直流他励电动机实训

直流他励电动机
   一、实训目的
    1、掌握用实训方法测取直流他励电动机的空载特性、工作特性和机械特性。
     2、掌握直流他励电动机的调速方法。
   二、预习要点
    1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性？
    2、直流电动机调速原理是什么？
   三、实训项目
1、空载试验
保持I_f=I_fN不变，测取n、Ia=f（Ua）。
2、工作特性和固有机械特性
    保持U=U_N和I_f=I_fN不变，测取n、T₂、η=f（P₂）、n=f（T₂）。  
3、人为机械特性
（1）改变电枢电压调速
    保持I_f=I_fN=常数，T₂=常数，测取n=f（Ua）。
   （2）电枢绕组串电阻调速
    保持U=U_N、I_f=I_fN=常数，T₂=常数，测取n=f（Ua）。
   （3）改变励磁电流调速
    保持U=U_N，T₂=常数，测取n=f（I_f）。
   四、实训方法
    1、实训设备

序号	型  号	名             称	数 量
1	DQ03-1	导轨、光电测速系统及转速表	1台
2	DQ19	校正直流测功机	1台
3	DQ09	直流并（他）励电动机	1台
4	DQ22	直流数字电压、毫安、安培表	2件
5	DQ27	三相可调电阻器	1件
6	DQ29	可调电阻器	1件

 
  
 
 
 
 
 
 
2、屏上挂件排列顺序
DQ22、DQ27、DQ22、DQ29
 
 
3、空载试验
 
 

 
 
 
图2-3  直流他励电动机空载试验接线图
（1）按图2-3接线。图中直流他励电动机M用DQ09，其额定功率P_N=185W，额定电压U_N=220V，额定电流I_N=1.1A,额定转速n_N=1500r/min,额定励磁电流I_fN＜0.13A。直流电流表选用DQ22。R_f1用DQ29的1800Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。R₁选用DQ29的180Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻。
（2）将直流电动机M的磁场调节电阻R_f1调至最小值，电枢串联起动电阻R₁调至最大值，接通励磁电源开关、电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。
（3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R₁调至零，调节电枢电源的电压为220V，再调节电动机的磁场调节电阻R_f1，使电动机M的励磁电流I_f为额定励磁电流I_fN（额定励磁电流I_fN值从下面他励电动机的工作特性和机械特性实训中取得）。
（4）保持I_f=I_fN不变，逐次减小电枢电源。测取电动机电枢空载电流Ia，转速n与电枢两端的电压Ua。共取数据9-10组，记录于表2-7中。
表2－7      I_f=I_fN=    mA

Ua（V）
Ia（A）
n（r/min）

4、他励电动机的工作特性和固有机械特性
（1）按图2-4接线。图中直流他励电动机M用DQ09，其额定功率P_N=185W，额定电压U_N=220V，额定电流I_N=1.1A,额定转速n_N=1500r/min,额定励磁电流I_fN＜0.13A。校正直流测功机MG作为测功机使用，RE为光电测速系统。直流电流表选用DQ22。R_f1用DQ29的1800Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。R_f2选用DQ27的1800Ω阻值的变阻器作为MG励磁回路串接的电阻。R₁选用DQ29的180Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R₂选用DQ27上的900Ω串900Ω加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值作为MG的负载电阻。S选用DQ31C。接好线后，检查M、MG及RE之间是否用联轴器直接联接好。
 

 
 
            图2-4  直流他励电动机接线图
   （2）将直流电动机M的磁场调节电阻R_f1调至最小值，电枢串联起动电阻R₁调至最大值，开关S处于闭合状态，接通控制屏下边右方的励磁电源开关、电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。
   （3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R₁调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节R_f2使校正直流测功机的励磁电流I_f2为校正值（100 mA），再调节其负载电阻R₂和电动机的磁场调节电阻R_f1，使电动机达到额定值：U＝U_N，I＝I_N（注：I_N＝I_fN+Ia），n＝n_N。此时M的励磁电流I_f即为额定励磁电流I_fN。
   （4）保持U＝U_N，I_f=I_fN，I_f2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流Ia，转速n和校正电机的负载电流I_F（由校正曲线查出电动机输出对应转矩T₂）。共取数据9-10组，记录于表2-8中。
表2－8        U＝U_N＝      V     I_f=I_fN=    mA       I_f2=100 mA  

实 验 数 据	Ia（A）
	n（r/min）
	IF（A）
	T2（N·m）
计 算 数 据	P2（W）
	P1（W）
	η（％）
	Δn（％）

 5、人为机械特性
  （1）改变电枢电压调速
    1）直流电动机M运行后，将电阻R₁调至零，I_f2调至校正值，再调节负载电阻R₂、电枢电压及磁场电阻R_f1，使M的U=U_N，Ia=0.5I_N，I_f＝I_fN，记下此时MG的I_F值。
    2）保持此时的I_F值（即T₂值）和I_f＝I_fN不变，逐次减小电枢电源U，从而降低电枢两端的电压Ua，使U从U_N逐渐减小，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia。
    3）共取数据5-9组，记录于表2-9中
表2－9    I_f＝I_fN＝     mA        I_F=     A(T₂＝    N·m)       I_f2=100mA

Ua（V）
n（r/min）
Ia（A）

（2）电枢绕组串电阻调速
    1）直流电动机M运行后，将电阻R₁调至零，I_f2调至校正值，再调节负载电阻R₂、电枢电压及磁场电阻R_f1，使M的U=U_N，Ia=0.5I_N，I_f＝I_fN，记下此时MG的I_F值。
    2）保持此时的I_F值（即T₂值）和I_f＝I_fN不变，逐次增加R₁的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使R₁从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia。
    3）共取数据5-9组，记录于表2-10中
表2－10    I_f＝I_fN＝     mA        I_F=     A(T₂＝    N·m)       I_f2=100mA

Ua（V）
n（r/min）
Ia（A）

   （3）改变励磁电流的调速
     1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R₁和磁场调节电阻R_f1调至零，将MG的磁场调节电阻I_f2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=U_N，Ia＝0.5I_N，记下此时的I_F值。
    2）保持此时MG的I_F值（T₂值）和M的U＝U_N不变，逐次增加磁场电阻R_f1阻值：直至n＝1.3n_N，每次测取电动机的n、I_f和Ia。共取7－8组记录于表2－11中。
表2－11       U＝U_N＝     V         I_F=     A(T₂＝    N·m)       I_f2= 100mA

n（r/min）
If（mA）
Ia（A）

   
 五、实训报告
    1、由表2-8计算出P₂和η，并给出n、T₂、η＝f（P₂）及n＝f（T₂）的特性曲线。
    电动机输出功率：     P₂＝0.105nT₂
    式中输出转矩T₂的单位为N.m（由I_f2及I_F值，从校正曲线T₂=f（I_F）查得），转速n的单位为r/min。
    电动机输入功率：  P₁=UI
    输入电流：        I=Ia+I_fN
 
电动机效率：         
 
由工作特性求出转速变化率：                      ，其中n₀为空载转速。
 
    2、绘出并励电动机人为特性曲线n＝f（Ua）和n=f（I_f）。分析三种调速方法的优缺点。
    六、思考题
     1、并励电动机的速率特性n＝f（Ia）为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？
    2、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？
    3、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？
    4、并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”？为什么？