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电机及电气技术实验装置直流电机认识的实验

电机及电气技术实验装置直流电机认识的实验

   一、实验目的
    1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
    2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
    3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。
   二、预习要点
    1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。
    2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果?
    3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?
    4、直流电动机调速及改变转向的方法。  
   三、实验项目
    1、了解电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正直流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
    2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
    3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。
   四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1、实验设备
序 号 型 号 名           称 数 量
1 DQ03-1 导轨、旋转编码器及数显转速表 1 套
2 DQ19 校正直流测功机 1 台
3 DQ09 直流他（并）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、电容器 1 件
7 DQ31 波形测试及开关板 1 件
 
2、控制屏上挂件排列顺序
 DQ22、DQ27、DQ31、DQ22、DQ29
  五、实验说明及操作步骤
    1、由实验指导人员介绍电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
2、用伏安法测电枢的直流电阻
    测电枢绕组直流电阻接线图
图2-1 测电枢绕组直流电阻接线图
    （1）按图2-1接线，电阻R用DQ29上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A表选用DQ22上的直流安培表。开关S选用DQ31挂箱上的双刀双掷开关。
    （2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V。调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U和电流I。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表2-1中。
    （3）增大R使电流分别达到0.15A和0.1A，用同样方法测取六组数据列于表2-1中。
    取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值
冷态电阻值计算公式
表2-1                   室温        ℃
序号 U（V） I（A） R（ 平均）（Ω） Ra（Ω） Raref（Ω）
1     Ra11= Ra1=    
  Ra12=
  Ra13=
2     Ra21=

Ra2=
  Ra22=
  Ra23=
3     Ra31= Ra3=
  Ra32=
  Ra33=
 
表中：

计算公式  计算公式计算公式
（4）计算基准工作温度时的电枢电阻
    由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：
电枢绕组电阻值 
 
 式中Raref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω）。
             Ra——电枢绕组的实际冷态电阻。（Ω）。
            θref ——基准工作温度，对于E级绝缘为75 ℃。
            θa——实际冷态时电枢绕组的温度。（℃）
    3、直流仪表、变阻器的选择
    直流仪表是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。
   （1）电压表量程的选择
    如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为300V量程档（也可用自动量程档）。
   （2）电流表量程的选择
    因为直流并励电动机的额定电流为1.1 A，测量电枢电流的电表A3可选用直流安培表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16A，选用直流毫安表的200mA量程档。
   （3）变阻器的选择
    变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定，电枢回路R1可选用DQ29挂件的1.3A的90Ω与90Ω串联电阻,磁场回路Rf1可选用DQ29挂件的0.41A的900Ω与900Ω串联电阻。
    4、直流他励电动机的起动准备
    按图2-2接线。图中直流他励电动机M用DQ09，其额定功率PN=185W，额定电压UN=220V，额定电流IN=1.1 A,额定转速nN=1500r/min,额定励磁电流IfN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测功机使用，RE为旋转编码器。直流电流表选用DQ22。Rf1用DQ29的1800Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。Rf2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。 接好线后，检查M、MG及旋转编码器RE之间是否用联轴器直接联接好。
直流他励电动机接线图
图2-2  直流他励电动机接线图
5、他励直流电动机起动步骤
（1）检查按图2-2的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将电动机电枢串联起动电阻R1、测功机MG的负载电阻R2、及MG的磁场回路电阻Rf2调到阻值最大位置，M的磁场调节电阻Rf1调到最小位置，断开开关S，并确认断开控制屏下方右边的电枢电源开关，作好起动准备。
   （2）开启控制屏上的钥匙开关，按下其上方的“启动”按钮，接通其下方左边的励磁电源开关，观察M及MG的励磁电流值，调节Rf2使If2 等于校正值（100mA）并保持不变，再接通控制屏右下方的电枢电源开关，使M起动。
   （3）调节控制屏上电枢电源“电压调节”旋钮，使电动机电枢端电压为220伏。减小起动电阻 R1阻值，直至短接。
   （4）合上校正直流测功机MG的负载开关S，调节R2 阻值，使MG的负载电流IF 改变，即直流电动机M的输出转矩T2 改变（调不同的IF值，查对应于If2=100mA时的校正曲线表T2=f(IF)，可得到M不同的输出转矩T2值）。
   （5）调节他励电动机的转速
    分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R1和励磁回路的调节电阻Rf1，观察转速变化情况。
   （6）改变电动机的转向
    将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。在断电情况下，将电枢（或励磁绕组）的两端接线对调后，再按他励电动机的起动步骤起动电动机，并观察电动机的转向及转速表显示的转速。
   六、注意事项
    1、直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻Rf1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同时必须将电枢串联起动电阻R1调至最大,然后方可接通电枢电源。使电动机正常起动。起动后，将起动电阻R1调至零，使电机正常工作。
    2、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值，励磁回路串联的电阻Rf1调回到最小值。给下次起动作好准备。
    3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。
    4、若要测量电动机的转矩T2 ，必须将校正直流测功机MG的励磁电流调整到校正值：100mA，以便从校正曲线中查出电动机M的输出转矩。
   七、实验报告
    1、画出直流他励电动机电枢串电阻起动的接线图。说明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调节电阻Rf1应调到什么位置?为什么?
    2、在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？
3、用什么方法可以改变直流电动机的转向？
4、在他励直流电动机启动时，为什么要先加励磁电源后加电枢电源？
5、为什么要求直流他励电动机磁场回路的接线要牢固？起动时电枢回路必须串联起动变阻器？

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