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直流發(fā)電機實驗

直流發(fā)電機實驗-實驗?zāi)康模?/strong>
    1、掌握用實驗方法測定直流發(fā)電機的各種運行特性,并根據(jù)所測得的運行特性評定該被測電機的有關(guān)性能。
    2、通過實驗觀察并勵發(fā)電機的自勵過程和自勵條件。
   二、預(yù)習(xí)要點:
    1、什么是發(fā)電機的運行特性?在求取直流發(fā)電機的特性曲線時,哪些物理量應(yīng)保持不變,哪些物理量應(yīng)測取。
    2、做空載特性實驗時,勵磁電流為什么必須保持單方向調(diào)節(jié)?
    3、并勵發(fā)電機的自勵條件有哪些?當發(fā)電機不能自勵時應(yīng)如何處理?
    4、如何確定復(fù)勵發(fā)電機是積復(fù)勵還是差復(fù)勵?
   三、直流發(fā)電機實驗-實驗項目:
    1、他勵發(fā)電機實驗
   (1)測空載特性 保持n=nN使IL=0,測取U0=f(If)。
   (2)測外特性 保持n=nN使If=IfN ,測取U=f(IL)。
   (3)測調(diào)節(jié)特性 保持n=nN使U=UN,測取If=f(IL)。
    2、并勵發(fā)電機實驗
   (1)觀察自勵過程
   (2)測外特性 保持n=nN使Rf2=常數(shù),測取U=f(IL)。
    3、復(fù)勵發(fā)電機實驗
    積復(fù)勵發(fā)電機外特性 保持n=nN使Rf2=常數(shù),測取U=f(IL)。
   四、實驗設(shè)備及掛件排列順序
    1、實驗設(shè)備
序號 型 號 名              稱 數(shù) 量
1 DQ03-1 導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 1 套
2 DQ19 校正直流測功機 1 臺
3 DQ07 直流復(fù)勵發(fā)電機 1 臺
4 DQ22 直流數(shù)字電壓、毫安、安培表 2 件
5 DQ29 可調(diào)電阻器、電容器 1 件
6 DQ31 波形測試及開關(guān)板 1 件
7 DQ27 三相可調(diào)電阻器 1 件
2、屏上掛件排列順序
     DQ22、DQ29、DQ22、DQ27、DQ31
   五、實驗方法
    1、他勵直流發(fā)電機
按圖2-3接線。圖中直流發(fā)電機G選用DQ07,其額定值PN=100W,UN=200V,IN=0.5A,nN=1500r/min。校正直流測功機MG作為G的原動機(按他勵電動機接線)。MG、G及RE由聯(lián)軸器直接連接。開關(guān)S選用DQ31組件。Rf1選用DQ29的1800Ω變阻器,Rf2 選用DQ27的900Ω變阻器,并采用分壓器接法(分壓器接法見第一章相關(guān)部分)。R1選用DQ29的180Ω變阻器。R2為發(fā)電機的負載電阻選用DQ27,采用串并聯(lián)接法(900Ω與900Ω電阻串聯(lián)加上900Ω與900Ω并聯(lián)),阻值為2250Ω。當負載電流大于0.4 A時用并聯(lián)部分,而將串聯(lián)部分阻值調(diào)到最小并用導(dǎo)線短接。直流電流表、電壓表選用DQ22、并選擇合適的量程。
(1)測空載特性
    1)把發(fā)電機G的負載開關(guān)S打開,接通控制屏上的勵磁電源開關(guān),將Rf2調(diào)至使G勵磁電流最小的位置。
    2)使MG電樞串聯(lián)起動電阻R1阻值最大,Rf1阻值最小。仍先接通控制屏下方左邊的勵磁電源開關(guān),在觀察到MG的勵磁電流為最大的條件下,再接通控制屏下方右邊的電樞電源開關(guān),起動直流電動機MG,其旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合正向旋轉(zhuǎn)的要求。

圖2-3直流他勵發(fā)電機接線圖
    3)電動機MG起動正常運轉(zhuǎn)后,將MG電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至最小值 ,將MG的電樞電源電壓調(diào)為220V,調(diào)節(jié)電動機磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1,使發(fā)電機轉(zhuǎn)速達額定值,并在以后整個實驗過程中始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。
    4)調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁分壓電阻Rf2,使發(fā)電機空載電壓達U0=1.2UN為止。
    5)在保持n=nN=1600r/min條件下,從U0=1.2UN 開始,單方向調(diào)節(jié)分壓器電阻Rf2使發(fā)電機勵磁電流逐次減小,每次測取發(fā)電機的空載電壓U0和勵磁電流If,直至If=0(此時測得的電壓即為電機的剩磁電壓)。
    6)測取數(shù)據(jù)時U0=UN和If=0兩點必測,并在U0=UN 附近測點應(yīng)較密。
    7)共測取7~8組數(shù)據(jù),記錄于表2-2中
表2-2           n=nN=1600r/min        IL=0
U0(V)                  
If(mA)                  
(2)測外特性
    1)把發(fā)電機負載電阻R2調(diào)到最大值,合上負載開關(guān)S。
    2)同時調(diào)節(jié)電動機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1,發(fā)電機的分壓電阻Rf2 和負載電阻R2使發(fā)電機的IL=IN,U=UN,n=nN,該點為發(fā)電機的額定運行點,其勵磁電流稱為額定勵磁電流IfN,記錄該組數(shù)據(jù)。
    3)在保持n=nN和If=IfN 不變的條件下,逐次增加負載電阻R2,即減小發(fā)電機負載電流IL,從額定負載到空載運行點范圍內(nèi),每次測取發(fā)電機的電壓U和電流IL,直到空載(斷開開關(guān)S,此時IL=0),共取6-7組數(shù)據(jù),記錄于表2-3中。
表2-3     n=nN=     r/min      If=IfN=    mA
U(V)              
IL(A)              
(3)測調(diào)整特性
    1)調(diào)節(jié)發(fā)電機的分壓電阻Rf2,保持n=nN,使發(fā)電機空載達額定電壓。
    2)在保持發(fā)電機n=nN條件下,合上負載開關(guān)S,調(diào)節(jié)負載電阻R2,逐次增加發(fā)電機輸出電流IL,同時相應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流If,使發(fā)電機端電壓保持額定值U=UN。
    3)從發(fā)電機的空載至額定負載范圍內(nèi)每次測取發(fā)電機的輸出電流IL和勵磁電流If,共取5-6組數(shù)據(jù)記錄于表2-4中。
表2-4         n=nN=     r/min      U=UN=     V
IL(A)              
If(mA)              
2、并勵發(fā)電機實驗                  
   (1)觀察自勵過程
    1)先切斷電樞電源,然后斷開勵磁電源使電機MG停機,同時將啟動電阻調(diào)回最大值,磁場調(diào)節(jié)電阻調(diào)到最小值為下次啟動做好準備。在斷電的條件下將發(fā)電機G的勵磁方式從他勵改為并勵,接線如圖2-4所示。Rf2選用DQ27的900Ω電阻兩只相串聯(lián)并調(diào)至最大阻值,打開開關(guān)S。
    2)先接通勵磁電源,然后啟動電樞電源,使電動機起動。調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速,使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n=nN,用直流電壓表測量發(fā)電機是否有剩磁電壓,若無剩磁電壓,可將并勵繞組改接成他勵方式進行充磁。
    3)合上開關(guān)S逐漸減小Rf2,觀察發(fā)電機電樞兩端的電壓,若電壓逐漸上升,說明滿足自勵條件。如果不能自勵建立電壓,將勵磁回路的兩個插頭對調(diào)即可。
    4)對應(yīng)著一定的勵磁電阻,逐步降低發(fā)電機轉(zhuǎn)速,使發(fā)電機電壓隨之下降,直至電壓不能建立,此時的轉(zhuǎn)速即為臨界轉(zhuǎn)速。
   (2)測外特性
1)按圖2-4接線。調(diào)節(jié)負載電阻R2到最大,合上負載開關(guān)S。
2)調(diào)節(jié)電動機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1、發(fā)電機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf2和負載電阻R2,使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、輸出電壓和電流三者均達額定值,即n=nN,U=UN,IL=IN。記錄此時的勵磁電流If值,即為額定勵磁電流IfN。
3)保持額定值時的Rf2阻值及n=nN不變,逐次減小負載,直至IL=0,從額定到空載運行范圍內(nèi)每次測取發(fā)電機的電壓U和電流IL。
  4)共取6-7組數(shù)據(jù),記錄于表2-5中。
表2-5       n=nN=     r/min                             Rf2=常值
U(V)              
IL(A)              
 
圖2-4直流并勵發(fā)電機接線圖
     3、復(fù)勵發(fā)電機實驗(選做)
(1)積復(fù)勵和差復(fù)勵的判別
1)接線如圖2-5所示,Rf2選用DQ27的1800Ω阻值。C1、C2為串勵繞組。
    2)合上開關(guān)S1將串勵繞組短接,使發(fā)電機處于并勵狀態(tài)運行,按上述并勵發(fā)電機外特性試驗方法,調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電流IL=0.5IN。
    3)打開短路開關(guān)S1,在保持發(fā)電機n, Rf2 和R2 不變的條件下,觀察發(fā)電機端電壓的變化,若此時電壓升高即為積復(fù)勵,若電壓降低則為差復(fù)勵。
4)如果想改變勵磁方式(積復(fù)勵、差復(fù)勵)只要對調(diào)串勵繞組接線插頭C1,C2即可。
(2)積復(fù)勵發(fā)電機的外特性
    1)實驗方法與測取并勵發(fā)電機的外特性相同。先將發(fā)電機調(diào)到額定運行點,n=nN,U=UN,IL=IN。記錄此時的勵磁電流If值,即為額定勵磁電流IfN。
    2)保持此時的Rf2和n=nN不變,逐次減小發(fā)電機負載電流,直至IL=0。
    3)從額定負載到空載范圍內(nèi),每次測取發(fā)電機的電壓U和電流IL,共取6-7組數(shù)據(jù),記錄于表2-6中。               
表2-6        n=nN=      r/min           Rf2=常數(shù)  
U(V)              
IL(A)              
 
 
 
   
圖2-5直流復(fù)勵發(fā)電機接線圖
     六、注意事項:
    1、直流電動機MG起動時,要注意須將R1調(diào)到最大,Rf1調(diào)到最小,先接通勵磁電源,觀察到勵磁電流If1為最大后,再接通電樞電源,使MG起動運轉(zhuǎn)。起動完畢,應(yīng)將R1調(diào)到最小。
    2、做外特性時,當電流超過0.4A時,R2中串聯(lián)的電阻調(diào)至零并用導(dǎo)線短接,以免電流過大引起變阻器損壞。
   七、實驗報告
    1、根據(jù)空載實驗數(shù)據(jù),作出空載特性曲線,由空載特性曲線計算出被試電機的飽和系數(shù)和剩磁電壓的百分數(shù)。
2、在同一坐標紙上繪出他勵、并勵和復(fù)勵發(fā)電機的三條外特性曲線。分別算出三種勵磁方式的電壓變化率:并分析差異原因。
    3、繪出他勵發(fā)電機調(diào)整特性曲線,分析在發(fā)電機轉(zhuǎn)速不變的條件下,為什么負載增加時,要保持端電壓不變,必須增加勵磁電流的原因。
   八、思考題
    1、并勵發(fā)電機不能建立電壓有哪些原因?
    2、在發(fā)電機一電動機組成的機組中,當發(fā)電機負載增加時,為什么機組的轉(zhuǎn)速會變低?為了保持發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n=nN,應(yīng)如何調(diào)節(jié)?

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