電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的機(jī)械特性
一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 了解和測(cè)定他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的機(jī)械特性
二、 預(yù)習(xí)要點(diǎn)
1、改變他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性有哪些方法？
2、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在什么情況下，從電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)時(shí)，能量傳遞關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)平衡方程式及機(jī)械特性又是什么情況？
3、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)時(shí)，能量傳遞關(guān)系，電動(dòng)勢(shì)平衡方程式及機(jī)械特性。
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1、電動(dòng)及回饋制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性
2、電動(dòng)及反接制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性
3、能耗制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性
四、實(shí)驗(yàn)方法
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
| 序 號(hào) | 型 號(hào) | 名 稱 | 數(shù) 量 |
| 1 | DQ03-1 | 電機(jī)導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 | 1件 |
| 2 | DQ09 | 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) | 1件 |
| 3 | DQ19 | 校正直流測(cè)功機(jī) | 1件 |
| 4 | DQ22 | 直流電壓、毫安、安培表 | 2件 |
| 5 | DQ26 | 三相可調(diào)電阻器 | 1件 |
| 6 | DQ27 | 三相可調(diào)電阻器 | 1件 |
| 7 | DQ29 | 可調(diào)電阻器、電容器 | 1件 |
| 8 | DQ31 | 波形測(cè)試及開關(guān)板 | 1件 |
DQ31、DQ22、DQ27、DQ26、DQ22、DQ29
圖 6-1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性測(cè)定的實(shí)驗(yàn)接線圖
按圖6-1接線，圖中M用編號(hào)為DQ09的直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)(接成他勵(lì)方式)，MG用編號(hào)為DQ19的校正直流測(cè)功機(jī)，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(shí)驗(yàn)而選不同的阻值。
3、R2=0時(shí)電動(dòng)及回饋制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)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(lián)共3600Ω阻值，R4 選用DQ27上1800Ω再加上DQ26上6只90Ω串聯(lián)共2350Ω阻值。
(2) R1阻值置最小位置，R2、R3及R4阻值置最大位置。開關(guān)S1、S2選用DQ31掛箱上的對(duì)應(yīng)開關(guān)，并將S1合向1電源端，S2合向2'短接端(見圖6-1)。
(3) 開機(jī)時(shí)需檢查控制屏下方左、右兩邊的“勵(lì)磁電源”開關(guān)及“電樞電源”開關(guān)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(guān)”，再按下“開”按鈕，隨后接通“勵(lì)磁電源”開關(guān)，最后檢查R2阻值確在最大位置時(shí)接通“電樞電源”開關(guān)，使他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)“電樞電源”電壓為 220V；調(diào)節(jié)R2阻值至零位置，調(diào)節(jié)R3阻值，使電流表A3為100mA。
(4) 調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)M的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻R1阻值，和電機(jī)MG 的負(fù)載電阻R4阻值(先調(diào)節(jié)DQ27上1800Ω阻值，調(diào)至最小后應(yīng)用導(dǎo)線短接)。使電動(dòng)機(jī)M的n=nN=1500r/min，IN=If+Ia=1.1 A。此時(shí)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流If為額定勵(lì)磁電流IfN。保持U=UN=220V ，If=IfN，A3表為100mA。增大R4阻值，直至空載(拆掉開關(guān)S2的2'上的短接線)，測(cè)取電動(dòng)機(jī)M在額定負(fù)載至空載范圍的n、Ia，共取8-9組數(shù)據(jù)記錄于表6-1中。
(5) 在確定S2上短接線仍拆掉的情況下，把R4調(diào)至零值位置(其中DQ27上1800Ω阻值調(diào)至零值后用導(dǎo)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(guān)S2兩端測(cè))，并且極性相同，把開關(guān)S2合向1'端。
(6) 保持電樞電源電壓U=UN=220V，If=IfN，調(diào)節(jié)R3阻值，使阻值增加，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)A2表的電流值為0A時(shí)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速，繼續(xù)增加R3阻值，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入第二象限回饋制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行直至轉(zhuǎn)速約為1800 r/min，測(cè)取M的n、Ia。共取8～9組數(shù)據(jù)記錄于表6-2中。
(7) 停機(jī)（先關(guān)斷“電樞電源”開關(guān)，再關(guān)斷“勵(lì)磁電源”開關(guān)， 并將開關(guān)S2合向到2'端）。
表6-1 UN=220V IfN= mA
| Ia（A） | |||||||||
| n（r/min） |
| Ia（A） | |||||||||
| n（r/min） |
(1) 在確保斷電條件下，改接圖6-1，R1阻值不變，R2用DQ27的900Ω與900Ω并聯(lián)并用萬用表調(diào)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(lián)共2340Ω阻值。
(2) S1合向1端，S2合向2'端( 短接線仍拆掉)，把電機(jī)MG電樞的二個(gè)插頭對(duì)調(diào)，R1 、R3置最小值，R2置400Ω阻值， R4置最大值。
(3) 先接通“勵(lì)磁電源”，再接通“電樞電源”，使電動(dòng)機(jī)M 起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，在S2兩端測(cè)量測(cè)功機(jī)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(shí)可把S2合向1'端。
(4) 保持電動(dòng)機(jī)的“電樞電源”電壓U=UN=220V，If=IfN不變， 逐漸減小R4阻值（先減小DQ29上1800Ω阻值，調(diào)至零值后用導(dǎo)線短接），使電機(jī)減速直至為零。繼續(xù)減小R4阻值，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入“反向”旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速在反方向上逐漸上升，此時(shí)電動(dòng)機(jī)工作于電勢(shì)反接制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，直至電動(dòng)機(jī)M的Ia=IaN，測(cè)取電動(dòng)機(jī)在1、4象限的n、Ia共取12～13 組數(shù)據(jù)記錄于表6-3中。
(5) 停機(jī)( 必須記住先關(guān)斷“電樞電源”而后關(guān)斷“勵(lì)磁電源”的次序，并隨手將S2合向到2'端)。
表6-3 UN=220V IfN= mA R2=400Ω
| Ia（A） | ||||||||||||
| n（r/min） |
(1) 圖6-1中，R1阻值不變，R2用DQ29的180Ω固定阻值，R3用DQ27的1800Ω可調(diào)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(diào)定180Ω阻值，S2合向1'端。
(3) 先接通“勵(lì)磁電源”，再接通“電樞電源”，使校正直流測(cè)功機(jī)MG起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)“電樞電源”電壓為220V，調(diào)節(jié)R1使電動(dòng)機(jī)M的If=IfN，調(diào)節(jié)R3使電機(jī)MG勵(lì)磁電流為100mA，先減少R4阻值使電機(jī)M的能耗制動(dòng)電流 Ia=0.8IaN, 然后逐次增加R4阻值，其間測(cè)取M的Ia、n共取8-9組數(shù)據(jù)記錄于表6-4中。
(4) 把R2調(diào)定在90Ω阻值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作步驟(2)、(3)，測(cè)取M的Ia、n共取5-7組數(shù)據(jù)記錄于表6-5中。
當(dāng)忽略不變損耗時(shí)，可近似認(rèn)為電動(dòng)機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩等于電動(dòng)機(jī)的電
磁轉(zhuǎn)矩T=CMΦIa，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在磁通Φ不變的情況下，其機(jī)械特性可以由曲線n＝f(Ia)來描述。
表6-4 R2=180Ω IfN= mA
| Ia（A） | ||||||||
| n（r/min） |
| Ia（A） | ||||||||
| n（r/min） |
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在第一、第二、第四象限的電動(dòng)和制動(dòng)狀態(tài)及能耗制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性n=f(Ia)(用同一座標(biāo)紙繪出)。
六、思考題
1、回饋制動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，如何判別電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在理想空載點(diǎn)？
2、直流電動(dòng)機(jī)從第一象限運(yùn)行到第二象限轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向不變，試問電磁轉(zhuǎn)矩的方向是否也不變？為什么？
3、直流電動(dòng)機(jī)從第一象限運(yùn)行到第四象限，其轉(zhuǎn)向反了，而電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，為什么？作為負(fù)載的MG，從第一象限到第四象限其電磁轉(zhuǎn)矩方向是否改變？為什么？