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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(kāi)關(guān)板	1件

2、屏上掛件排列順序
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(kāi)關(guān)S₁、S₂選用DQ31掛箱上的對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)，并將S₁合向1電源端，S₂合向2'短接端(見(jiàn)圖6-1)。
  (3) 開(kāi)機(jī)時(shí)需檢查控制屏下方左、右兩邊的“勵(lì)磁電源”開(kāi)關(guān)及“電樞電源”開(kāi)關(guān)都須在斷開(kāi)的位置，然后按次序先開(kāi)啟控制屏上的“電源總開(kāi)關(guān)”，再按下“開(kāi)”按鈕，隨后接通“勵(lì)磁電源”開(kāi)關(guān)，最后檢查R₂阻值確在最大位置時(shí)接通“電樞電源”開(kāi)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=n_N=1500r/min，I_N=I_f+I_a=1.1 A。此時(shí)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流I_f為額定勵(lì)磁電流I_fN。保持U=U_N=220V ，I_f=I_fN，A₃表為100mA。增大R₄阻值，直至空載(拆掉開(kāi)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、I_a，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(kāi)關(guān)S₂兩端測(cè))，并且極性相同，把開(kāi)關(guān)S₂合向1^'端。
    (6) 保持電樞電源電壓U=U_N=220V，I_f=I_fN，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、I_a。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(kāi)關(guān)，再關(guān)斷“勵(lì)磁電源”開(kāi)關(guān)，并將開(kāi)關(guān)S₂合向到2'端）。
表6-1         U_N=220V           I_fN=      mA

I_a（A）
n（r/min）

表6-2 U_N=220V I_fN= mA

I_a（A）
n（r/min）

    3、R₂=400Ω時(shí)的電動(dòng)運(yùn)行及反接制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性
    (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(wàn)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=U_N=220V，I_f=I_fN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I_a=I_aN，測(cè)取電動(dòng)機(jī)在1、4象限的n、I_a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      U_N=220V     I_fN=     mA    R₂=400Ω

I_a（A）

n（r/min）

    4、能耗制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性
    (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I_f=I_fN，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 I_a=0.8I_aN, 然后逐次增加R₄阻值，其間測(cè)取M的I_a、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I_a、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=C_MΦI_a，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(I_a)來(lái)描述。

表6-4       R₂=180Ω      I_fN=     mA

I_a（A）
n（r/min）

表6-5 R₂=90Ω I_fN= mA

I_a（A）
n（r/min）

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
    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(I_a)(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(wèn)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？

教學(xué)設(shè)備

產(chǎn)品分類(lèi)

直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)