直線DC他勵電機在各種運行狀態(tài)下的機械特性
一、 實驗目的
理解和測量他勵直線DC電機在各種運行狀態(tài)的機械特性
二、 預習要點
1、改變他勵直線DC電機機械特性有哪些方法？
2、他勵直線DC電機在什么現(xiàn)象下，從電機運行狀態(tài)進入回饋限限制動作作狀態(tài)？他勵直線DC電機回饋限限制動作作時，能量傳遞關系，電動勢平衡方程式及機械特性又是什么現(xiàn)象？
3、他勵直線DC電機反接限限制動作作時，能量傳遞關系，電動勢平衡方程式及機械特性。
三、實驗項目
1、電動及回饋限限制動作作狀態(tài)下的機械特性
2、電動及反接限限制動作作狀態(tài)下的機械特性
3、能耗限限制動作作狀態(tài)下的機械特性
四、實驗方法
1、實驗設備

序 號	型 號	名 稱	數(shù) 量
1	DQ03-1	導軌、光電測速系統(tǒng)及轉(zhuǎn)動速度表	1件
2	DQ09	直線DC并（他）勵電機	1件
3	DQ19	校正直線DC測功機	1件
4	DQ22	直線DC數(shù)字電壓（V）、mA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	1件
8	DQ31C	熔斷器及開關板	1件

2、屏上掛式模塊件排列順序
DQ22、DQ27、DQ26、DQ22、DQ29、DQ31C





圖 4-1他勵直線DC電機機械特性測量接線圖
按圖4-1接線，圖中M用編號為DQ09的直線DC并（他）勵電機(接成他勵方法)，MG用編號為DQ19的校正直線DC測功機，直線DC電壓（V）表V₁、V₂的測量范圍為300V，直線DC電流（A）表A₁、A₃的測量范圍為200mA，A₂、A₄的測量范圍為5A。R₁、R₂、R₃、及R₄依不一樣的實驗而選不一樣的阻值。
3、R₂=0時電動及回饋限限制動作作狀態(tài)下的機械特性
（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2340Ω阻值。
（2）R₁阻值置最小位置，R₂、R₃及R₄阻值置最大位置。開關S₁、S₂選用控制屏上相應開關，并將S₁合向1電源端，S₂合向2'短接端(見圖4-1)。
（3）開機時需查驗控制屏下方左、右兩邊的"勵磁電源"開關及"電樞電源"開關全部須在斷開的位置，然后按次序先開啟控制屏上的"電源總開關"（空氣開關），再按下"啟動"按鈕，隨后接通"勵磁電源"開關，最后查驗R₂阻值確在最大位置時接通"電樞電源"開關，使他勵直線DC電機M起動運行。調(diào)動"電樞電源"電壓（V）為 220V；調(diào)動R₂阻值至零位置，調(diào)動R₃阻值，使電流（A）表A₃為100mA。
（4）調(diào)動電機M的磁場調(diào)動電阻R₁阻值，和電機MG 的負載電阻R₄阻值(先調(diào)動DQ27上1800Ω阻值，調(diào)至最小后應用實驗連接線短接)。使電機M的n=n_N=1500r/min，I_N=I_f+I_a=1.2A。此時他勵直線DC電機的勵磁電流（A）I_f為規(guī)格限定勵磁電流（A）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(拆掉開關S₂的2'上的短接線)，測取電機M在規(guī)格限定負載至空載界限的n、I_a，共取8-9組數(shù)值記錄于表4-1中。
（5）在確定S₂上短接線仍拆掉的現(xiàn)象下，把R₄調(diào)至零值位置(其中DQ27上1800Ω阻值調(diào)至零值后用實驗連接線短接)，再減小R₃阻值，使MG的空載電壓（V）與電樞電源電壓（V）值接近相等 (在開關S₂兩端測)，并而且極性相同，把開關S₂合向1^'端。
（6）保持電樞電源電壓（V）U=U_N=220V，I_f=I_fN，調(diào)動R₃阻值，使阻值多加，電機轉(zhuǎn)動速度升高，當A₂表的電流（A）值為0A時，此時電機轉(zhuǎn)動速度為理想空載轉(zhuǎn)動速度，繼續(xù)多加R₃阻值，使電機進入第二象限回饋限限制動作作狀態(tài)運行直至轉(zhuǎn)動速度約為1900 r/min，測取M的n、I_a。共取8～9組數(shù)值記錄于表4-2中。
（7）停機（先關斷"電樞電源"開關，再關斷"勵磁電源"開關， 并將開關S₂合向到2'端）。
表4-1 U_N=220V I_fN= mA

Ia（A）
n（r/min）

表4-2 U_N=220V I_fN= mA

Ia（A）
n（r/min）

4、R₂=300Ω時的電動運行及反接限限制動作作狀態(tài)下的機械特性
(1) 在保證斷電條件下，改接圖4-1，R₁阻值不變，R₂用DQ27的900Ω與900Ω并聯(lián)并用萬用表調(diào)定在300Ω，R₃用DQ27的1800Ω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MG電樞的二個插頭對調(diào)，R₁ 、R₃置最小值，R₂置300Ω阻值， R₄置最大值。
(3) 先接通"勵磁電源"，再接通"電樞電源"，使電機M 起動運行，調(diào)動R₃阻值，使電流（A）表A₃為100mA并保持，在S₂兩端測量測功機MG的空載電壓（V）是否和"電樞電源"的電壓（V）極性相反，若極性相反，查驗R₄阻值確在最大位置時可把S₂合向1'端。
(4) 保持"電樞電源"輸出電壓（V）U=U_N=220V，I_f=I_fN不變，逐漸減小R₄阻值（先減小DQ27上1800Ω阻值，調(diào)至零值后用實驗連接線短接），使電機減慢速度直至為零。繼續(xù)減小R₄阻值，使電機進入"反向"旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動速度在反方向上逐漸上升，此時電機在電勢反接限限制動作作狀態(tài)運行，直至電機M的I_a=0.8I_aN，測取電機在1、4象限的n、I_a，共取12～13 組數(shù)值記錄于表4-3中。
(5) 停機( 必須記住先關斷"電樞電源"，而后關斷"勵磁電源"的次序，并隨手將S₂合向到2'端)。
表4-3 U_N=220V I_fN= mA R₂=300Ω

Ia（A）

n（r/min）

5、能耗限限制動作作狀態(tài)下的機械特性
(1)圖4-1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，在反接限限制動作作基礎上把電機MG電樞的二個插頭對調(diào)回來。
(2)S₁合向2短接端，R₁置最大位置，R₃置最小值位置，R₄先調(diào)定為180Ω阻值，S₂合向1'端。
(3)先接通"勵磁電源"，再接通"電樞電源"，使校正直線DC測功機MG起動運行，調(diào)動"電樞電源"電壓（V）為220V，調(diào)動R₁使電機M的I_f=I_fN，調(diào)動R₃使電機MG勵磁電流（A）為100mA，繼續(xù)減少R₄阻值使電機M的能耗限限制動作作電流（A） I_a=0.8I_aN, 然后逐次多加R₄阻值，其間測取M的I_a、n，共取8-9組數(shù)值記錄于表4-4中。
(4)把R₂調(diào)定在90Ω阻值，重復上述實驗實操步驟(2)、(3)，測取M的I_a、n，共取5-7組數(shù)值記錄于表4-5中。
當忽略不變損耗時，可近似認為電機軸上的輸出轉(zhuǎn)矩等于電機的電磁轉(zhuǎn)矩T=C_MΦI_a，他勵電機在磁通Φ不變的現(xiàn)象下，其機械特性可以由彎彎曲線n＝f(I_a)來描述。
表4-4 R₂=180Ω I_fN= mA

Ia（A）
n（r/min）

表4-5 R₂=90Ω I_fN= mA

Ia（A）
n（r/min）

五、實驗報告
按照實驗數(shù)值，測繪制作他勵直線DC電機運行在第一、第二、第四象限的電動和限限制動作作狀態(tài)及能耗限限制動作作狀態(tài)下的機械特性n=f(I_a)(用同一座標紙繪出)。
六、思考題
1、回饋限限制動作作實驗中，如何判別電機運行在理想空載點？
2、直線DC電機從第一象限運行到第二象限轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向不變，試問電磁轉(zhuǎn)矩的方向是否也不變？為什么？
3、直線DC電機從第一象限運行到第四象限，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？