实验四、直流发电机特性测定

整理为word格式 直流发电机的特性

直流发电机运行时，主要有四个主要物理量，即发电机转速 n 、发电机端电压 U 、电枢电流 I a （或输出电流 I ）和励磁电流 I f 。直流发电机的稳态特性主要有两条：一条是外特性，表征输出电压质量；一条是励磁调节用的调整特性。

一、他励直流发电机

1. 空载特性

当 n= n N 时， I a =0 ，励磁绕组加上励磁电压 U ，调节励磁电流 I f0 ，直流发电机的空载端电压 U 0 和励磁电流 I f0 关系，即为空载运行时特性曲线 U 0 =f( I f0 ) 。

空载特性可以通过空载实验来测定，发电机的转子由原动机拖动，转速 n 保持恒定，逐步调节励磁回路的电阻 R ，使励磁电流单方向增大测取 U 0 和 I f0 ，直到电枢电压 U

0 =1.25 U N ，然后单方向减少 R ，测取 U 0 及 I f0 ，取其各点的平均值 U 0 ，作出的特性曲线。

图2-7-1-1 直流发电机空载特性

由于电动势 E a 与磁通 Φ 成正比，所以空载特性曲线的形状与磁化曲线相似。空载特性不经过零点，即 I f0 =0 时，电枢绕组中仍有电动势 E r 存在，这主要是因为主磁极中有剩磁存在的缘故。通常为电机额定电压的 2%~4% 。因为空载特性表明的是直流电机磁路特性，所以对于并励和复励发电机空载特性也可以他励方式测取。

二、并励直流发电机

1. 并励直流发电机的自励过程与条件

并励直流发电机的励磁电流 I f 由发电机自身电压供给，不需要其他直流电源，应用方便，但是励磁绕组若不是先有了励磁电流 I f 建立磁场，发电机电压就无法产生。如何在一定条件下使并励直流发电机自励，即使其发电机电压建立并与励磁电流 I f 配合，达到所需要的数值,这种发电机自己建立电压的过程，称为自励过程。

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图2-7-1-2 并励直流发电机的自励建压过程

图2-7-1-2中的曲线l是发电机的空载特性曲线，即 U 0 =f( I f ) ；直线2是励磁回路的伏安特性曲线，即 R f I f = U f =f( I f ) ；其中 R f 是励磁绕组本身的电阻，伏安特性曲线是一条通过原点的直线。

1 实验二 直流电动机特性研究与测定

一.实验目的

1．掌握用实验方法测取直流电动机的工作特性和机械特性。

2．掌握直流电动机的调速方法。

二.预习要点

1．什么是直流电动机的工作特性和机械特性？

2．直流电动机调速原理是什么？

3．实验中，直流发电机的作用是什么？如何调到电动机的额定工作点？如何保证电动机励磁电流不变？

4．直流电动机调速时，如何保证负载转矩不变？

5．实验中，减小负载是指增大负载电阻值还是减小负载电阻值？负载电流是增加还是减小？

三.实验项目

1．直流电动机的工作特性和机械特性

保持U=UN 和If =IfN 不变，测取n、T2 、=f(Ia)及n=f(T2)。

2．直流电动机的调速

（1）改变电枢电压调速

保持U=UN 、If=IfN =常数，T2 =常数，测取n=f(Ua)。

（2）改变励磁电流调速

保持U=UN，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(If)。

四．实验设备及仪器

1．实验台主控制屏

2．电机导轨（NMEL-14C）

3．直流电机仪表、电源（NMEL-18）

4．电机起动箱（NMEL-09）

5．直流电压、毫安、安培表（NMCL-001）

6．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）

7．三相可调电阻1800Ω（NMEL-03）

8．转速、转矩、功率测量（NMEL-13C）

9．直流电动机M03

10．直流发电机M01

五．实验内容

1．测定直流电动机的工作特性和机械特性

实验线路如图2-1所示。

G：直流发电机M01，他励，PN=100W，

UN=200V，IN=0.5A，nN=1600r/min 图2-1 直流电动机特性测定实验接线图

M：直流电动机M03，他励，PN=185W，UN=220V，IN=1.1A，nN=1600r/min

§5-1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定

一、 实验目的

（1） 熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构

（2） 掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法

二、 实验原理

晶闸管直流直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。

在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压Uct，改变Ug的大小α即可改变控制角，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。实验系统的组成原理如图5-1所示。

1VLd三相电源输出AMAVGVT4VT1VT3VT5VT6VT2I1给定触发电路正桥功放UfG1K1G2K2G3K3G4K4G5K5G6K6励磁电源I2U2RUct

图5-1 晶闸管直流调速实验系统原理图

三、 实验内容

（1） 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R。

（2） 测定晶闸管直流调速系统主电路电感值L。

（3） 测定直流电机-直流发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD2。

（4） 测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td。

（5） 测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数CM。

（6） 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数TM。

（7） 测定晶闸管触发及整流装置特性Ud=f(Uct)。

（8） 测定测速发电机特性UTG=f(n)。

四、 实验仿真

晶闸管直流调速实验系统的原理如图5-1所示。该系统由给定信号、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。图5-2是采用面向电气原理图方法构成的晶闸管直流调速系统的仿真模型。下面介绍各部分建模与参数设置过程。

图5-2 晶闸管开环调速系统的仿真模型

1. 系统的建模和模型参数设置

系统的建模包括主电路的建模和控制电路的建模两部分。

（1） 主电路的建模和参数设置

由图5-2可见，开环直流调速系统的主电路由三相对称交流电压器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。由于同步脉冲触发器与晶闸管整流桥是不可分割的两个环节，通常作为一个组合体讨论，所以将触发器归到主电路进行建模。

直流他励电动机实验报告

一、实验目的：

1.了解直流电动机的基本构造和工作原理；

2.掌握直流电动机的性能、工作特性曲线和调速方法；

3.学会使用直流电动机进行工作效率和转速的测试。

二、实验器材：

1.直流电动机（他励电动机）；

2.电阻箱；

3.拖动机械负载；

4.直流电源；

5.电压表、电流表；

6.转速测量装置（如测速发电机、光电转速计等）。

三、实验过程：

1.将直流电源与直流电动机连接，并接入电阻箱和电流表，以调整电流大小；

2.将转速测量装置连接到电动机输出轴上，以测量电机的转速；

3.将拖动机械负载连接到电动机轴上，用于测试电机的负载特性；

4.分别调整电压大小和拖动负载，记录电动机的转速和电流值； 5.根据记录的数据，绘制电动机的负载特性曲线和转速-电压特性曲线；

6.计算电动机的工作效率。

四、实验结果：

1.负载特性曲线：将电动机的输出转矩与输出功率绘制在坐标系上，可得到负载特性曲线。该曲线表明了电动机在不同拖动负载下的性能特点，可以确定电动机的最大输出功率和最大输出转矩等参数。

2.转速-电压特性曲线：将电动机的输出转速与输入电压绘制在坐标系上，可得到转速-电压特性曲线。该曲线表明了电动机的转速与输入电压之间的关系，可以确定电动机的稳态转速及其与电压的关系。

五、实验讨论：

1.根据负载特性曲线，我们可以确定电动机的最大输出功率和最大输出转矩，从而评价电动机的性能优劣。

2.根据转速-电压特性曲线，我们可以了解电动机的稳态转速和转速与输入电压之间的关系，从而确定电动机的调速范围和调速方式。

3.通过工作效率的计算，我们可以评估电动机在工作时的能量转换效率，从而选择合适的电动机在实际生产中使用。

六、实验结论：

通过本次实验，我们深入了解了直流他励电动机的基本特性和工作原理，并通过实验数据的分析，掌握了电动机的调速方法和工作效率的计算。这些实验数据和分析结果对于工程应用和电机器械设计具有一定的参考价值，为后续的相关研究提供了基础。同时，通过实验的操作和数据处理，我们也提高了实验技能和科学研究能力。