直流他励电动机的性能研究

山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验项目指导书直流他励电动机的性能研究1实验目的通过本次设计和实验，使学生掌握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。熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。学会分析问题、解决问题的方法。2实验涉及的主要课程电路、电机与拖动、电机学等。3项目背景如何正确选择使用仪器仪表，特别是电压表电流表的量程。直流电动机起动时，在电枢回路中需要串接起动变阻器，不串接会产生什么严重后果?励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置?若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?4、实验内容用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。直流他励电动机的起动、调速及改变转向的研究。5实验要求5.1实验过程步骤直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻Rf1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同时必须将电枢串联起动电阻R1调至最大,然后方可接通电枢电源。使电动机正常起动。起动后，将起动电阻R1调至零，使电机正常工作。直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值，励磁回路串联的电阻Rf1调回到最小值。给下次起动作好准备。若要测量电动机的转矩T2，必须将校正直流测功机MG的励磁电流调整到校正值：100mA，以便从校正曲线中查出电动机M的输出转矩。撰写报告。5.2数据测量记录用伏安法测电枢的直流电阻，记录电压数值。分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R1和励磁回路的调节电阻Rf1，记录并观察转速变化情况。5.3实验总结分析分析实验成败的原因，总结实验的收获及体会，并提出改进意见。6实验基本原理及可供参考的实验方案6.1用伏安法测电枢的直流电阻图1-1测电枢绕组直流电阻接线图+-220V电枢电源SAVMR山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验项目指导书（1）按图1-1接线，电阻R用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A表选用D31直流、毫安、安培表，量程选用5A档。开关S选用D51挂箱。（2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V。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U和电流I。将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表1-1中。（3）增大R使电流分别达到0.15A和0.1A，用同样方法测取六组数据列于表2-1中。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值表1-1室温℃序号U（V）I（A）R（平均）（Ω）Ra（Ω）Raref（Ω）1Ra11=Ra1=Ra12=Ra13=2Ra21=Ra2=Ra22=Ra23=3Ra31=Ra3=Ra32=Ra33=6.2电他励直流电动机起动步骤图1－2直流他励电动机接线图（1）检查按图1-2的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢靠。然后，将电动机电枢串联起动电阻R1、测功机MG的负载电阻R2、及MG的磁场回路电阻Rf2调到阻值最大位置，M的磁场调节电阻Rf1调到最小位置，断开开关S，并断开控制屏下方右边的电枢电源开关，作好起动准备。（2）开启控制屏上的电源总开关，按下其上方的“开”按钮，接通其下方左边的励磁电源开关，观察M及MG的励磁电流值，调节Rf2使If2等于校正值（100mA）并保持不变，再接通控制屏右下方的电枢电源开关，使M起动。（3）M起动后观察转速表指针偏转方向，应为正向偏转，若不正确，可拨动转速表上正、反向开关来纠正。调节控制屏上电枢电源‘电压调节’旋钮，使电动机端电压为220伏。减小起动电阻R1阻值，直至短接。)(31321aaaaRRRR并磁绕阻A1A2并励绕组Rf2+－220V励磁电源If2IfA3+－220V电枢电源R1V1A4IFV2SIRf1山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验项目指导书（4）合上校正直流测功机MG的负载开关S，调节R2阻值，使MG的负载电流IF改变，即直流电动机M的输出转矩T2改变（按不同的IF值，查对应于If2=100mA时的校正曲线T2=f(IF)，可得到M不同的输出转矩T2值）。（5）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R1和励磁回路的调节电阻Rf1，观察转速变化情况。（6）改变电动机的转向将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。在断电情况下，将电枢（或励磁绕组）的两端接线对调后，再按他励电动机的起动步骤起动动机，并观察电动机的转向及转速表指针偏转的方向。7实验报告要求1)实验题目。2)实验任务及要求。3)画出直流他励电动机电枢串电阻起动的接线图。说明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调节电阻Rf1应调到什么位置?为什么?4)在电动机轻载及额定负载时，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？5)用什么方法可以改变直流电动机的转向？答：电磁转矩的方向由主磁通和电枢电流的方向决定，所以改变两者中的一个即可改变电磁转矩的方向，所以有两种方法可以改变直流电动机的转向。①是对调励磁绕组接入电源的两个接线端，改变励磁电压的极性。②对调电枢绕组接入电源的两个线端，改变电枢电流的方向。6)为什么要求直流他励电动机磁场回路的接线要牢靠？起动时电枢回路必须串联起动变阻器？答：假如他励电机磁场回路接线不牢，假如断路的话，电机会出现“飞车”的情况，会损害电机或者造成人员伤亡。他励电机启动时电流很大，不仅影响电网，而且可能烧蚀换器，串联起动变阻器是为了“限流”，防止电流太大。7)实验总结，收获体会。通过这次直流他励电动机的性能研究实验，我们既重新巩固了以前学习的伏安法测量电阻的方法，同时也体会了直流电动机的起动，调速以及改变转速方面的问题。在测量电机电枢绕组时由于相间电阻值会有所差异所以应间隔120°测3个数据然后取其平均值作为定子绕组电阻；在测量电机冷态电枢电阻时为防止因试验电流过大而引起绕组的温度上升，应调节滑动变阻器使试验电流不超过电机额定电流的10%。电枢回路串电阻起动即起动时在电枢回路串入电阻，以减小起动电流电动机起动后，再逐渐切除电阻，以保证足够的起动转矩；电枢回路串电阻调速方法的优点是设备简单调节方便缺点是调速范围小电枢回路串入电阻后电动机的机械特性变“软”使负载变动时电动机产生较大的转速变化即转速稳定性差而且调速效率较低；根据左手定则，当电枢电流的方向或磁场的方向(即励磁电流的方向)两者之一反向时.电枢导体受力方向即改变，电动机旋转方向随之改变。但是，如果电枢电流和磁场两者方向同时改变时，则电动机的旋转方向不变。通过这次创新性实验，我们更加深刻认识到了，实践是解决和掌握问题的最好手段，只是通过课本上抽象的认知，根本不能很好的理解电机学问题的本质。只有通过实验，反复的实验，反复的操作，反复的总结，才能提高我们的认知，提高我们对电机的真正了解。在电机学老师的正确指点和我们的专心钻研下，取得了满意成果。8支撑条件山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验项目指导书实验平台DDSZ-1型电机及电气技术实验装置仪器型号名称数量1DD03导轨、测速发电机及转速表1台2DJ23校正直流测功机1台3DJ15直流并励电动机1台4D31直流数字电压、毫安、安培表2件5D42三相可调电阻器1件6D44可调电阻器、电容器1件7D51波形测试及开关板1件8D41三相可调电阻器1件9作者信息作者姓名电子邮箱联系电话办公室地址