電機及電氣技術實驗裝置直流電機認識的實驗
一、實驗目的
1、學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。
2、認識在直流電機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等組件及使用方法。
3、熟悉他勵電動機(即并勵電動機按他勵方式)的接線、起動、改變電機轉向與調速的方法。
二、預習要點
1、如何正確選擇使用儀器儀表。特別是電壓表電流表的量程。
2、直流電動機起動時，為什么在電樞回路中需要串接起動變阻器? 不串接會產生什么嚴重后果?
3、直流電動機起動時，勵磁回路串接的磁場變阻器應調至什么位置? 為什么? 若勵磁回路斷開造成失磁時,會產生什么嚴重后果?
4、直流電動機調速及改變轉向的方法。
三、實驗項目
1、了解電源控制屏中的電樞電源、勵磁電源、校正直流測功機、變阻器、多量程直流電壓表、電流表及直流電動機的使用方法。
2、用伏安法測直流電動機和直流發電機的電樞繞組的冷態電阻。
3、直流他勵電動機的起動、調速及改變轉向。
四、實驗設備及控制屏上掛件排列順序
1、實驗設備
| 序 號 | 型 號 | 名 稱 | 數 量 |
| 1 | DQ03-1 | 導軌、旋轉編碼器及數顯轉速表 | 1 套 |
| 2 | DQ19 | 校正直流測功機 | 1 臺 |
| 3 | DQ09 | 直流他（并）勵電動機 | 1 臺 |
| 4 | DQ22 | 直流數字電壓、毫安、安培表 | 2 件 |
| 5 | DQ27 | 三相可調電阻器 | 1 件 |
| 6 | DQ29 | 可調電阻器、電容器 | 1 件 |
| 7 | DQ31 | 波形測試及開關板 | 1 件 |
DQ22、DQ27、DQ31、DQ22、DQ29
五、實驗說明及操作步驟
1、由實驗指導人員介紹電機及電氣技術實驗裝置各面板布置及使用方法，講解電機實驗的基本要求，安全操作和注意事項。
2、用伏安法測電樞的直流電阻
圖2-1 測電樞繞組直流電阻接線圖
（1）按圖2-1接線，電阻R用DQ29上1800Ω和180Ω串聯共1980Ω阻值并調至最大。A表選用DQ22上的直流安培表。開關S選用DQ31掛箱上的雙刀雙擲開關。
（2）經檢查無誤后接通電樞電源，并調至220V。調節R使電樞電流達到0.2A（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機旋轉，測量無法進行；如果此時電流太小，可能由于接觸電阻產生較大的誤差），迅速測取電機電樞兩端電壓U和電流I。將電機轉子分別旋轉三分之一和三分之二周，同樣測取U、I三組數據列于表2-1中。
（3）增大R使電流分別達到0.15A和0.1A，用同樣方法測取六組數據列于表2-1中。
取三次測量的平均值作為實際冷態電阻值
表2-1 室溫 ℃
| 序號 | U（V） | I（A） | R（ 平均）（Ω） | Ra（Ω） | Raref（Ω） | |
| 1 | Ra11= | Ra1= | ||||
| Ra12= | ||||||
| Ra13= | ||||||
| 2 | Ra21= |
Ra2= |
||||
| Ra22= | ||||||
| Ra23= | ||||||
| 3 | Ra31= | Ra3= | ||||
| Ra32= | ||||||
| Ra33= | ||||||
（4）計算基準工作溫度時的電樞電阻
由實驗直接測得電樞繞組電阻值，此值為實際冷態電阻值。冷態溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的電樞繞組電阻值：
式中Raref ——換算到基準工作溫度時電樞繞組電阻。（Ω）。
Ra——電樞繞組的實際冷態電阻。（Ω）。
θref ——基準工作溫度，對于E級絕緣為75 ℃。
θa——實際冷態時電樞繞組的溫度。（℃）
3、直流儀表、變阻器的選擇
直流儀表是根據電機的額定值和實驗中可能達到的最大值來選擇，變阻器根據實驗要求來選用，并按電流的大小選擇串聯、并聯或串并聯的接法。
（1）電壓表量程的選擇
如測量電動機兩端為220V的直流電壓，選用直流電壓表為300V量程檔（也可用自動量程檔）。
（2）電流表量程的選擇
因為直流并勵電動機的額定電流為1.1 A，測量電樞電流的電表A3可選用直流安培表的5A量程檔；額定勵磁電流小于0.16A，選用直流毫安表的200mA量程檔。
（3）變阻器的選擇
變阻器選用的原則是根據實驗中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定，電樞回路R1可選用DQ29掛件的1.3A的90Ω與90Ω串聯電阻,磁場回路Rf1可選用DQ29掛件的0.41A的900Ω與900Ω串聯電阻。
4、直流他勵電動機的起動準備
按圖2-2接線。圖中直流他勵電動機M用DQ09，其額定功率PN=185W，額定電壓UN=220V，額定電流IN=1.1 A,額定轉速nN=1500r/min,額定勵磁電流IfN＜0.16A。校正直流測功機MG作為測功機使用，RE為旋轉編碼器。直流電流表選用DQ22。Rf1用DQ29的1800Ω阻值作為直流他勵電動機勵磁回路串接的電阻。Rf2選用DQ27的1800Ω阻值的變阻器作為MG勵磁回路串接的電阻。R1選用DQ29的180Ω阻值作為直流他勵電動機的起動電阻，R2選用DQ27上的900Ω串900Ω加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值作為MG的負載電阻。 接好線后，檢查M、MG及旋轉編碼器RE之間是否用聯軸器直接聯接好。
圖2-2 直流他勵電動機接線圖
5、他勵直流電動機起動步驟
（1）檢查按圖2-2的接線是否正確，電表的極性、量程選擇是否正確，電動機勵磁回路接線是否牢固。然后，將電動機電樞串聯起動電阻R1、測功機MG的負載電阻R2、及MG的磁場回路電阻Rf2調到阻值最大位置，M的磁場調節電阻Rf1調到最小位置，斷開開關S，并確認斷開控制屏下方右邊的電樞電源開關，作好起動準備。
（2）開啟控制屏上的鑰匙開關，按下其上方的“啟動”按鈕，接通其下方左邊的勵磁電源開關，觀察M及MG的勵磁電流值，調節Rf2使If2 等于校正值（100mA）并保持不變，再接通控制屏右下方的電樞電源開關，使M起動。
（3）調節控制屏上電樞電源“電壓調節”旋鈕，使電動機電樞端電壓為220伏。減小起動電阻 R1阻值，直至短接。
（4）合上校正直流測功機MG的負載開關S，調節R2 阻值，使MG的負載電流IF 改變，即直流電動機M的輸出轉矩T2 改變（調不同的IF值，查對應于If2=100mA時的校正曲線表T2=f(IF)，可得到M不同的輸出轉矩T2值）。
（5）調節他勵電動機的轉速
分別改變串入電動機M電樞回路的調節電阻R1和勵磁回路的調節電阻Rf1，觀察轉速變化情況。
（6）改變電動機的轉向
將電樞串聯起動變阻器R1的阻值調回到最大值，先切斷控制屏上的電樞電源開關，然后切斷控制屏上的勵磁電源開關，使他勵電動機停機。在斷電情況下，將電樞（或勵磁繞組）的兩端接線對調后，再按他勵電動機的起動步驟起動電動機，并觀察電動機的轉向及轉速表顯示的轉速。
六、注意事項
1、直流他勵電動機起動時，須將勵磁回路串聯的電阻Rf1調至最小，先接通勵磁電源,使勵磁電流最大,同時必須將電樞串聯起動電阻R1調至最大,然后方可接通電樞電源。使電動機正常起動。起動后，將起動電阻R1調至零，使電機正常工作。
2、直流他勵電動機停機時，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵磁電源。同時必須將電樞串聯的起動電阻R1調回到最大值，勵磁回路串聯的電阻Rf1調回到最小值。給下次起動作好準備。
3、測量前注意儀表的量程、極性及其接法，是否符合要求。
4、若要測量電動機的轉矩T2 ，必須將校正直流測功機MG的勵磁電流調整到校正值：100mA，以便從校正曲線中查出電動機M的輸出轉矩。
七、實驗報告
1、畫出直流他勵電動機電樞串電阻起動的接線圖。說明電動機起動時，起動電阻R1和磁場調節電阻Rf1應調到什么位置?為什么?
2、在電動機輕載及額定負載時，增大電樞回路的調節電阻，電機的轉速如何變化？增大勵磁回路的調節電阻，轉速又如何變化？
3、用什么方法可以改變直流電動機的轉向？
4、在他勵直流電動機啟動時，為什么要先加勵磁電源后加電樞電源？
5、為什么要求直流他勵電動機磁場回路的接線要牢固？起動時電樞回路必須串聯起動變阻器？