電機及電氣技術(shù)實驗裝置直流電機認識的實驗
一、實驗目的
1、學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。
2、認識在直流電機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等組件及使用方法。
3、熟悉他勵電動機(即并勵電動機按他勵方式)的接線、起動、改變電機轉(zhuǎn)向與調(diào)速的方法。
二、預習要點
1、如何正確選擇使用儀器儀表。特別是電壓表電流表的量程。
2、直流電動機起動時，為什么在電樞回路中需要串接起動變阻器? 不串接會產(chǎn)生什么嚴重后果?
3、直流電動機起動時，勵磁回路串接的磁場變阻器應調(diào)至什么位置? 為什么? 若勵磁回路斷開造成失磁時,會產(chǎn)生什么嚴重后果?
4、直流電動機調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向的方法。
三、實驗項目
1、了解電源控制屏中的電樞電源、勵磁電源、校正直流測功機、變阻器、多量程直流電壓表、電流表及直流電動機的使用方法。
2、用伏安法測直流電動機和直流發(fā)電機的電樞繞組的冷態(tài)電阻。
3、直流他勵電動機的起動、調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向。
四、實驗設備及控制屏上掛件排列順序
1、實驗設備
| 序 號 | 型 號 | 名 稱 | 數(shù) 量 |
| 1 | DQ03-1 | 導軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 | 1 套 |
| 2 | DQ19 | 校正直流測功機 | 1 臺 |
| 3 | DQ09 | 直流他（并）勵電動機 | 1 臺 |
| 4 | DQ22 | 直流數(shù)字電壓、毫安、安培表 | 2 件 |
| 5 | DQ27 | 三相可調(diào)電阻器 | 1 件 |
| 6 | DQ29 | 可調(diào)電阻器、電容器 | 1 件 |
| 7 | DQ31 | 波形測試及開關板 | 1 件 |
DQ22、DQ27、DQ31、DQ22、DQ29
五、實驗說明及操作步驟
1、由實驗指導人員介紹電機及電氣技術(shù)實驗裝置各面板布置及使用方法，講解電機實驗的基本要求，安全操作和注意事項。
2、用伏安法測電樞的直流電阻
圖2-1 測電樞繞組直流電阻接線圖
（1）按圖2-1接線，電阻R用DQ29上1800Ω和180Ω串聯(lián)共1980Ω阻值并調(diào)至最大。A表選用DQ22上的直流安培表。開關S選用DQ31掛箱上的雙刀雙擲開關。
（2）經(jīng)檢查無誤后接通電樞電源，并調(diào)至220V。調(diào)節(jié)R使電樞電流達到0.2A（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機旋轉(zhuǎn)，測量無法進行；如果此時電流太小，可能由于接觸電阻產(chǎn)生較大的誤差），迅速測取電機電樞兩端電壓U和電流I。將電機轉(zhuǎn)子分別旋轉(zhuǎn)三分之一和三分之二周，同樣測取U、I三組數(shù)據(jù)列于表2-1中。
（3）增大R使電流分別達到0.15A和0.1A，用同樣方法測取六組數(shù)據(jù)列于表2-1中。
取三次測量的平均值作為實際冷態(tài)電阻值
表2-1 室溫 ℃
| 序號 | 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= | ||||||
（4）計算基準工作溫度時的電樞電阻
由實驗直接測得電樞繞組電阻值，此值為實際冷態(tài)電阻值。冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的電樞繞組電阻值：
式中Raref ——換算到基準工作溫度時電樞繞組電阻。（Ω）。
Ra——電樞繞組的實際冷態(tài)電阻。（Ω）。
θref ——基準工作溫度，對于E級絕緣為75 ℃。
θa——實際冷態(tài)時電樞繞組的溫度。（℃）
3、直流儀表、變阻器的選擇
直流儀表是根據(jù)電機的額定值和實驗中可能達到的最大值來選擇，變阻器根據(jù)實驗要求來選用，并按電流的大小選擇串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的接法。
（1）電壓表量程的選擇
如測量電動機兩端為220V的直流電壓，選用直流電壓表為300V量程檔（也可用自動量程檔）。
（2）電流表量程的選擇
因為直流并勵電動機的額定電流為1.1 A，測量電樞電流的電表A3可選用直流安培表的5A量程檔；額定勵磁電流小于0.16A，選用直流毫安表的200mA量程檔。
（3）變阻器的選擇
變阻器選用的原則是根據(jù)實驗中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定，電樞回路R1可選用DQ29掛件的1.3A的90Ω與90Ω串聯(lián)電阻,磁場回路Rf1可選用DQ29掛件的0.41A的900Ω與900Ω串聯(lián)電阻。
4、直流他勵電動機的起動準備
按圖2-2接線。圖中直流他勵電動機M用DQ09，其額定功率PN=185W，額定電壓UN=220V，額定電流IN=1.1 A,額定轉(zhuǎn)速nN=1500r/min,額定勵磁電流IfN＜0.16A。校正直流測功機MG作為測功機使用，RE為旋轉(zhuǎn)編碼器。直流電流表選用DQ22。Rf1用DQ29的1800Ω阻值作為直流他勵電動機勵磁回路串接的電阻。Rf2選用DQ27的1800Ω阻值的變阻器作為MG勵磁回路串接的電阻。R1選用DQ29的180Ω阻值作為直流他勵電動機的起動電阻，R2選用DQ27上的900Ω串900Ω加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值作為MG的負載電阻。 接好線后，檢查M、MG及旋轉(zhuǎn)編碼器RE之間是否用聯(lián)軸器直接聯(lián)接好。
圖2-2 直流他勵電動機接線圖
5、他勵直流電動機起動步驟
（1）檢查按圖2-2的接線是否正確，電表的極性、量程選擇是否正確，電動機勵磁回路接線是否牢固。然后，將電動機電樞串聯(lián)起動電阻R1、測功機MG的負載電阻R2、及MG的磁場回路電阻Rf2調(diào)到阻值最大位置，M的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1調(diào)到最小位置，斷開開關S，并確認斷開控制屏下方右邊的電樞電源開關，作好起動準備。
（2）開啟控制屏上的鑰匙開關，按下其上方的“啟動”按鈕，接通其下方左邊的勵磁電源開關，觀察M及MG的勵磁電流值，調(diào)節(jié)Rf2使If2 等于校正值（100mA）并保持不變，再接通控制屏右下方的電樞電源開關，使M起動。
（3）調(diào)節(jié)控制屏上電樞電源“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕，使電動機電樞端電壓為220伏。減小起動電阻 R1阻值，直至短接。
（4）合上校正直流測功機MG的負載開關S，調(diào)節(jié)R2 阻值，使MG的負載電流IF 改變，即直流電動機M的輸出轉(zhuǎn)矩T2 改變（調(diào)不同的IF值，查對應于If2=100mA時的校正曲線表T2=f(IF)，可得到M不同的輸出轉(zhuǎn)矩T2值）。
（5）調(diào)節(jié)他勵電動機的轉(zhuǎn)速
分別改變串入電動機M電樞回路的調(diào)節(jié)電阻R1和勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻Rf1，觀察轉(zhuǎn)速變化情況。
（6）改變電動機的轉(zhuǎn)向
將電樞串聯(lián)起動變阻器R1的阻值調(diào)回到最大值，先切斷控制屏上的電樞電源開關，然后切斷控制屏上的勵磁電源開關，使他勵電動機停機。在斷電情況下，將電樞（或勵磁繞組）的兩端接線對調(diào)后，再按他勵電動機的起動步驟起動電動機，并觀察電動機的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速表顯示的轉(zhuǎn)速。
六、注意事項
1、直流他勵電動機起動時，須將勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf1調(diào)至最小，先接通勵磁電源,使勵磁電流最大,同時必須將電樞串聯(lián)起動電阻R1調(diào)至最大,然后方可接通電樞電源。使電動機正常起動。起動后，將起動電阻R1調(diào)至零，使電機正常工作。
2、直流他勵電動機停機時，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵磁電源。同時必須將電樞串聯(lián)的起動電阻R1調(diào)回到最大值，勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf1調(diào)回到最小值。給下次起動作好準備。
3、測量前注意儀表的量程、極性及其接法，是否符合要求。
4、若要測量電動機的轉(zhuǎn)矩T2 ，必須將校正直流測功機MG的勵磁電流調(diào)整到校正值：100mA，以便從校正曲線中查出電動機M的輸出轉(zhuǎn)矩。
七、實驗報告
1、畫出直流他勵電動機電樞串電阻起動的接線圖。說明電動機起動時，起動電阻R1和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1應調(diào)到什么位置?為什么?
2、在電動機輕載及額定負載時，增大電樞回路的調(diào)節(jié)電阻，電機的轉(zhuǎn)速如何變化？增大勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻，轉(zhuǎn)速又如何變化？
3、用什么方法可以改變直流電動機的轉(zhuǎn)向？
4、在他勵直流電動機啟動時，為什么要先加勵磁電源后加電樞電源？
5、為什么要求直流他勵電動機磁場回路的接線要牢固？起動時電樞回路必須串聯(lián)起動變阻器？