直流發電機實驗

直流（liú）發（fā）電機實驗-實驗目的：
    1、掌握用實驗方法測定直流發電機的各種運行特性，並根據所測得（dé）的運（yùn）行特性評定該被測電機的有（yǒu）關性能。
    2、通過實驗觀察並勵發電機的自勵過（guò）程和自勵條件。
   二、預習要點：
    1、什（shí）麽是發電機（jī）的運行特性？在求取直流發電機的特性曲（qǔ）線時，哪些物理量應保持不（bú）變，哪些物理量應測取。
    2、做空載特性實驗時，勵磁電流為什麽必須保持單方向調節？
    3、並勵發電機（jī）的自勵條件有哪（nǎ）些？當發電（diàn）機不能（néng）自勵時應如何處理？
    4、如何確定複勵發電機是積複勵（lì）還是差複勵？
   三（sān）、直流發電機（jī）實驗（yàn）-實驗項目：
    1、他勵（lì）發電機實驗
   （1）測（cè）空載特性 保持n=n_N使I_L=0，測取U₀=f（I_f）。
   （2）測外特性 保持n=n_N使I_f=I_fN ，測取U=f（I_L）。
   （3）測調節特（tè）性 保持n=n_N使U=U_N，測取I_f=f（I_L）。
    2、並勵發電機（jī）實驗
   （1）觀察自勵過程
   （2）測外（wài）特性 保（bǎo）持n=n_N使R_f2=常數，測（cè）取U=f（I_L）。
    3、複勵發（fā）電機實（shí）驗
    積複勵發電機外特性 保持n=n_N使R_f2＝常數，測取U＝f（I_L）。
   四、實驗設備及掛件排列順序
    1、實驗設備

序號	型 號	名              稱	數 量
1	DQ03-1	導軌、旋轉（zhuǎn）編碼器（qì）及（jí）數顯轉速（sù）表	1 套
2	DQ19	校正直（zhí）流測（cè）功機	1 台
3	DQ07	直流複勵發電機	1 台
4	DQ22	直（zhí）流數字（zì）電壓、毫（háo）安、安（ān）培表	2 件
5	DQ29	可調（diào）電阻器、電容器	1 件
6	DQ31	波形測試及開關板	1 件
7	DQ27	三相可調電阻（zǔ）器	1 件

     DQ22、DQ29、DQ22、DQ27、DQ31
   五、實驗方法
    1、他勵直（zhí）流發電機
按圖（tú）2-3接線（xiàn）。圖中直流發電機G選用DQ07，其（qí）額定值P_N＝100W，U_N＝200V，I_N＝0.5A，n_N＝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由聯軸器直接連接。開（kāi）關S選用DQ31組件。R_f1選用DQ29的1800Ω變阻器，R_f2 選用DQ27的900Ω變阻器，並采用分壓器（qì）接法(分壓器（qì）接法見第一章相關部分（fèn）)。R₁選用DQ29的180Ω變（biàn）阻器。R₂為發電機的負載電阻選用DQ27，采用串並聯接法（900Ω與900Ω電阻串聯（lián）加（jiā）上900Ω與900Ω並聯），阻值為2250Ω。當負載電（diàn）流大於0.4 A時用並聯部分，而將串聯部分阻值調到最小並用導線短接。直流電流表、電壓表選用DQ22、並（bìng）選擇合適的量程（chéng）。
（1）測空載特性
    1）把發電機G的負載開關S打開，接通控製屏上（shàng）的勵磁電源開關，將R_f2調（diào）至使G勵（lì）磁電流最小的位置。
    2）使MG電樞串聯起動電阻R₁阻值最（zuì）大，R_f1阻值最（zuì）小。仍先接通控製屏下方左邊的勵磁電源開關，在觀察到MG的勵磁電流為最（zuì）大的條件下，再接通控（kòng）製屏下方（fāng）右邊的電樞電源開關，起動直流電動機MG，其旋轉方向應（yīng）符合正向旋轉的要求。

圖2-3直流他勵發電機接線圖
    3）電動機（jī）MG起動正常運轉後，將MG電樞串（chuàn）聯電（diàn）阻R₁調（diào）至（zhì）最小（xiǎo）值 ，將MG的電樞電源電壓調為220V，調節電動機磁場調（diào）節電（diàn）阻R_f1，使發電機轉速達（dá）額定值，並（bìng）在以（yǐ）後整個實驗過程中始終保持（chí）此（cǐ）額定轉速不變。
    4）調節發電機勵磁分壓電阻R_f2，使發電機空載電壓達U₀＝1.2U_N為止。
    5）在保持n=n_N＝1600r/min條（tiáo）件下，從U₀＝1.2U_N 開始，單方向調（diào）節分壓（yā）器電阻R_f2使發電機勵磁電（diàn）流逐次減小，每（měi）次測取發電機的空載電（diàn）壓U₀和勵磁電流I_f，直至I_f＝0（此時測（cè）得的電壓即（jí）為電機的剩磁電壓）。
    6）測取數據時U₀＝U_N和I_f＝0兩點必測，並在U₀＝U_N 附近測點應較（jiào）密。
    7）共測取7～8組數據（jù），記錄於表2-2中
表2-2           n=n_N＝1600r/min        I_L=0

U0（V）
If（mA）

    1）把發電機（jī）負載電阻R₂調到最大值，合上負載開關S。
    2）同時調（diào）節電（diàn）動（dòng）機的磁場調節電阻R_f1，發電（diàn）機的分（fèn）壓（yā）電阻R_f2 和負載電阻R₂使發電機的I_L＝I_N，U＝U_N，n=n_N，該（gāi）點（diǎn）為發電（diàn）機的額定運行點，其勵磁電流稱為額定勵磁電流I_fN，記錄該組數據。
    3）在保持n=n_N和I_f＝I_fN 不變的條件下（xià），逐次增加負載電（diàn）阻R₂，即減小發電機負載電流I_L，從額定負載到空載運行點範圍內，每次測取發電機的電壓U和電流I_L，直到空載（斷開開關S，此時（shí）I_L=0），共取6-7組數據，記錄於表2-3中。
表2-3     n＝n_N＝     r/min      I_f＝I_fN＝    mA

U（V）
IL（A）

    1）調節發電機（jī）的分壓電阻（zǔ）R_f2，保持n=n_N，使發電（diàn）機空載達（dá）額定電（diàn）壓。
    2）在（zài）保持發電（diàn）機n=n_N條件下，合上負載開關S，調節負載電阻R₂，逐次增加發電機輸出電流I_L，同時相應調節發（fā）電機勵（lì）磁電流I_f，使發電（diàn）機端電（diàn）壓保持額（é）定值U＝U_N。
    3）從發電機的空載至額定負載範圍（wéi）內每次測取發電機的輸（shū）出電流I_L和勵（lì）磁電（diàn）流I_f，共取5-6組數據記錄（lù）於表2-4中。
表2-4         n=n_N＝     r/min      U＝U_N＝     V

IL（A）
If（mA）

2、並勵發電機實驗                  
   （1）觀察自（zì）勵（lì）過程
    1）先切斷電樞電源，然後斷開勵磁（cí）電源使電機MG停機（jī），同時將啟（qǐ）動電阻調回最（zuì）大值，磁場調節電（diàn）阻調到最小值為下（xià）次啟（qǐ）動做好準備（bèi）。在斷（duàn）電的條件下將發電機G的勵磁方式從他勵改為並勵，接線（xiàn）如圖2-4所示。R_f2選用（yòng）DQ27的（de）900Ω電阻兩隻相串聯並調至最大阻值，打開開關S。
    2）先接通勵磁電源，然後啟動電樞（shū）電源，使電動機起動。調（diào）節電動機（jī）的轉速（sù），使發電機的（de）轉（zhuǎn）速（sù）n=n_N，用直流電壓表測量發電機是否有剩磁電壓，若無剩磁電壓，可將並勵繞組改接成他勵方式進行充磁。
    3）合上（shàng）開（kāi）關S逐漸減小R_f2，觀察發電機（jī）電樞兩端的電壓，若電壓（yā）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（chā）頭對調即可。
    4）對應著一（yī）定的勵磁電阻，逐步（bù）降低發電機轉速，使發電機電壓隨之下降，直（zhí）至電壓不能建立，此時的轉速即為臨界轉速。
   （2）測外特性
1）按圖2-4接（jiē）線。調節負載電阻R₂到（dào）最大,合上負載開關（guān）S。
2）調節電動機的磁場（chǎng）調節（jiē）電阻R_f1、發電機的磁場調節電阻R_f2和（hé）負載電阻R₂，使發電機的轉速、輸出電壓和電流三者均達額定值，即n=n_N，U=U_N，I_L=I_N。記錄此時的勵磁電流I_f值，即為額定（dìng）勵磁電流I_fN。
3）保持額定（dìng）值時的R_f2阻（zǔ）值（zhí）及n=n_N不變，逐次減小負載（zǎi），直至I_L=0，從額定到空載運行範圍內每次測取發電機的電壓U和電流I_L。
  4）共取6-7組數據,記錄於表2-5中。
表2-5       n＝n_N＝     r/min                             R_f2=常值

U（V）
IL（A）

 
圖2－4直流並勵發（fā）電機接線圖（tú）
     3、複勵發電機實驗（選做）
（1）積複勵和差複勵的判別
1）接線如圖2-5所示，R_f2選用DQ27的1800Ω阻值（zhí）。C₁、C₂為（wéi）串勵繞組。
    2）合上開關S₁將串勵繞組短接，使發電機處於並勵狀態運行（háng），按上述並勵發（fā）電機外特性試驗方法（fǎ），調節發電機輸出（chū）電流I_L=0.5I_N。
    3）打開短路開關S₁,在（zài）保持發電機n, R_f2 和（hé）R₂ 不變的條件下,觀察發電機端（duān）電壓的（de）變化,若此時電壓升高即（jí）為積複勵,若電壓降低則為差（chà）複勵。
4）如果想改變勵磁方式（積複（fù）勵、差複勵）隻要對調串勵繞組（zǔ）接線插頭C₁,C₂即可。
（2）積複勵發電機（jī）的外特（tè）性
    1）實驗方法與測取並勵發電機的（de）外特性相同。先將發電機（jī）調到額定運行點，n=n_N，U=U_N，I_L=I_N。記（jì）錄此時的勵磁（cí）電流I_f值，即（jí）為額定勵磁電流I_fN。
    2）保持此時的R_f2和n=n_N不變，逐次減小發電機負載電流，直至（zhì）I_L=0。
    3）從額定負載到空載範圍內（nèi），每次測（cè）取發電機的電壓U和電流I_L，共取6-7組數據，記錄於表2-6中（zhōng）。               
表2-6        n＝n_N＝      r/min           R_f2=常數  

U（V）
IL（A）

 
圖2-5直流複勵發電機接線圖（tú）
     六、注意事項：
    1、直流電動機MG起動（dòng）時，要注意須將R₁調到最大，R_f1調到最小，先接通勵（lì）磁電（diàn）源，觀察到勵磁電流I_f1為最大後，再接通（tōng）電樞電源，使MG起動運轉。起動完畢，應將R₁調到最小。
    2、做外特性時，當電流超過（guò）0.4A時,R₂中串聯的電阻調至零（líng）並用導線短接,以免電流過大引起變阻（zǔ）器損壞（huài）。
   七、實（shí）驗報告
    1、根據空載實驗數據,作出空（kōng）載特性曲線,由空載特性曲線計算（suàn）出被試電機的飽和係數和剩磁電壓的百分數。
2、在同一坐標紙上繪出他（tā）勵、並（bìng）勵和複勵發電機的三條（tiáo）外特性曲線（xiàn）。分別算（suàn）出三（sān）種勵磁方式的電壓變（biàn）化率：並分析（xī）差（chà）異原因。
    3、繪出他（tā）勵發電機調整特性曲線，分析（xī）在發電（diàn）機轉速不變的條件（jiàn）下（xià），為什（shí）麽負載增加時，要保持端電壓不變（biàn），必須增加勵磁電（diàn）流的原因。
   八、思考題
    1、並勵發電機不能建立電壓有哪些原因？
    2、在發電機一電動機（jī）組（zǔ）成的機組中，當（dāng）發電機負載增加時，為什麽機組的轉速會變低？為了保持發電機的轉速n=n_N，應如何（hé）調節？