直流他勵電動機在各種運轉狀態下的機械特性實驗

一、 直流他勵電動機在各種運轉狀態下的機械特性實驗-實驗目的：
    了解和測定他勵直流電動機在各種運轉狀態下的機械特性
二、 預習要點：
    1、改變他勵直流電動機機械特性有哪些方法？
    2、他勵直流電動機在什么情況下，從電動機運行狀態進入回饋制動狀態？他勵直流電動機回饋制動時，能量傳遞關系，電動勢平衡方程式及機械特性又是什么情況？
    3、他勵直流電動機反接制動時，能量傳遞關系，電動勢平衡方程式及機械特性。
三、實驗項目：
    1、電動及回饋制動狀態下的機械特性
    2、電動及反接制動狀態下的機械特性
    3、能耗制動狀態下的機械特性
四、實驗方法：
    1、實驗設備

序 號	型 號	名             稱	數 量
1		導軌、旋轉編碼器及數顯轉速表	1件
2	DQ09	直流并勵電動機	1件
3	DQ19	校正直流測功機	1件
4	DQ22	直流電壓、毫安、安培表	2件
5	DQ26	三相可調電阻器	1件
6	DQ27	三相可調電阻器	1件
7	DQ29	可調電阻器、電容器	1件
8	DQ31	波形測試及開關板	1件

    2、屏上掛件排列順序
     DQ31、DQ22、DQ27、DQ26、DQ22、DQ29
 
               圖1-1他勵直流電動機機械特性測定的實驗接線圖
按圖6-1接線，圖中M用編號為DQ09的直流并勵電動機(接成他勵方式)，MG用編號為DQ19的校正直流測功機，直流電壓表V₁、V₂的量程為300V，直流電流表A₁、A₃的量程為200mA，A₂、A₄的量程為5A。R₁、R₂、R₃、及R₄依不同的實驗而選不同的阻值。
    3、R₂=0時電動及回饋制動狀態下的機械特性
 (1) R₁、R₂分別選用DQ29的1800Ω和180Ω阻值，R₃選用DQ27上4 只900Ω串聯共3600Ω阻值，R₄ 選用DQ27上1800Ω再加上DQ26上6只90Ω串聯共2340Ω阻值。
    (2) R₁阻值置最小位置，R₂、R₃及R₄阻值置最大位置。開關S₁、S₂選用DQ31掛箱上的對應開關，并將S₁合向1電源端，S₂合向2'短接端(見圖1-1)。
    (3) 開機時需檢查控制屏下方左、右兩邊的“勵磁電源”開關及“電樞電源”開關都須在斷開的位置，然后按次序先開啟控制屏上的“電源總開關”，再按下“開”按鈕，隨后接通“勵磁電源”開關，最后檢查R₂阻值確在最大位置時接通“電樞電源”開關，使他勵直流電動機M起動運轉。調節“電樞電源”電壓為 220V；調節R₂阻值至零位置，調節R₃阻值，使電流表A₃為100mA。 
    (4) 調節電動機M的磁場調節電阻R₁阻值，和電機MG 的負載電阻R₄阻值(先調節DQ27上1800Ω阻值，調至最小后應用導線短接)。使電動機M的n=n_N=1500r/min，I_N=I_f+I_a=1.1 A。此時他勵直流電動機的勵磁電流I_f為額定勵磁電流I_fN。保持U=U_N=220V ，I_f=I_fN，A₃表為100mA。增大R₄阻值，直至空載(拆掉開關S₂的2'上的短接線)，測取電動機M在額定負載至空載范圍的n、I_a，共取8-9組數據記錄于表1-1中。
      (5) 在確定S₂上短接線仍拆掉的情況下，把R₄調至零值位置(其中DQ27上1800Ω阻值調至零值后用導線短接)，再減小R₃阻值，使MG的空載電壓與電樞電源電壓值接近相等 (在開關S₂兩端測)，并且極性相同，把開關S₂合向1^'端。   
    (6) 保持電樞電源電壓U=U_N=220V，I_f=I_fN，調節R₃阻值，使阻值增加，電動機轉速升高，當A₂表的電流值為0A時，此時電動機轉速為理想空載轉速，繼續增加R₃阻值，使電動機進入第二象限回饋制動狀態運行直至轉速約為1800 r/min，測取M的n、I_a。共取8～9組數據記錄于表1-2中。
(7) 停機（先關斷“電樞電源”開關，再關斷“勵磁電源”開關， 并將開關S₂合向到2'端）。
表1-1         U_N=220V           I_fN=      mA

Ia（A）
n（r/min）

表1-2         U_N=220V           I_fN=      mA

Ia（A）
n（r/min）

    3、R₂=400Ω時的電動運行及反接制動狀態下的機械特性
    (1) 在確保斷電條件下，改接圖1-1，R₁阻值不變，R₂用DQ27的900Ω與900Ω并聯并用萬用表調定在400Ω，R₃用DQ29的180Ω阻值，R₄用DQ27上1800Ω阻值加上DQ26上6只90Ω電阻串聯共2340Ω阻值。
    (2) S₁合向1端，S₂合向2'端( 短接線仍拆掉)，把電機MG電樞的二個插頭對調，R₁ 、R₃置最小值，R₂置400Ω阻值， R₄置最大值。
    (3) 先接通“勵磁電源”，再接通“電樞電源”，使電動機M 起動運轉，在S₂兩端測量測功機MG的空載電壓是否和“電樞電源”的電壓極性相反，若極性相反，檢查R₄阻值確在最大位置時可把S₂合向1'端。
    (4) 保持電動機的“電樞電源”電壓U=U_N=220V，I_f=I_fN不變， 逐漸減小R₄阻值（先減小DQ29上1800Ω阻值，調至零值后用導線短接），使電機減速直至為零。繼續減小R₄阻值，使電動機進入“反向”旋轉，轉速在反方向上逐漸上升，此時電動機工作于電勢反接制動狀態運行，直至電動機M的I_a=I_aN，測取電動機在1、4象限的n、I_a共取12～13 組數據記錄于表1-3中。
(5) 停機( 必須記住先關斷“電樞電源”而后關斷“勵磁電源”的次序，并隨手將S₂合向到2'端)。
         表1-3      U_N=220V     I_fN=     mA    R₂=400Ω

Ia（A）

n（r/min）

    4、能耗制動狀態下的機械特性
    (1) 圖1-1中，R₁阻值不變，R₂用DQ29的180Ω固定阻值，R₃用DQ27的1800Ω可調電阻，R₄阻值不變。
    (2) S₁合向2短接端，R₁置最大位置，R₃置最小值位置，R₄調定180Ω阻值，S₂合向1'端。
    (3) 先接通“勵磁電源”，再接通“電樞電源”，使校正直流測功機MG起動運轉，調節“電樞電源”電壓為220V，調節R₁使電動機M的I_f=I_fN，調節R₃使電機MG勵磁電流為100mA，先減少R₄阻值使電機M的能耗制動電流 I_a=0.8I_aN, 然后逐次增加R₄阻值，其間測取M的I_a、n共取8-9組數據記錄于表1-4中。
    (4) 把R₂調定在90Ω阻值，重復上述實驗操作步驟(2)、(3)，測取M的I_a、n共取5-7組數據記錄于1-5中。
    當忽略不變損耗時，可近似認為電動機軸上的輸出轉矩等于電動機的電
磁轉矩T=C_MΦI_a，他勵電動機在磁通Φ不變的情況下，其機械特性可以由曲線n＝f(I_a)來描述。 
表1-4       R₂=180Ω      I_fN=     mA

Ia（A）
n（r/min）

表1-5       R₂=90Ω       I_fN=     mA

Ia（A）
n（r/min）

五、實驗報告：
    根據實驗數據，繪制他勵直流電動機運行在第一、第二、第四象限的電動和制動狀態及能耗制動狀態下的機械特性n=f(I_a)(用同一座標紙繪出)。
六、思考題：
    1、回饋制動實驗中，如何判別電動機運行在理想空載點？
    2、直流電動機從第一象限運行到第二象限轉子旋轉方向不變，試問電磁轉矩的方向是否也不變？為什么？
    3、直流電動機從第一象限運行到第四象限，其轉向反了，而電磁轉矩方向不變，為什么？作為負載的MG，從第一象限到第四象限其電磁轉矩方向是否改變？為什么？