实验一 他励直流电动机的起动与调速

上海开放大学

电气传动技术及应用

实验一 他励直流电动机的起动与调速

实验报告

分 校：_____ _____ 班 级：__________________ 学生姓名：__________________ 学 号：__________________

实验成绩：__________________ 批阅教师：__________________

实验日期 年 月 日

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实验一 他励直流电动机的起动与调速

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、实验项目

1、了解DD01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。

三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序

1、实验设备 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 型 号 DD03 DJ23 DJ15 D31 D42 D44 D51 D41 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、电容器 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

D31、D42、D41、D51、D31、D44 四、实验说明及操作步骤

1、由实验指导人员介绍DDSZ-1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

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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D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A表选用D31直流、毫安、安培表，量程选用5A档。开关S选用D51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。

（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1-1 室温 18 ℃ + 220V电枢电源-SARVM

序号 U（V） I（A） 2.38 1 2.28 2.1 1.98 2 1.71 1.58 1.42 3 1.34 1.16 0.1 0.15 0.2 R（ 平均）（Ω） Ra11=11.9 Ra12=11.4 Ra13=10.5 Ra21=13.2 Ra22=11.4 Ra23=10.5 Ra31=14.2 Ra32=13.1 Ra33=11.6 Ra3=13.0 Ra2=11.7 Ra1=11.3 Ra（Ω） Raref（Ω） 12 14.7 欢迎下载 2

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表中：

1 Ra1(Ra11Ra12Ra13)3

11Ra2(Ra21Ra22Ra23)Ra3(Ra31RA32Ra33)33（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。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：

RarefRa235ref235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）。 θref ——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、转速表量程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1000V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1.2A，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1600r/min，转速表选用1800r/min量程档。 （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D44挂件的1.3A的90Ω与90Ω串联电阻,磁场回路Rf1可选用D44挂件的0.41A的900Ω与900Ω串联电阻。 4、直流他励电动机的起动准备

按图2-2接线。图中直流他励电动机M用DJ15，其额定功率PN=185W，额定电压UN=220V，额定电流IN=1.2A,额定转速nN=1600r/min,额定励磁电流IfN＜0.16A。校正

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直流测功机MG作为测功机使用，TG为测速发电机。直流电流表选用D31。Rf1用D44的1800Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。Rf2选用D42的1800Ω阻值的变阻器。作为MG励磁回路串接的电阻。R1选用D44的180Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R2选用D41的90Ω电阻6只串联和D42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

If2A2Rf2并励绕组+励磁电源－220V

IfA1Rf1V2IFA4SR1IA3V1220V+电枢电源－ 图1－2 直流他励电动机接线图

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M及MG的励磁电流值，调节Rf2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起动后观察转速表指针偏转方向，应为正向偏转 ，若不正确，可拨动转速表上正、反向开关来纠正。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。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

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并磁绕阻—

电流IF 改变，即直流电动机M的输出转矩T2 改变（按不同的IF值，查对应于If2=100mA时的校正曲线T2=f(IF)，可得到M不同的输出转矩T2值）。 （5）调节他励电动机的转速

分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R1和励磁回路的调节电阻Rf1，观察转速变化情况。

（6）改变电动机的转向

将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。在断电情况下，将电枢（或励磁绕组）的两端接线对调后，再按他励电动机的起动步骤起动电动机，并观察电动机的转向及转速表指针偏转的方向。

五、注意事项

1、直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻Rf1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同时必须将电枢串联起动电阻R1调至最大,然后方可接通电枢电源。使电动机正常起动。起动后，将起动电阻R1调至零，使电机正常工作。

2、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值，励磁回路串联的电阻Rf1调回到最小值。给下次起动作好准备。

3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。

4、若要测量电动机的转矩T2 ，必须将校正直流测功机MG的励磁电流调整到校正值：100mA，以便从校正曲线中查出电动机M的输出转矩。

六、实验报告

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。

答：（1）直流仪表、转速表量程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。

（2）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1000V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1.2A，测量电枢电流的电表A3可选用直流

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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。

2、在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？

答：（1）在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路的调节电阻R1，电机的转速将减小。

（2）增大励磁回路的调节电阻，转速将上升。

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? 答：（1）直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器Rf1应调到最小位置，使得励磁回路的励磁电流If为额定电流IN，产生的磁通φ为额定磁通φN。 （2）若励磁回路断开造成失磁时,即励磁电流If =0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机负载较重，电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电动机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。

4、用什么方法可以改变直流电动机的转向？

答：将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。在断电情况下，将电枢（或励磁绕组）的两端接线对调后，再按他励电动机的起动步骤起动电动机，即可改变电动机的转向。

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