1.8 实训

1.8.1 直流电动机的使用

1. 实训目的

1）认识在直流电机实训中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。

2）熟悉他励电动机的接线、起动、改变电机转向方法。

2. 实训项目

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）学会用伏安法测直流电机的电枢绕组的冷态电阻。

3）学会直流他励电动机的起动、调速及改变转向。

3. 实训说明及操作步骤

1）由实训指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实训的基本要求，安全操作和注意事项。

2）用伏安法测电枢的直流电阻。

① 按图1-46接线，电阻R用1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A表选用直流安培表，量程选用5A档。

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1/3和2/3周，同样测取U、I三组数据列于表1-2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1-2中。

取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值。表中：

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：

式中，R_aref为换算到基准工作温度时电枢绕组电阻（Ω）；R_a为电枢绕组的实际冷态电阻（Ω）；θ_ref为基准工作温度，对于E级绝缘为75℃；θ_a为实际冷态时电枢绕组的温度（℃）。

3）他励直流电动机的起动。

按图1-47接线。图中他励直流电动机M用DJ15，其额定功率P_N=185W，额定电压U_N=220V，额定电流I_N=1.2A，额定转速n_N=1600r/min，额定励磁电流I_fN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测功机使用，TG为测速发电机。A₁、A₂直流电流表选用200mA档，A₃、A₄直流电流表选用5A档。V₁、V₂直流电压表选用1000V档。他励直流电动机励磁回路串接的电阻R_f1=1800Ω（用900Ω+900Ω）。MG励磁回路串接的电阻R_f2=1800Ω（用900Ω+900Ω）。他励直流电动机的起动电阻R₁=180Ω（用90Ω+90Ω），MG的负载电阻R₂=2250Ω（用900Ω+900Ω+900Ω//900Ω）。接好线后，检查M、MG及TG之间是否用联轴器直接联接好。

他励直流电动机起动步骤：

① 检查按图1-47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、测功机MG的负载电阻R₂及MG的磁场回路电阻R_f2调到阻值最大位置，M的磁场调节电阻R_f1调到最小位置，断开开关S，并断开控制屏下方右边的励磁电源开关、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R_f2使I_f2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。

③M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220V。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的负载电流I_F改变，即直流电动机M的输出转矩T₂改变。

4）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R_f1，观察转速变化情况。

5）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。

4. 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R_f1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）他励直流电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源（与起动时的顺序相反）。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R_f1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。

5. 思考题

1）画出直流他励电动机电枢串电阻起动的接线图。说明电动机起动时，起动电阻R₁和磁场调节电阻R_f1应调到什么位置？为什么？

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？

3）用什么方法可以改变直流电动机的转向？

4）为什么要求直流他励电动机磁场回路的接线要牢靠？起动时电枢回路必须串联起动变阻器？

1.8.2 他励直流电动机的工作特性和机械特性

1. 实训目的

1）学会用实验方法测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。

2）掌握他励直流电动机的调速方法。

3）观察能耗制动过程。

2. 实训项目及操作步骤

1）测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。保持U=U_N和I_f=I_fN不变，测取n、T₂、η=f（I_a）、n=f（T₂）。

① 按图1-48接线。图中他励直流电动机M用DJ15，其额定功率P_N=185W，额定电压U_N=220V，额定电流I_N=1.2A，额定转速n_N=1600r/min，额定励磁电流I_fN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测功机使用，TG为测速发电机。A₁、A₂直流电流表选用200mA档，A₃、A₄直流电流表选用5A档。V₁、V₂直流电压表选用1000V档。他励直流电动机励磁回路串接的电阻R_f1=1800Ω（用900Ω+900Ω）。MG励磁回路串接的电阻R_f2=1800Ω（用900Ω+900Ω）。他励直流电动机的起动电阻R₁=180Ω（用90Ω+90Ω），MG的负载电阻R₂=2250Ω（用900Ω+900Ω+900Ω//900Ω）。D55-3为输出转矩（T₂），输出功率（P₂），转速n测量模板。接好线后，检查M、MG及TG之间是否用联轴器直接联接好。

② 将他励直流电动机M的磁场调节电阻R_f1调至最小值，电枢串联起动电阻R₁调至最大值，接通控制屏下边励磁电源开关、电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。

③ M起动正常后，将其电枢串联电阻R₁调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流I_f2为校正值（100mA），再调节其负载电阻R₂和电动机的磁场调节电阻R_f1，使电动机达到额定值：U=U_N，I=I_N，n=n_N，此时M的励磁电流I_f1即为额定励磁电流I_fN，并记录该值。负载电阻R₂和电动机的磁场调节电阻R_f1的调节方法：先将900Ω 串900Ω 的电阻调到零后，用导线将该串联部分短接，然后再慢慢调节900Ω//900Ω部分，同时慢慢增大R_f1，使I_f1减小，使电动机的磁通Φ减小，转速上升，直至达到额定值。

④保持U=U_N，I_f=I_fN，I_f2为校正值（100mA）不变的条件下，逐次减小电动机负载（增加R₂）。测取电动机电枢电流I_a，转速n和校正电机的负载电流I_F、电动机输出转矩T₂、输出功率P₂。共取数据9～10组，记录于表1-3中。

2）调速特性。

① 电枢回路串电阻（改变电枢电压U_a）调速。保持U=U_N、I_f=I_fN=常数，T₂=常数，测取n=f（U_a）。

a. 直流电动机M运行后，将电阻R₁调至零，I_f2调至校正值，再调节负载电阻R₂、电枢电压及磁场电阻R_f1，使M的U=U_N，I_a=0.5I_N，I_f=I_fN记下此时MG的I_F值。

b. 保持此时的I_F值（即T₂值）和I_f=I_fN不变，逐次增加R₁的阻值，降低电枢两端的电压U_a，使R₁从零调至最大值，每次测取电动机的端电压U_a，转速n和电枢电流I_a，记录于表1-4中。

②改变励磁电流调速。保持U=U_N，T₂=常数，测取n=f（I_f）。

a. 直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R₁和磁场调节电阻R_f1调至零，将MG的磁场调节电阻I_f2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=U_N，I=0.5I_N记下此时的I_F值。

b. 保持此时MG的I_F值（T₂值）和M的U=U_N不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n=1.3n_N，每次测取电动机的n、I_f和I_a，记录于表1-5中。

3）观察能耗制动过程。

① 按图1-49接线。能耗制动电阻R_B选用2250Ω（用900Ω+900Ω+900Ω//900Ω）。把M的R_f1调至零，使电动机的励磁电流最大。把M的电枢串联起动电阻R₁调至最大，把S₁合至电枢电源，合上控制屏下方励磁电源、电枢电源开关使电动机起动。

②运转正常后，将开关S₁合向中间位置，使电枢开路。由于电枢开路，电动机处于自由停机，记录停机时间。

③将R₁调回最大位置，重新起动电动机，待运转正常后，把S₁合向R_B端，记录停机时间。

④选择R_B不同的阻值，观察对停机时间的影响。

3. 思考题

1）他励电动机的转速特性n=f（I_a）为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？

2）当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？

3）当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？