直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性

直线DC他励电机在各种运行状态下的机械特性
一、 实验目的
理解和测量他励直线DC电机在各种运行状态的机械特性
二、 预习要点
1、改变他励直线DC电机机械特性有哪些方法？
2、他励直线DC电机在什么现象下，从电机运行状态进入回馈限限制动作作状态？他励直线DC电机回馈限限制动作作时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么现象？
3、他励直线DC电机反接限限制动作作时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。
三、实验项目
1、电动及回馈限限制动作作状态下的机械特性
2、电动及反接限限制动作作状态下的机械特性
3、能耗限限制动作作状态下的机械特性
四、实验方法
1、实验设备

序 号	型 号	名 称	数 量
1	DQ03-1	导轨、光电测速系统及转动速度表	1件
2	DQ09	直线DC并（他）励电机	1件
3	DQ19	校正直线DC测功机	1件
4	DQ22	直线DC数字电压（V）、mA毫安、安培表	2件
5	DQ26	三相可调电阻器	1件
6	DQ27	三相可调电阻器	1件
7	DQ29	可调电阻器	1件
8	DQ31C	熔断器及开关板	1件

2、屏上挂式模块件排列顺序
DQ22、DQ27、DQ26、DQ22、DQ29、DQ31C





图 4-1他励直线DC电机机械特性测量接线图
按图4-1接线，图中M用编号为DQ09的直线DC并（他）励电机(接成他励方法)，MG用编号为DQ19的校正直线DC测功机，直线DC电压（V）表V₁、V₂的测量范围为300V，直线DC电流（A）表A₁、A₃的测量范围为200mA，A₂、A₄的测量范围为5A。R₁、R₂、R₃、及R₄依不一样的实验而选不一样的阻值。
3、R₂=0时电动及回馈限限制动作作状态下的机械特性
（1）R₁、R₂分别选用DQ29的1800Ω和180Ω阻值，R₃选用DQ27上4 只900Ω串联共3600Ω阻值，R₄ 选用DQ27上1800Ω再加上DQ26上6只90Ω串联共2340Ω阻值。
（2）R₁阻值置最小位置，R₂、R₃及R₄阻值置最大位置。开关S₁、S₂选用控制屏上相应开关，并将S₁合向1电源端，S₂合向2'短接端(见图4-1)。
（3）开机时需查验控制屏下方左、右两边的"励磁电源"开关及"电枢电源"开关全部须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的"电源总开关"（空气开关），再按下"启动"按钮，随后接通"励磁电源"开关，最后查验R₂阻值确在最大位置时接通"电枢电源"开关，使他励直线DC电机M起动运行。调动"电枢电源"电压（V）为 220V；调动R₂阻值至零位置，调动R₃阻值，使电流（A）表A₃为100mA。
（4）调动电机M的磁场调动电阻R₁阻值，和电机MG 的负载电阻R₄阻值(先调动DQ27上1800Ω阻值，调至最小后应用实验连接线短接)。使电机M的n=n_N=1500r/min，I_N=I_f+I_a=1.2A。此时他励直线DC电机的励磁电流（A）I_f为规格限定励磁电流（A）I_fN。保持U=U_N=220V ，I_f=I_fN，A₃表为100mA。增大R₄阻值，直至空载(拆掉开关S₂的2'上的短接线)，测取电机M在规格限定负载至空载界限的n、I_a，共取8-9组数值记录于表4-1中。
（5）在确定S₂上短接线仍拆掉的现象下，把R₄调至零值位置(其中DQ27上1800Ω阻值调至零值后用实验连接线短接)，再减小R₃阻值，使MG的空载电压（V）与电枢电源电压（V）值接近相等 (在开关S₂两端测)，并而且极性相同，把开关S₂合向1^'端。
（6）保持电枢电源电压（V）U=U_N=220V，I_f=I_fN，调动R₃阻值，使阻值多加，电机转动速度升高，当A₂表的电流（A）值为0A时，此时电机转动速度为理想空载转动速度，继续多加R₃阻值，使电机进入第二象限回馈限限制动作作状态运行直至转动速度约为1900 r/min，测取M的n、I_a。共取8～9组数值记录于表4-2中。
（7）停机（先关断"电枢电源"开关，再关断"励磁电源"开关， 并将开关S₂合向到2'端）。
表4-1 U_N=220V I_fN= mA

Ia（A）
n（r/min）

表4-2 U_N=220V I_fN= mA

Ia（A）
n（r/min）

4、R₂=300Ω时的电动运行及反接限限制动作作状态下的机械特性
(1) 在保证断电条件下，改接图4-1，R₁阻值不变，R₂用DQ27的900Ω与900Ω并联并用万用表调定在300Ω，R₃用DQ27的1800Ω阻值，R₄用DQ27上1800Ω阻值加上DQ26上6只90Ω电阻串联共2340Ω阻值。
(2) S₁合向1端，S₂合向2'端( 短接线仍拆掉)，把电机MG电枢的二个插头对调，R₁ 、R₃置最小值，R₂置300Ω阻值， R₄置最大值。
(3) 先接通"励磁电源"，再接通"电枢电源"，使电机M 起动运行，调动R₃阻值，使电流（A）表A₃为100mA并保持，在S₂两端测量测功机MG的空载电压（V）是否和"电枢电源"的电压（V）极性相反，若极性相反，查验R₄阻值确在最大位置时可把S₂合向1'端。
(4) 保持"电枢电源"输出电压（V）U=U_N=220V，I_f=I_fN不变，逐渐减小R₄阻值（先减小DQ27上1800Ω阻值，调至零值后用实验连接线短接），使电机减慢速度直至为零。继续减小R₄阻值，使电机进入"反向"旋转，转动速度在反方向上逐渐上升，此时电机在电势反接限限制动作作状态运行，直至电机M的I_a=0.8I_aN，测取电机在1、4象限的n、I_a，共取12～13 组数值记录于表4-3中。
(5) 停机( 必须记住先关断"电枢电源"，而后关断"励磁电源"的次序，并随手将S₂合向到2'端)。
表4-3 U_N=220V I_fN= mA R₂=300Ω

Ia（A）

n（r/min）

5、能耗限限制动作作状态下的机械特性
(1)图4-1中，R₁阻值不变，R₂用DQ29的180Ω固定阻值，R₃用DQ27的1800Ω可调电阻，R₄阻值不变，在反接限限制动作作基础上把电机MG电枢的二个插头对调回来。
(2)S₁合向2短接端，R₁置最大位置，R₃置最小值位置，R₄先调定为180Ω阻值，S₂合向1'端。
(3)先接通"励磁电源"，再接通"电枢电源"，使校正直线DC测功机MG起动运行，调动"电枢电源"电压（V）为220V，调动R₁使电机M的I_f=I_fN，调动R₃使电机MG励磁电流（A）为100mA，继续减少R₄阻值使电机M的能耗限限制动作作电流（A） I_a=0.8I_aN, 然后逐次多加R₄阻值，其间测取M的I_a、n，共取8-9组数值记录于表4-4中。
(4)把R₂调定在90Ω阻值，重复上述实验实操步骤(2)、(3)，测取M的I_a、n，共取5-7组数值记录于表4-5中。
当忽略不变损耗时，可近似认为电机轴上的输出转矩等于电机的电磁转矩T=C_MΦI_a，他励电机在磁通Φ不变的现象下，其机械特性可以由弯弯曲线n＝f(I_a)来描述。
表4-4 R₂=180Ω I_fN= mA

Ia（A）
n（r/min）

表4-5 R₂=90Ω I_fN= mA

Ia（A）
n（r/min）

五、实验报告
按照实验数值，测绘制作他励直线DC电机运行在第一、第二、第四象限的电动和限限制动作作状态及能耗限限制动作作状态下的机械特性n=f(I_a)(用同一座标纸绘出)。
六、思考题
1、回馈限限制动作作实验中，如何判别电机运行在理想空载点？
2、直线DC电机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变？为什么？
3、直线DC电机从第一象限运行到第四象限，其转向反了，而电磁转矩方向不变，为什么？作为负载的MG，从第一象限到第四象限其电磁转矩方向是否改变？为什么？