。圖中N和S是一對靜止的磁極，用以產(chǎn)生磁場，其磁感應強度沿圓周為正弦分布。容量較小的發(fā)電機是用永久磁鐵做磁極的。容量較大的發(fā)電機的磁場是由直流電流通過繞在磁極鐵心上的繞組產(chǎn)生的。用來形成N極和S極的繞組稱為勵磁繞組，勵磁繞組中的電流稱為勵磁電流。 當電樞被原動機以恒速驅動，按逆時針方向轉動，用右手定則可以判斷，線圈ab和cd邊切割力線產(chǎn)生感應電動勢e的方向，如圖21（a）所示，在負載與線圈構成的回路中產(chǎn)生電流，其方向與電動勢方向相同。電流由電刷A流出,由電刷B流回。 當電樞轉到圖21（b）所示的位置時，ab邊轉到了S極下，cd邊轉到了N極下。這時線圈中感應電動勢的方向發(fā)生了改變，但由于換向器隨同一起旋轉，使得電刷A總是接觸N極下的導線，而電刷B總是接觸S極下的導線，故電流任由A流出B流回，方向不變。圖21 直流發(fā)電機工作原理圖直流發(fā)電機的電動勢，因割切磁力線而產(chǎn)生，故兩電刷間電動勢E的大小，與發(fā)電機電樞的轉速和磁極磁通的乘積成正比，即E= （21）式中，為電機常數(shù)，與點擊的構造有關；的單位是Wb。 的單位是r/min。 E的單位是V。與此同時，電樞電流與磁場相互作用而產(chǎn)生的電磁力形成了電磁轉矩T,且 T= （22）式中，是與電動機結構有關的常數(shù)；的單位是Wb。 的單位是A；T的單位是Nm。用左手定則可以判定，電磁轉矩T的方向與電樞旋轉方向相反。因此，在電樞等速旋轉時，原動機的驅動轉矩必須與發(fā)電機的電磁轉矩T和空載損耗轉矩相平衡（是發(fā)電機軸上的轉矩），即=T+?？傊?，在直流發(fā)電機的上述工作過程中，電刷A所引出的電動勢始終是切割N極磁場導體的電動勢，它始終具有正極性；而電刷B所引出的電動勢始終是切割S極磁場導體的電動勢，它始終具有負極性。因此，在電刷兩端可獲得直流電動勢。這就是直流發(fā)電