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直流电机实验报告


直流电机实验报告

组员:辉尚贵、王喆 实验台号:8
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分工: 王喆:实验过程中,负责连接发电机的电路,以及调试、运行。 完成实验数据的整理,处理以及表格的生成。 辉尚贵:实验过程中,负责电动机的电路连接、调试。完成实验 报告的整理,数据分析,规律总结以及实验报告的提交工作。 ? 直流他励直流发电机 一、实验目的 1、掌握用

实验方法测定直流电机的各种特性,并根据运行特性 评估电机的相关技能 2、观察电机的自励过程和自励的条件 二、实验内容 (1)测空载特性 保持 n=n N 使 I L =0,测取 U 0 =f(I f ) (2)测外特性 保持 n=n N 使 I f =I fN ,测取 U=f(I L ) (3)测调特性 保持 n=n N 使 U=U N ,测取 I f =f(I L ) (他 励发电机实验) 三、实验原理

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1、实验工具 矫正直流测功机 DJ23 DJ23 参数(国际标准单位) 型号 DJ2 3 容 量 350 PN 电 压 175 UN 励磁电 220v 压 转速 1500 绝缘等级 E 电流 2.0 励磁电流

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直流并励电动机 DJ15

直流并励电动机 DJ15 参数(国际单位)

型号

DJ1 5

电流

2.0

励磁电流

<0.1 3

容 量 185 PN 电 压 220 UN

转速

1600

绝缘等级 E

励磁电 220v 压

实验步骤 1、他励直流发电机 如上图连接好电路,图中直流发电机 G 选用 DJ15,其额定 值如上表所示
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直流电动机 DJ23-1 作为 G 的原动机(他励) ,发电机及直流电 动机由联轴器同轴联接。 开关 S 选用 D51 组件上的双刀双掷开关。Rf1=1800Ω变阻器, Rf2 =900Ω变阻器,R1=180Ω变阻器。R2=2250Ω。当负载电流 大于 0.4 A 时用并联部分,而将串联部分阻值调到最小并用导线 短接。电枢电流表量程为 1A,励磁电流表量程选 200mA。 1.1 测空载特性 1)首先将涡流测功机控制箱的“突减载”开关拨至上端位置或 将给定调节旋钮逆时针旋转到底,涡流测功机不加载。 然后打开发电机 G 的负载开关 S,接通控制屏上的励磁电源 开关,将 Rf2 调至使 G 励磁电流最小的位置(即 Rf2 调至最大) 。 2)使直流电动机 M 电枢串联起动电阻 R1 阻值最大,Rf1 阻 值最小。仍先接通控制屏下方左边的励磁电源开关,在观察到直 流电动机 M 的励磁电流为最大的条件下,再接通控制屏下方右 边的电枢电源开关,起动直流电动机 M,其旋转方向应符合正向 旋转的要求。 3)直流电动机 M 起动正常运转后,将 M 电枢串联电阻 R1 调至最小值 ,将 M 的电枢电源电压调为 220V,调节电动机磁 场调节电阻 Rf1,使发电机转速达额定值。 4)调节发电机励磁分压电阻 Rf2,使发电机空载电压达 U0 =1.2UN 为止。 5)在保持 n=nN=1600r/min 条件下,从 U0=1.2UN 开始,
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单方向调节分压器电阻 Rf2 使发电机励磁电流逐次减小,每次测 取发电机的空载电压 U0 和励磁电流 If,直至 If=0(此时测得的 电压即为电机的剩磁电压) 。 数据记录如表一 表(1) n=nN=1600r/min IL=0
25 0.00

他励直流电动机空载特性 U0(V) 228 226 220 216 201 178 140 85 52 If (mA)102.50 99.50 92.10 88.70 71.30 55.00 36.00 18.10 7.00

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。

剩磁电压:剩磁电压 U=25V 实验分析:空载运行时,电枢电流 Ia=0,电枢电阻的压降为零, 所以,Uo=Ea; 发电机转速恒定,所以 Ea 与主磁通Φo 成正比,当励磁电流较 小时,磁通较小,铁芯处于不饱和状态,发电机输出电压与励磁 电流成正比。当励磁电流增大,铁芯饱和,发电机电压不随励磁 电流的变化而变化。

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2、测外特性 1)把发电机负载电阻 R2 调到最大值,合上负载开关 S。 2)同时调节电动机的磁场调节电阻 Rf1,发电机的分压电阻 Rf2 和负载电阻 2250 Ω,使发 电机的 IL = 1A , U = 220V , n=1600r/min,该点为发电机的额定运行点,其励磁电流称为额 定励磁电流 IfN, 记录该组数据。 特别注意, 当电流超过 0.4A 时,R2 中串联的电阻调至零并用导线短接,以免电流过大引起变阻器损 坏。 3)在保持 n=1600r/min 和 If=100mA 不变的条件下,逐次 增加负载电阻 R2,即减小发电机负载电流 IL,从额定负载到空 载运行点范围内,每次测取发电机的电压 U 和电流 IL,直到空载 (断开开关 S,此时 IL=0) 。

数据记录如下表 n=1600 r/min If=IfN= 112.0mA

U (V) 180 I L(mA) 1.00

194 0.76

210 0.40

他励直流电动机外特性 215 217 220 224 0.32 0.28 0.24 0.17

226 0.13

224 0.08

228 0.00

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实验分析: U=Ea - IaRa 随着负载电流的增大,一方面点数反映的去磁作用增大,使得气 隙合成磁通略为减小。另一方面随着电枢电流的增大,电枢回路 电阻压降增大,使得发电机的端电压下降。

实验中遇到的问题的分析及解决方案 1、发电机由原动机拖动,输出电压为 0 分析与解决方案:电机没有磁路,没有电压,须通过外加直 流电源通电来励磁;通过用万用表检查励磁回路的连接情况,更 换保险丝,重新检查电路 2、当发电机负载增加时,为什么机组的转速会变低? 答:负载电流增大时电压下降,而励磁电流没有增加,转速 降低,如果要保持原动机的转速恒定,应增加励磁电流,以抵消 电枢回路的电压降。

? 直流并励电动机 一.实验目的 1.掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特 性。
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2.掌握直流并励电动机的调速方法。 三.实验内容 1、工作特性和机械特性。

四.实验步骤 1.并励电动机的工作特性和机械特性。

直流电动机接线示意图

A.将 R1 调至最大,Rf 调至最小,毫安表量程为 200mA, 电流表量程为 2A 档,电压表量程为 300V 档,检查涡流测功机
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与 MEL-13 是否相连, 将 MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开 关板向“转矩控制” , “转矩设定”电位器逆时针旋到底,打开船形开 关,按实验一方法起动直流电源,使电机旋转,并调整电机的旋 转方向,使电机正转。 B.直流电机正常起动后,将电枢串联电阻 R1 调至零,调节 直流可调稳压电源的输出至 220V,再分别调节磁场调节电阻 Rf 和“转矩设定”电位器, 使电动机达到额定值: U=UN=220V, Ia=IN, n=nN=1600r/min,此时直流电机的励磁电流 If=IfN(额定励磁电 流) 。 C.保持 U=UN, If=IfN 不变的条件下,逆时针调节电位器, 逐次减小电动机的负载, 测取电动机电枢电流 Ia 、 转速 n 和转矩 T2,

U=220V
I a (A) 1.2 实验 n(r/min) 1580 数据 IF(A) 0.9 T 2(N·m) P2 P1 计算 数据 η (%) Δ n(%) 0.99 1605 0.72

If= 67.8mA
直流并励电动机 0.8 0.7 0.6 1620 1630 1645 0.63 0.41 0.3

If2=100mA、
0.5 1648 0.21 0.4 1650 0.2 0.3 1657 0.11 0.27 1670 0.08

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电动机输出功率 P=T2Ω=2πn/60T2 P2=0.105nT2 式中输出转矩 T2 的单位为 N·m,转速 n 的单位为 r/min。 电动机输入功率 P1=UI 电动机效率 η=
P2 P1

×100%

电动机输入电流 I =Ia +IfN 由工作特性求出转速变化率: Δn=
nO ? n N nN

×100%

实验结果分析: 随着电枢电流的上升,他励电动机转速 n 略微下降,负载转 矩 T2 线性增大,而效率η的曲线偏离较大,找不到明显的线增 后降,出现峰值的趋势,可能是实验中操作存在失误导致数据出
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现偏差,还有可能是理论与实际情况的电机运行条件不完全吻 合,导致实际效率曲线不正确。 在图表中沿 n’=f(Ia)的数据曲线画出趋势线,与坐标轴的交点即 为 n0’,读出 n0’=1.08,换算成 n0=1.08*1600=1728,计算转速 变化率: Δn=
nO ? n N nN

×100%=(1728-1600)/1600*100%=8%

试验中所遇到的问题的分析和解决方案 1.合上开关烧保险 解决方案:在励磁回路中串接更大的限流电阻,使得励磁回路中 的电流不至于过大,烧断保险丝。并且更换新的保险丝。 关于直流电机实验的收获何感想

这是第一次接触电机实验,实验设备的不熟悉,加上课下没 有好好预习,所以本次试验对我们来讲是一次比较失败的实验。 这次实验,我们一共做了 4 个多小时,有很多时间浪费在看实验 知道书,检修电路,换保险丝,调节电阻。而对于实验要求的对 于发电机和电动机的了解也仅仅是停在书本上的实验要求, 对于 电机实验还是没有收获到更多额外的东西。 这是关于本次试验的 最大的一个教训: 课下不好好准备实验预习, 在实验室就干瞪眼。 看着实验器材犯怵,惶惶而不知所措。
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这次试验是对电机的一次基本的了解, 以后接触到的电机远 远比试验用的试验电机这么简单。要想学好电机课,除了了解他 的理论知识外,还要掌握他的实际的运用和运行特性,便于我们 更好的学好电机学,将来能够对一个工程进行分析设计。 除此之外,做实验最需要的是耐心,细心。站在地上做实验 4 个小时,有时候头都昏了。但是面对一根根零乱不堪的导线, 看着实验板上的各种线条,有时候真是会犯晕。其次是电机的工 作点的调节,当调节一个量是,另外若干个量同时变动,这才是 实验中最大的挑战。

报告人:辉尚贵、王喆

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