直流电机的认识及直流发电机的特性

5/5直流电机的认识及直流发电机的特性实验报告

实验课程名称电机原理与拖动基础实验开课学院电信学院

指导老师姓名

学生姓名

学生学号

学生专业班级

2014—2015学年第一学期

实验课程名称：电机原理与拖动基础实验

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．学会直流电机电枢电阻的测量方法。

4．掌握直流他励电动机的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。

5．掌握用实验方法测定直流发电机的空载特性。

二、实验仪器及设备

1．实验台主控制屏

2．转速、转矩、功率显示（NMEL-13C）

3．电机导轨（NMEL-14C）

4．直流电机仪表、电源（NMEL-18A）（位于实验台主控制屏的下部）

5．电机起动箱（NMEL-09）

6．直流电压、毫安、安培表（NMCL-001）

7．旋转指示灯及开关板（NMEL-05C）

8．三相可调电阻1800Ω（NMEL-03）

9．直流电动机M03(采用他励)

10．直流发电机M01（采用他励，作校正直流测功机）

三、实验内容及电路

五．实验内容

图1-1测电枢绕组直流电阻接线图1．用伏安法测电枢的直流电阻

接线原理图见图1-1。

U：可调直流稳压电源（NMEL-18A）

R：3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09）

V：直流电压表（MCL-001）

A：直流安培表（MCL-001）

M：直流电动机M03电枢

(1)经检查接线无误后，逆时针调节磁场调节电阻R使至最大。直流电压表量程选为20V档，注意直流电压表先不要接入电路或选择最大量程；；直流安培表量程选为2A档。

(2)在电机转子圆周上按120°标上记号。按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关，可调直流稳压电源的船形开关以及复位开关，建立直流电源，并调节直流电源至220V输出，可将电压表接入电路。

(3)缓慢调节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UM和电流Ia。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取UM、Ia，填入表1-1。

(4)增大R（逆时针旋转）使电流分别达到0.15A和0.1A，用上述方法测取六组数据，填入表1-1。

注意：以上读数一定要快。

(5)断开线路电流之前，必须先将电压表断开。

取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=(Ra1+Ra2+Ra3)/3。(6)计算基准工作温度时的电枢电阻

由实验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：

Raref=Ra(arefθθ++235235)

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750C。θa——实际冷态时电枢绕组的温度。（0C）2．直流电动机的起动

按图1-2接线，并连接转速线到转速表。R：电枢调节电阻(NMEL-09上100Ω/1.22A)Rf：磁场调节电阻(NMEL-09上3000Ω/200mA)M：直流电动机M03(采用他励)

可调直流稳压电源(用于电枢电源)、直流电机励磁电源：位于NMEL-18

V：可调直流稳压电源自带电压表A：可调直流稳压电源自带电流表

mA：毫安表，位于直流电机励磁电源部分。

1)检查电动机励磁回路接线是否牢靠，仪表的量程，极性是否选择正确。

2)将电机电枢调节电阻R调至最大，磁场调节电阻Rf调至最小。

3)合上控制屏的断路器，按次序按下绿色“闭合”按钮开关，打开励磁电源船形开关和可调直流电源船形开关，按下复位按钮，此时，直流电源的绿色工作发光二极管亮，指示直流电压已建立，旋转电压调节电位器，使可调直流稳压电源输出220V电压。4)减小R电阻至最小，观察转速、电枢电流及励磁电流，与额定数据对比。3．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R和励磁回路的调节电阻Rf，定性观察转速变化情况，填表1-2。4．改变电动机的转向

将电枢回路调节电阻R调至最大值，先断开可调直流电源的船形开关，再断开励磁电源的开关，使他励电动机停机，将电枢或励磁回路的两端接线对调后，再按前述起动电机，观察电动机的转向，填表1-3。

5．直流发电机空载特性测量

图1-2直流他励电动机接线图

图1-3直流发电机空载特性测量实验图

实验线路如图1-3所示，并连接转速线到转速表。

(1)直流电机、测量仪表和电阻的选择

G：直流发电机M01，PN=100W，UN=200V，

IN=0.5A，nN=1600r/min

M：直流电动机M03，按他励接法，PN=185W，

UN=220V，IN=1.1A，IfN＜0.16A，nN=1600r/min

S1：双刀双掷开关，位于NMEL-05C

R：电枢调节电阻100Ω/1.22A，位于NMEL-09

Rf1：磁场调节电阻3000Ω/200mA，位于NMEL-09

Rf2：磁场调节变阻器，采用NMEL-03最上端

900Ω变阻器，并采用分压器接法。(见P5页图7)

mA1、A1：分别为毫安表和电流表，

位于直流电源(MMEL-18)上。

V1：为可调直流稳压电源自带电压表。

V2、mA2：分别为直流电压表（量程为300V档），直流毫安表（量程为200mA档）

(2)实验步骤

a．合上励磁电源开关S1，接通直流电机励磁电源，调节Rf2，使直流发电机励磁电压最小，mA2读数最小。此时，注意选择各仪表的量程。

b．调节电动机电枢调节电阻R至最大，磁场调节电阻Rf1至最小，起动可调直流稳压电源（先合上对应的船形开关，再按下复位按钮，此时，绿色工作发光二极管亮，表明直流电压已正常建立），使电机旋转。

c．从数字转速表上观察电机旋转方向，若电机反转，可先停机，将电枢或励磁两端接线对调，重新起动，使电机转向符合正向旋转的要求。

d．调节电动机电枢电阻R至最小值，可调直流稳压电源调至220V，再调节电动机磁场电阻Rf1，使电动机（发电机）转速达到1600r/min（额定值），并在以后整个实验过程

中始终保持此额定转速不变。

e．调节发电机磁场电阻Rf2，使发电机空载电压达U0=1.2UN（240V）为止。

f．在保持电机额定转速（1600r/min）条件下，从U0=1.2UN开始，单方向调节分压器电阻Rf2，使发电机励磁电流逐次减小，直至If2=o。

每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流If2,只取7-8组数据，填入表1-4中，其中U0=UN和If2=0两点必测，并在U0=UN附近测点应较密。

四、预习思考题

1.写出实验电机的主要铭牌数据。

答：直流发电机M01，PN=100W，UN=220V，IN=0.5A，nN=1600r/min

2.如何正确选择实验中电压表、电流表的量程？

答：电压表量程选择：如测电动机两端220V电压，选用直流电压表300V量程，电流量程的选择：因为直流并励电动机的额定电流1.2A，测量电枢电流的电表A3可选用直流电流表的2A量程档；额定励磁电流小于0.16A，电流表A1选用200mA量程

3.直流他励电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器？起动变阻器应调到最大还是最小？

答：防止回路电流过大而烧坏实验电路。

起动变阻器应调到最大

4.直流电动机起动时，励磁回路连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？

答：应调至最小，因为Rf越小，If越大，产生的磁通越大，电动机起动动力越大。励磁回路断开造成失磁，由于直流电动机的转速与磁场成反比，一旦磁场小于最低允许值。电机的速度将超过最大允许值。所以直流电动机磁场回路的接线要可靠，并且有检测励磁电流大小的弱磁保护。运转中的并励电动机，励磁绕组断开，电机超速，非常危险，严重时整流子和绕组都会散开。就是所说的飞车事故。

五、实验记录

1.用伏安法测电枢的直流电阻

2.直流电动机的起动

起动开始前电枢调节电阻调节位置：电阻最大位置

起动开始前磁场调节电阻调节位置：电阻最小位置

励磁电源、电枢电源接入顺序：先开励磁电源后接点枢电源

3.调节他励电动机的转速

4.改变电动机的转向

5.直流发电机空载特性测量

六、实验总结和分析

1.计算电动机M03的电枢电阻

Raref=20.78*（235+75)/(235+25)=25.26

2.根据空载实验数据，作出空载特性曲线，由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。

饱和系数k=ac/ab=98.5/68.5=1.365

剩磁电压的百分数180/220*100%=81.8%

3.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？。

答：增大电枢回路电阻时电机转速减小；增大励磁回路的调节电阻时转速增大。

4.用什么方法可以改变直流电动机的转向？

答：仅电枢两端接线对调或者仅励磁绕组