直流發(fā)電機實驗報告綜述

6/6直流發(fā)電機實驗報告綜述直流發(fā)電機實驗報告

學院：自動化學院

班級：0811202

小組：第2組

小組成員：董建功2012212840

陳志毅2012212778

徐家雄2012212632

覃樹2012213137

淳征2012213162

實驗時間：第八周周五5-8節(jié)

一、實驗?zāi)康?/p>

1、掌握用實驗方法測定直流發(fā)電機的各種運行特性，并根據(jù)所測得的運行特性評定該被試電機的有關(guān)性能。

2、通過實驗觀察并勵發(fā)電機的自勵過程和自勵條件。

二、預(yù)習要點

1、什么是發(fā)電機的運行特性？在求取直流發(fā)電機的特性曲線時，哪些物理量應(yīng)保持不變，哪些物理量應(yīng)測取。

2、做空載特性實驗時，勵磁電流為什么必須保持單方向調(diào)節(jié)？

3、并勵發(fā)電機的自勵條件有哪些？當發(fā)電機不能自勵時應(yīng)如何處理？

4、如何確定復(fù)勵發(fā)電機是積復(fù)勵還是差復(fù)勵？

三、實驗項目

1、他勵發(fā)電機實驗

（1）測空載特性保持n=nN使IL=0，測取U0=f（If）。

（2）測外特性保持n=nN使If=IfN，測取U=f（IL）。

（3）測調(diào)節(jié)特性保持n=nN使U=UN，測取If=f（IL）。

2、并勵發(fā)電機實驗

（1）觀察自勵過程

（2）測外特性保持n=nN使Rf2=常數(shù)，測取U=f（IL）。

3、復(fù)勵發(fā)電機實驗

積復(fù)勵發(fā)電機外特性保持n=nN使Rf2＝常數(shù)，測取U＝f（IL）。

四、實驗設(shè)備及掛件排列順序

1、實驗設(shè)備

序號型號名稱數(shù)量

1DD03導(dǎo)軌、測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表1臺

2DJ2

3校正直流測功機1臺

3DJ13直流復(fù)勵發(fā)電機1臺

4D31直流電壓、毫安、安培表2件

5D44可調(diào)電阻器、電容器1件

6D51波形測試及開關(guān)板1件7

D42

三相可調(diào)電阻器

1件

2、屏上掛件排列順序D31、D44、D31、D42、D51五、實驗方法1、他勵直流發(fā)電機

圖2－3直流他勵發(fā)電機接線圖

按圖2-3接線。圖中直流發(fā)電機G選用DJ13，其額定值PN＝100W，UN＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/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與G由聯(lián)軸器直接連接。開關(guān)S選用D51組件。Rf1選用D44的1800Ω變阻器，Rf2選用D42的900Ω變阻器，并采用分壓器接法。R1選用D44的180Ω變阻器。R2為發(fā)電機的負載電阻選用D42，采用串并聯(lián)接法（900Ω與900Ω電阻串聯(lián)加上900Ω與900Ω并聯(lián)），阻值為2250Ω。當負載電流大于0.4A時用并聯(lián)部分，而將串聯(lián)部分阻值調(diào)到最小并用導(dǎo)線短接。直流電流表和電壓表選用D31，并根據(jù)需要選擇合適的量程。電樞電源打開之前，應(yīng)先將電樞電源的調(diào)節(jié)旋鈕擰到最小。（1）測空載特性

1）斷開發(fā)電機G的負載開關(guān)S。將Rf2調(diào)至最大。

2）把R1調(diào)至最大，Rf1調(diào)至最小。先打開勵磁電源開關(guān)，再打開電樞電源開關(guān)，起動直流電動機MG。直流電動機MG的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合正向旋轉(zhuǎn)的要求。

Rf1

勵磁繞阻

A1

A3并勵繞組

Rf2

+－

220V勵磁電源If

If1A2

+－

220V

電樞電源R1

V1

A4

ILV2

S

R2

3）電動機MG正常啟動后，將電樞電源調(diào)至220V，并把R1減到最小。增大電阻Rf1，使發(fā)電機轉(zhuǎn)速上升到額定值（nN＝1600r/min），并在整個實驗過程中保持不變。

4）調(diào)節(jié)分壓電阻Rf2，使發(fā)電機的空載電壓達到U0＝1.2UN(240V)。

5）在保持額定轉(zhuǎn)速的條件下，從U0＝1.2UN開始，單方向調(diào)節(jié)分壓電阻Rf2，逐漸減小發(fā)電機的勵磁電流，測量發(fā)電機的空載電壓U0和勵磁電流If，直到If＝0（此時U0稱為發(fā)電機的剩磁電壓）。其中，U0＝UN和If＝0兩點必測，并在U0＝UN附近多測幾組數(shù)據(jù)。最后將數(shù)據(jù)記錄于表2-2中。

表2-2n=nN＝1600r/minIL=0

U0（V）2402182052001951701007042

If（mA）121928173695019120

（2）測外特性

1）把負載電阻R2調(diào)到最大值，合上負載開關(guān)S。

2）分別調(diào)節(jié)Rf1、Rf2和R2，使得IL＝IN，U＝UN，n=nN。此時發(fā)電機處于額定運行狀態(tài)，對應(yīng)的勵磁電流If稱為額定勵磁電流IfN。記錄IfN的大小。

3）在保持n=nN和If＝IfN不變的條件下，從IL＝IN開始，逐漸增大R2，測取發(fā)電機的電樞電壓U和電樞電流IL，直到空載為止（斷開開關(guān)S，此時IL=0）。共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表2-3中。

表2-3n＝nN＝1600r/minIf＝IfN＝111mA

U（V）206209212219223225231

IL（A）0.400.350.300.200.150.10

（3）測調(diào)整特性

1）調(diào)節(jié)分壓電阻Rf2，使發(fā)電機的空載電壓達到額定值。

2）把負載電阻R2調(diào)到最大值，合上負載開關(guān)S。在保持額定轉(zhuǎn)速與額定電壓的條件下，逐漸減小負載電阻R2，測取發(fā)電機的輸出電流IL和勵磁電流If，直到IL上升到額定值為止。共取6-7組數(shù)據(jù)記錄于表2-4中。

表2-4n=nN＝1600r/minU＝UN＝200V

IL（A）0.50.430.370.210.160.080

If（mA）103969281807470

2、并勵發(fā)電機實驗（1）觀察自勵過程

1）按實驗2-1六中注意事項2使電機MG停機，在斷電的條件下將發(fā)電機G的勵磁方式從他勵改為并勵，接線如圖2-4所示。Rf2選用D42的900Ω電阻兩只相串聯(lián)并調(diào)至最大阻值，斷開開關(guān)S。

2）先打開勵磁電源。然后在R1最大的情況下，再打開電樞電源。起動電動機，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n=nN，用直流電壓表量發(fā)電機是否有剩磁電壓，若無剩磁電壓，可將并勵繞組改接成他勵方式進行充磁。3）合上開關(guān)S，逐漸減小Rf2，觀察發(fā)電機電樞兩端的電壓，若電壓逐漸上升，說明滿足自勵條件。如果不能自勵建壓，將勵磁回路的兩個端頭對調(diào)聯(lián)接即可。

4）對應(yīng)著一定的勵磁電阻，逐步降低發(fā)電機轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機電壓隨之下降，直至電壓不能建立，此時的轉(zhuǎn)速即為臨界轉(zhuǎn)速。（2）測外特性

圖2－4直流并勵發(fā)電機接線圖

1）按圖2-4接線。調(diào)節(jié)負載電阻R2到最大,合上負載開關(guān)S。

2）調(diào)節(jié)電動機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1、發(fā)電機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf2和負載電阻R2，使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、輸出電壓和電流三者均達額定值，即n=nN，U=UN，IL=IN。3）保持此時Rf2的值和n=nN不變，逐次減小負載電流，直至IL=0，從額定到空載運行范圍內(nèi)每次測取發(fā)電機的電壓U和電流IL。4）共取6-7組數(shù)據(jù),記錄于表2-5中。

A2

+－

220V

電樞電源

R1

V1

A4

ILV2

S

A1

勵磁繞組

Rf1

+

－

220V勵磁電源If1Rf2

A3

R2

If

表2-5n＝nN＝1600r/minRf2＝常值U（V）200208224233240243248IL（A）0.5

0.4

0.3

0.19

0.15

0.10

3、復(fù)勵發(fā)電機實驗（1）積復(fù)勵和差復(fù)勵的判別

1）接線如圖2-5所示，Rf2選用D42的1800Ω阻值。C1、C2為串勵繞組。2）合上開關(guān)S1將串勵繞組短接，使發(fā)電機處于并勵狀態(tài)運行，按上述并勵發(fā)電機外特性試驗方法，調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電流IL=0.5IN。

3）打開短路開關(guān)S1,在保持發(fā)電機n,Rf2和R2不變的條件下,觀察發(fā)電機端電壓的變化,若此時電壓升高即為積復(fù)勵,若電壓降低則為差復(fù)勵。

圖2－5直流復(fù)勵發(fā)電機接線圖

4）如要把差復(fù)勵發(fā)電機改為積復(fù)勵,對調(diào)串勵繞組接線即可。（2）積復(fù)勵發(fā)電機的外特性

1）實驗方法與測取并勵發(fā)電機的外特性相同。先將發(fā)電機調(diào)到額定運行點，n=nN，U=UN，IL=IN。

2）保持此時的Rf2和n=nN不變，逐次減小發(fā)電機負載電流，直至IL=0。3）從額定負載到空載范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機的電壓U和電流IL，共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表2-6中。表2-6n＝nN＝1600r/minRf2＝常數(shù)

U（V）2001761501321168056IL（A）0

0.064

0.126

0.258

0.316

0.412

0.487

A2

+－

220V

電樞電源R1

V1

A4

ILV2

S

A1

Rf1

+

－

220V勵磁電源If1Rf2

A3

R2

串勵繞組

并勵繞組

C1C2

If

勵磁繞組

S1

五、注意事項

1、直流電動機MG起動時，要注意須將R1調(diào)到最大，Rf1調(diào)到最小，先接通勵磁電源，觀察到勵磁電流If1為最大后，接通電樞電源，MG起動運轉(zhuǎn)。起動完畢，應(yīng)將R1調(diào)到最小。

2、做外特性時，當電流超過0.4A時,R2中串聯(lián)的電阻調(diào)至零并用導(dǎo)線短接,以免電流過大引起變阻器損壞。六、實驗報告

1、根據(jù)空載實驗數(shù)據(jù),作出空載特性曲線,由空載特性曲線計算出被試電機的飽和系數(shù)和剩磁電壓的百分數(shù)。

2、在同一座標紙上繪出他勵、并勵和復(fù)勵發(fā)電機的三條外特性曲線。分別

算出三種勵磁方式的電壓變化率：

并分析差異原因。

3、繪出他勵發(fā)電機調(diào)整特性曲線，分析在發(fā)電機轉(zhuǎn)速不變的條件下，為什么負載增加時，要保持端電壓不變，必須增加勵磁電流的原因。

%100%0N

N

UUUU-=?

負載增加時，轉(zhuǎn)速（功率）傳感器感知轉(zhuǎn)速（功率）的變化，使原動機（汽輪機、水輪機、柴油機、汽油機）增加功率，保持轉(zhuǎn)速不變（頻率不變），使發(fā)電機組工作在新的功率工作點上。發(fā)電機轉(zhuǎn)速不變的條件下，負載增加時，由于有功功率的去磁作用，削弱原勵磁電流產(chǎn)生的磁場，使發(fā)電機的端電壓下降，要保持端電壓不變，就必須增加勵磁電流。

七、思考題

1、并勵發(fā)電機不能建立電壓有哪些原因？

答