直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性

直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性
一、 实训目的
    了解和测定他励直流电动机在各种运转状态的机械特性
二、 预习要点
    1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？
    2、他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？
    3、他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。
三、实训项目
    1、电动及回馈制动状态下的机械特性
    2、电动及反接制动状态下的机械特性
    3、能耗制动状态下的机械特性
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件
2	DQ09	直流并（他）励电动机	1件
3	DQ19	校正直流测功机	1件
4	DQ22	直流数字电压、毫安、安培表	2件
5	DQ26	三相可调电阻器	1件
6	DQ27	三相可调电阻器	1件
7	DQ29	可调电阻器	1件
8	DQ31C	熔断器及开关板	1件

    2、屏上挂件排列顺序
    DQ22、DQ27、DQ26、DQ22、DQ29、DQ31C
 
 
 
 

图  4-1他励直流电动机机械特性测定接线图
按图4-1接线，图中M用编号为DQ09的直流并（他）励电动机(接成他励方式)，MG用编号为DQ19的校正直流测功机，直流电压表V₁、V₂的量程为300V，直流电流表A₁、A₃的量程为200mA，A₂、A₄的量程为5A。R₁、R₂、R₃、及R₄依不同的实训而选不同的阻值。
    3、R₂=0时电动及回馈制动状态下的机械特性
 （1）R₁、R₂分别选用DQ29的1800Ω和180Ω阻值，R₃选用DQ27上4 只900Ω串联共3600Ω阻值，R₄ 选用DQ27上1800Ω再加上DQ26上6只90Ω串联共2340Ω阻值。
   （2）R₁阻值置最小位置，R₂、R₃及R₄阻值置最大位置。开关S₁、S₂选用控制屏上相应开关，并将S₁合向1电源端，S₂合向2'短接端(见图4-1)。
   （3）开机时需检查控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”（空气开关），再按下“启动”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查R₂阻值确在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机M起动运转。调节“电枢电源”电压为 220V；调节R₂阻值至零位置，调节R₃阻值，使电流表A₃为100mA。 
   （4）调节电动机M的磁场调节电阻R₁阻值，和电机MG 的负载电阻R₄阻值(先调节DQ27上1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接)。使电动机M的n=n_N=1500r/min，I_N=I_f+I_a=1.2A。此时他励直流电动机的励磁电流I_f为额定励磁电流I_fN。保持U=U_N=220V ，I_f=I_fN，A₃表为100mA。增大R₄阻值，直至空载(拆掉开关S₂的2'上的短接线)，测取电动机M在额定负载至空载范围的n、I_a，共取8-9组数据记录于表4-1中。
     （5）在确定S₂上短接线仍拆掉的情况下，把R₄调至零值位置(其中DQ27上1800Ω阻值调至零值后用导线短接)，再减小R₃阻值，使MG的空载电压与电枢电源电压值接近相等 (在开关S₂两端测)，并且极性相同，把开关S₂合向1^'端。   
   （6）保持电枢电源电压U=U_N=220V，I_f=I_fN，调节R₃阻值，使阻值增加，电动机转速升高，当A₂表的电流值为0A时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加R₃阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至转速约为1900 r/min，测取M的n、I_a。共取8～9组数据记录于表4-2中。
   （7）停机（先关断“电枢电源”开关，再关断“励磁电源”开关， 并将开关S₂合向到2'端）。
表4-1         U_N=220V           I_fN=      mA

Ia（A）
n（r/min）

表4-2         U_N=220V           I_fN=      mA

Ia（A）
n（r/min）

    4、R₂=300Ω时的电动运行及反接制动状态下的机械特性
    (1) 在确保断电条件下，改接图4-1，R₁阻值不变，R₂用DQ27的900Ω与900Ω并联并用万用表调定在300Ω，R₃用DQ27的1800Ω阻值，R₄用DQ27上1800Ω阻值加上DQ26上6只90Ω电阻串联共2340Ω阻值。
    (2) S₁合向1端，S₂合向2'端( 短接线仍拆掉)，把电机MG电枢的二个插头对调，R₁ 、R₃置最小值，R₂置300Ω阻值， R₄置最大值。
    (3) 先接通“励磁电源”，再接通“电枢电源”，使电动机M 起动运转，调节R₃阻值，使电流表A₃为100mA并保持，在S₂两端测量测功机MG的空载电压是否和“电枢电源”的电压极性相反，若极性相反，检查R₄阻值确在最大位置时可把S₂合向1'端。
    (4) 保持“电枢电源”输出电压U=U_N=220V，I_f=I_fN不变，逐渐减小R₄阻值（先减小DQ27上1800Ω阻值，调至零值后用导线短接），使电机减速直至为零。继续减小R₄阻值，使电动机进入“反向”旋转，转速在反方向上逐渐上升，此时电动机在电势反接制动状态运行，直至电动机M的I_a=0.8I_aN，测取电动机在1、4象限的n、I_a，共取12～13 组数据记录于表4-3中。
(5) 停机( 必须记住先关断“电枢电源”，而后关断“励磁电源”的次序，并随手将S₂合向到2'端)。
表4-3      U_N=220V     I_fN=     mA    R₂=300Ω

Ia（A）

n（r/min）

    5、能耗制动状态下的机械特性
    (1)图4-1中，R₁阻值不变，R₂用DQ29的180Ω固定阻值，R₃用DQ27的1800Ω可调电阻，R₄阻值不变，在反接制动基础上把电机MG电枢的二个插头对调回来。
    (2)S₁合向2短接端，R₁置最大位置，R₃置最小值位置，R₄先调定为180Ω阻值，S₂合向1'端。
    (3)先接通“励磁电源”，再接通“电枢电源”，使校正直流测功机MG起动运转，调节“电枢电源”电压为220V，调节R₁使电动机M的I_f=I_fN，调节R₃使电机MG励磁电流为100mA，继续减少R₄阻值使电机M的能耗制动电流 I_a=0.8I_aN, 然后逐次增加R₄阻值，其间测取M的I_a、n，共取8-9组数据记录于表4-4中。
    (4)把R₂调定在90Ω阻值，重复上述实训操作步骤(2)、(3)，测取M的I_a、n，共取5-7组数据记录于表4-5中。
当忽略不变损耗时，可近似认为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转矩T=C_MΦI_a，他励电动机在磁通Φ不变的情况下，其机械特性可以由曲线n＝f(I_a)来描述。 
表4-4       R₂=180Ω      I_fN=     mA

Ia（A）
n（r/min）

 
 
表4-5       R₂=90Ω       I_fN=     mA

Ia（A）
n（r/min）

五、实训报告
根据实训数据，绘制他励直流电动机运行在第一、第二、第四象限的电动和制动状态及能耗制动状态下的机械特性n=f(I_a)(用同一座标纸绘出)。
六、思考题
    1、回馈制动实训中，如何判别电动机运行在理想空载点？
    2、直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变？为什么？
    3、直流电动机从第一象限运行到第四象限，其转向反了，而电磁转矩方向不变，为什么？作为负载的MG，从第一象限到第四象限其电磁转矩方向是否改变？为什么？