電機及電氣技術實驗裝置直流并勵電動機的實驗
一、實驗目的1、掌握用實驗方法測取直流并勵電動機的工作特性和機械特性。
2、掌握直流并勵電動機的調速方法。
二、預習要點
1、什么是直流電動機的工作特性和機械特性？
2、直流電動機調速原理是什么？
三、實驗項目
1、工作特性和機械特性
保持U=UN和If=IfN不變，測取n、T2、η=f（Ia）、n=f（T2）。
2、調速特性
（1）改變電樞電壓調速
保持U=UN、If=IfN=常數(shù)，T2=常數(shù)，測取n=f（Ua）。
（2）改變勵磁電流調速
保持U=UN，T2=常數(shù)，測取n=f（If）。
3、觀察能耗制動過程
四、實驗方法
1、實驗設備
| 序號 | 型 號 | 名 稱 | 數(shù) 量 |
| 1 | DQ03-1 | 導軌、旋轉編碼器及數(shù)顯轉速表 | 1套 |
| 2 | DQ19 | 校正直流測功機 | 1臺 |
| 3 | DQ09 | 直流并勵電動機 | 1臺 |
| 4 | DQ22 | 直流數(shù)字電壓、毫安、安培表 | 2件 |
| 5 | DQ27 | 三相可調電阻器 | 1件 |
| 6 | DQ29 | 可調電阻器、電容器 | 1件 |
| 7 | DQ31 | 波形測試及開關板 | 1件 |
2、屏上掛件排列順序
DQ22、DQ27、DQ31、DQ22、DQ29
3、并勵電動機的工作特性和機械特性
（1）按圖2-6接線。校正直流測功機 MG按他勵發(fā)電機連接，在此作為直流電動機M的負載，用于測量電動機的轉矩和輸出功率。Rf1選用DQ29的900Ω阻值，按分壓法（看第一章可調電阻器分壓法的介紹）接線。Rf2 選用DQ27的900Ω串聯(lián)900Ω共1800Ω阻值。R1用DQ29的180Ω阻值。R2選用DQ27的900Ω串聯(lián)900Ω再加900Ω并聯(lián)900Ω共2250Ω阻值。
圖2-6 直流并勵電動機接線圖
（2）將直流并勵電動機M的磁場調節(jié)電阻Rf1調至最小值，電樞串聯(lián)起動電阻R1調至最大值，接通控制屏下邊右方的電樞電源開關使其起動。
（3）M起動正常后，將其電樞串聯(lián)電阻R1調至零，調節(jié)電樞電源的電壓為220V，調節(jié)校正直流測功機的勵磁電流If2為校正值（100 mA），再調節(jié)其負載電阻R2和電動機的磁場調節(jié)電阻Rf1，使電動機達到額定值：U＝UN，I＝IN，n＝nN。此時M的勵磁電流If即為額定勵磁電流IfN。
（4）保持U＝UN，If=IfN，If2為校正值不變的條件下，逐次減小電動機負載（即增大負載電阻）。測取電動機電樞輸入電流Ia，轉速n和校正電機的負載電流IF（由校正曲線查出電動機輸出對應轉矩T2）。共取數(shù)據(jù)9-10組，記錄于表2-7中。
表2－7 U＝UN＝ V If=IfN= mA If2=100 mA
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實 驗 數(shù) 據(jù) |
Ia（A） | ||||||||||
| n（r/min） | |||||||||||
| IF（A） | |||||||||||
| T2（N·m） | |||||||||||
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計 算 數(shù) 據(jù) |
P2（W） | ||||||||||
| P1（W） | |||||||||||
| η（％） | |||||||||||
| Δn（％） | |||||||||||
（1）電樞繞組串電阻調速
1）直流電動機M運行后，將電阻R1調至零，If2調至校正值，再調節(jié)負載電阻R2、電樞電壓及磁場電阻Rf1，使M的U=UN，Ia=0.5IN，If＝IfN記下此時MG的IF值。
2）保持此時的IF值（即T2值）和If＝IfN不變，逐次增加R1的阻值，降低電樞兩端的電壓Ua，使R1從零調至最大值，每次測取電動機的端電壓Ua，轉速n和電樞電流Ia。
3）共取數(shù)據(jù)8-9組，記錄于表2-8中
表2－8 If＝IfN＝ mA IF= A(T2＝ N·m) If2=100mA
| Ua（V） | |||||||||
| n（r/min） | |||||||||
| Ia（A） |
1）直流電動機運行后，將M的電樞串聯(lián)電阻R1和磁場調節(jié)電阻Rf1調至零，將MG的磁場調節(jié)電阻If2調至校正值，再調節(jié)M的電樞電源調壓旋鈕和MG的負載，使電動機M的U=UN，Ia＝0.5IN記下此時的IF值。
2）保持此時MG的IF值（T2值）和M的U＝UN不變，逐次增加磁場電阻阻值：直至n＝1.3nN，每次測取電動機的n、If和Ia。共取 7－8組記錄于表2－9中。
表2－9 U＝UN＝ V IF= A(T2＝ N·m) If2= 100mA
| n（r/min） | ||||||||
| If（mA） | ||||||||
| Ia（A） |
（1）按圖2-7接線，其中R1選用DQ29上90Ω串90Ω共180Ω阻值，Rf1選用DQ29上的900Ω串900Ω共1800Ω阻值，RL選用DQ27上900Ω串900Ω再加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值。
圖2-7并勵電動機能耗制動接線圖
（2）把M的電樞串聯(lián)起動電阻R1調至最大，磁場調節(jié)電阻Rf調至最小位置。S1合向1端位置，然后合上控制屏下方右邊的電樞電源開關，使電動機起動。
（3）運轉正常后，將開關S1合向中間位置，使電樞開路。由于電樞開路，電機處于自由停機，記錄停機時間。
（4）將R1調回最大位置，重復起動電動機，待運轉正常后，把S1合向RL端，記錄停機時間。
（5）選擇RL不同的阻值，觀察對停機時間的影響（注意調節(jié)R1及RL不宜太小的阻值，以免產生太大的電流，損壞電機）
五、實驗報告
1、由表2-7計算出P2和η，并給出n、T2、η＝f（Ia）及n＝f（T2）的特性曲線。
電動機輸出功率： P2＝0.105nT2
式中輸出轉矩T2的單位為N.m（由If2及IF值，從校正曲線T2=f（IF）查得），轉速n的單位為r/min。
電動機輸入功率： P1=UI
輸入電流： I=Ia+IfN
由工作特性求出轉速變化率
2、繪出并勵電動機調速特性曲線n＝f（Ua）和n=f（If）。分析在恒轉矩負載時兩種調速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調速方法的優(yōu)缺點。
3、能耗制動時間與制動電阻RL的阻值有什么關系？為什么？該制動方法有什么缺點？
六、思考題
1、并勵電動機的速率特性n＝f（Ia）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運行有何影響？
2、當電動機的負載轉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轉速降低？
3、當電動機的負載轉矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉速的升高，為什么？
4、并勵電動機在負載運行中，當磁場回路斷線時是否一定會出現(xiàn)“飛車”？為什么？