实验一 直流电机认识实验
一、实验目的
1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在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。
3、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。
二、预习要点
1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机起动时，为什么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?
3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果? 4、直流电动机调速及改变转向的方法。 三、实验项目
1、了解DQ01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、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。 3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。 四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1、实验设备 序 号 型 号 1 2 3 4 5 6 7 8 DQ03 DQ19 DQ09 DQ22AB DQ27 DQ29 DQ31 DQ26 名 称 导轨、测速发电机及转速表 校正直流测功机 直流并励电动机 直流数字电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 可调电阻器 波形测试及开关板 三相可调电阻器 数 量 1 台 1 台 1 台 2 件 1 件 1 件 1 件 1 件 2、控制屏上挂件排列顺序
DQ22A、DQ27、DQ26、DQ31、DQ22B、DQ29 五、实验内容与步骤
1、由实验指导人员介绍TKDQ-2型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，
讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、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
（1）按图1-1接线，电阻R用DQ29上3750Ω和185Ω相串联（将3750Ω电阻手柄置中间位置185Ω调至最大值。A表选用DQ22直流毫安表，量程选用2000mA档。(V表可选用万用表测量)。开关S选用DQ31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（为减少测量误差，测取电枢电压要用20V小量程电压档，可用万用表测量）。
（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1-1中。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值
1Ra?(Ra1?Ra2?Ra3
3表中： Ra1?1(Ra11?Ra12?Ra13)3
1Ra2?(Ra21?Ra22?Ra23)
3Ra3?1(Ra31?RA32?Ra33) 3（4）计算基准工作温度时的电枢电阻
由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。
表1-1 室温 ℃ 序号 U（V） I（A） R（ 平均）（Ω） Ra（Ω） 1 2 Ra11= Ra12= Ra13= Ra21= Ra22= Ra2= Ra1= Raref（Ω） 3 Ra23= Ra31= Ra32= Ra33= Ra3= 按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：
235??ref
Raref?Ra235??a 式中Raref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω）。 Ra——电枢绕组的实际冷态电阻。（Ω）。 θ
ref ——基准工作温度，对于
E级绝缘为75 ℃。
θa——实际冷态时电枢绕组的温度。（℃） 3、直流仪表、转速表和变阻器的选择
直流仪表、转速表是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。 （1）电压量程的选择
如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为300V量程档。 （2）电流量程的选择
因为直流并励电动机的额定电流为1.25A，测量电枢电流的电表A3可选用直流电流表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16A，电流表A1选用200mA量程档。 （3）电机额定转速为1500r/min，转速表选择为正向偏转。 （4）变阻器的选择
变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定，电枢回路R1可选用DQ26挂件的1.3A的90Ω与90Ω串联电阻，磁场回路Rf1可选用DQ27挂件的0.41A的900Ω与900Ω串联电阻。
V2If2A2Rf2并励绕组+励磁电源－220VIfA1Rf1
IFA4SR1IA3V1220V+电枢电源－并磁绕阻
图1－2 直流他励电动机接线图
注： 本实验若需选择测取直流电动机输出转矩T2，应在测功机MG电枢回路中串入DQ34挂件，连接时应将测试箱上的电枢电流Ia的两根出线端红色插头接入上图中A4表出线端，黑色插头接开关板S端。 4、直流他励电动机的起动准备
按图1-2接线。图中直流他励电动机M用DQ09的直流并励电动机（按他励方式接线）其额定功率PN=185W，额定电压UN=220V，额定电流IN=1.25A，额定转速nN=1500r/min，额定励磁电流
IfFN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测功机使用，TG为数显转速表。直流电流表选用DQ22A.B
两只挂件。Rf1用DQ29的3750Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。Rf2选用DQ27的1800Ω阻值的变阻器作为MG励磁回路串接的电阻。R1选用DQ29的185Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R2选用DQ26的90Ω电阻6只串联和DQ27的900Ω与900Ω并联电阻相串联作为MG的负载电阻。 接好线后，检查M、MG及TG之间是否用联轴器直接联接好。
5、他励直流电动机起动步骤
（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，观察电动机M及测功机MG的励磁电流值，调节Rfa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起动后观察转速表的显示符号，应为正向偏转 (若转速表显示为“—”号，应关断电枢电源和励磁电源，通过对调电动机的励磁绕组的两端头接线来纠正)，同时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。逐步减小起动电阻 R1阻值，直至短接。
（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（可从智能转矩、转速、功率测试箱上直接测出电动机M不同的输出转矩T 2值）。
（5）调节他励电动机的转速。
电动机的调速可通过三种方法来实现：改变电动机M在电枢回路中所串电阻R1的
阻值；改变电动机励磁电流；改变电源端电压，在保持负载转矩不变（即负载电流IF不变）的情况下实现转速变化。
1）、改变电枢回路串联电阻的调速方法：
电动机起动后，在电动机端电压U=220伏，起动电阻R1 调至零位，磁场电阻Rf1 处于零位，测功机励磁电流If2为校正值100毫安的状态下，调节负载电阻R2，使负载电流IF为某个数值（可取其为额定电流的1/2，），并须在整个实验过程中保持此值不变。然后逐次改变R1电阻值，观察在不同阻值下（各段电阻值可用万用表的欧姆档来确定）所对应的转速变化并记录到表1－2中，从中可发现，随着电动机电枢回路电阻的增加，电动机转速逐渐降低，且转速是在基速之下变化。这就是改变电动机电枢串联电阻调速的性能特征。 表1-2 U=220伏 If =IfN If2 =100mA R （Ω） n（r/min）
2）、改变励磁回路串联电阻的调速方法：（弱磁调速）
在机组不停机的情况下，将起动电阻R1调回零位，保持其他实验条件不变。逐步增大电动机励磁电阻Rf1的阻值（即减小励磁电流），电动机转速逐渐上升直至n＝1.2nN为止。观察在不同励磁电流下所对应的转速变化并记录在表1－3中，从中可发现，随着电动机励磁电流的减小（即电动机磁通减弱），电动机的转速逐渐上升，且电动机转速是在基速之上变化。这就是改变电动机励磁电阻调速的性能特征。
表1-3 U=220伏 R1 = 0 If2 =100mA If (mA ) n（r/min） 3）、改变电动机端电压的调速方法
在机组不停机的情况下，将励磁电阻Rf1调回至电阻最大的位置，保持其他实验条件不变，调节电源端电压，使电源电压从220伏分段往下降，其间注意观察在不同电压下的转速变化并记录到表1－4中，从中可发现：随着电压的下降，电动机的转速也随之下降。这就是电动机改变电压调速的性能特征。
表1-4 R1 = 0 If =IfN If2 =100mA U（伏） n（r/min）