（二）并励发电机1、观察自励过程（1）检查剩磁：并励发电机是依靠电机内部剩磁自励而建立电压的，有无剩磁是能否自励的必要条件。步骤是先打开K2、K3合上Kl，用电压表测量发电机是否有剩磁电压，如无剩磁电压，则将K2倒向“他励”位置对电机充磁。（2）绕组连接：调节发电机励磁绕组串联电阻Rr到最大值，将K2倒向“并励”位置，逐步减小R，观察电枢两端电压，如电压上升则说明发电机励磁绕组产生的磁通与剩磁方向相同。反之，如电压下降，则说明发电机励磁绕组产生的磁通与剩磁方向相反，应将开关K2打开，调换发电机励磁绕组极性（注意，不可在K2未打开就带电操作），或改变发电机旋转方向，但两者不能同时改变，如果满足上述两个条件，当励磁回路总电阻小于临界电阻，并且电刷接触情况良好，就能够建立起稳定电压，对应着一定的励磁电阻，逐步降低转速，发电机电压随之下降，直至电压不能建立，此时转速即为临界转速。2、外特性将开关K3打开，按照“他励”发电机类似的操作方法将发电机电压调到额定值左右，合上K逐步增大发电机负载（增加灯泡），使n=nN,U=UN,I-In保持此时的Re及n=nN不变。逐次减小负载（减少灯泡数量），直到=0，每次记下负载电压U与电流I，共读取57组数据（包括空载时U），记录于表1-4中。转/分R=常数表 1-4n=nv=U（伏）［(安)五、实验报告1、根据空载实验数据，做出空载特性曲线。2、在同一坐标上绘制出他励、并励发电机的外特性曲线，分别计算两种励磁方式时的电压变化Uo-U×100%，并讨论差异的原因。率Au=UN3、绘出他励发电机的调节特性曲线，分析负载增加时，要保持端电压不变必须增加励磁的原因。6
6 （二）并励发电机 1、观察自励过程 （1）检查剩磁：并励发电机是依靠电机内部剩磁自励而建立电压的，有无剩磁是能否自励的必 要条件。步骤是先打开 K2、K3 合上 K1，用电压表测量发电机是否有剩磁电压，如无剩磁电压，则 将 K2 倒向“他励”位置对电机充磁。 （2）绕组连接：调节发电机励磁绕组串联电阻 Rf到最大值，将 K2 倒向“并励”位置，逐步减 小 Rf，观察电枢两端电压，如电压上升则说明发电机励磁绕组产生的磁通与剩磁方向相同。反之， 如电压下降，则说明发电机励磁绕组产生的磁通与剩磁方向相反，应将开关 K2 打开，调换发电机励 磁绕组极性（注意，不可在 K2 未打开就带电操作），或改变发电机旋转方向，但两者不能同时改变。 如果满足上述两个条件，当励磁回路总电阻小于临界电阻，并且电刷接触情况良好，就能够建 立起稳定电压，对应着一定的励磁电阻，逐步降低转速，发电机电压随之下降，直至电压不能建立， 此时转速即为临界转速。 2、外特性 将开关 K3 打开，按照“他励”发电机类似的操作方法将发电机电压调到额定值左右，合上 K3 逐步增大发电机负载（增加灯泡），使 n=nN,U=UN,I=IN,保持此时的 Rf及 n=nN 不变。逐次减小负载（减 少灯泡数量），直到 I=0，每次记下负载电压 U 与电流 I，共读取 5～7 组数据（包括空载时 U0），记 录于表 1-4 中。 表 1-4 n=nN= 转/分 Rf=常数 U（伏） I（安） 五、实验报告 1、根据空载实验数据，做出空载特性曲线。 2、在同一坐标上绘制出他励、并励发电机的外特性曲线，分别计算两种励磁方式时的电压变化 率 0 100% − = N N U U U u ，并讨论差异的原因。 3、绘出他励发电机的调节特性曲线，分析负载增加时，要保持端电压不变必须增加励磁的原因
实验二并励直流电动机的工作特性与调速性能的测定一、实验目的学习用实验方法求直流电动机的工作特性，并了解直流电动机的调速方法。二、实验内容1、在额定电压与额定励磁电流的条件下，测定直流电动机的工作特性*2、在负载基本不变的情况下，分别改变电枢回路电阻R和电枢电压U与励磁电流I的大小测量直流电动机的转速。三、实验线路及操作步骤1、做电机的负载实验（1）按图2-1接好线后，Rn调到最小位置、Rz调到最大位置、Ri=0，合上电源开关Ki，空载起动直流电动机ZD。调节Rn，使n=nN，调节Rz使发电机建立正常电压，在保持电动机端电压U=UN及n=nN的条件下，逐步增加发电机负载电流，使电动机的负载增加，直到电动机输入电流达到额定电流为止，该点即为电动机的额定运行点（即U=UN、I-IN、n=nN），而此时的励磁电流即为电动机的额定励磁电流In=lN（2）做直流电动机的负载实验，在U=UN、In=In及Iz不变的条件下，逐步减小发电机输出电流（减小灯泡数量），直到Ir=0为止，每次记下电动机的电枢电流Ia与转速n，共读取5～7组数据（包括额定点），记录于表2-1中伏U=Uk=安表 2-1In=Irn =I(安）n（转/分）7
7 实验二 并励直流电动机的工作特性与调速性能的测定 一、实验目的 学习用实验方法求直流电动机的工作特性，并了解直流电动机的调速方法。 二、实验内容 1、在额定电压与额定励磁电流的条件下，测定直流电动机的工作特性。 *2、在负载基本不变的情况下，分别改变电枢回路电阻 R2 和电枢电压 U 与励磁电流 If的大小， 测量直流电动机的转速。 三、实验线路及操作步骤 1、做电机的负载实验 （1）按图 2-1 接好线后，Rf1 调到最小位置、Rf2 调到最大位置、R1=0，合上电源开关 K1，空载 起动直流电动机 ZD。调节 Rf1,使 n=nN，调节 Rf2 使发电机建立正常电压，在保持电动机端电压 U=UN 及 n=nN 的条件下，逐步增加发电机负载电流，使电动机的负载增加，直到电动机输入电流达到额定 电流为止，该点即为电动机的额定运行点（即 U=UN、I=IN、n=nN），而此时的励磁电流即为电动机 的额定励磁电流 If1=IfN. （2）做直流电动机的负载实验，在 U=UN、If1=Ifn 及 If2 不变的条件下，逐步减小发电机输出电 流（减小灯泡数量），直到 IF=0 为止，每次记下电动机的电枢电流 Ia与转速 n，共读取 5～7 组数据 （包括额定点），记录于表 2-1 中 表 2-1 U=UN= 伏 If1=IfN = 安 Ia（安） n（转/分）
图21并励电动机接线图*2.改变电动机电枢回路电阻Ri的调速方法实验线路如图2-1所示。（1）起动直流电动机。实验条件为U=UN，In=IN,在调速过程中电动机带一个恒转矩的负载。将电源电压和电动机的励磁电流均调到额定值。为使发电机能等效于一个恒转矩负载，设法在整个调速过程中保持发电机的励磁电流与电枢电流均不变，具体操作如下：合上K2调节R使发电机励
8 *2.改变电动机电枢回路电阻 R1 的调速方法 实验线路如图 2-1 所示。 （1）起动直流电动机。实验条件为 U=UN，If1=IfN,在调速过程中电动机带一个恒转矩的负载。 将电源电压和电动机的励磁电流均调到额定值。为使发电机能等效于一个恒转矩负载，设法在整个 调速过程中保持发电机的励磁电流与电枢电流均不变，具体操作如下：合上 K2 调节 Rf2 使发电机励
磁电流等于额定值，再合上K3，并调节发电机的负载电阻R2（灯泡数量），选择发电机的负载电流为一恒定值（0.5IN）。（2）将电机电枢回路电阻Ri从零开始逐渐增大，当Ri变化时，转速会发生变化，使发电机的感应电势发生变化，所以这时必须调节一下R2，才能使IF仍维持为原先的数值（0.5IN）。测量转速n，将所串电阻Ri与对应的转速n分别记录于表2-2中，测5组数据即可。表2-2R(欧）n（转/分）（由于转速变化时发电机的空载转矩不可能为一常数，所以电动机的负载严格说来还不是一个恒转矩负载）*3电动机改变电压的调速方法实验电路参照图2-1（1）空载起动直流电动机，实验条件保持为：Ini=IN;电枢回路不串电阻，即Ri=0：电动机带一个恒转矩负载，办法如上面所述。（2）调节电源电压。电压从额定值往下调节，测量电枢电压U及转速n并将测量结果记录于表2-3中，测5组数据即可。表 2-3U（伏）n（转/分）*4电动机改变励磁电流的调速方法实验线路参照图2-1（1）空载起动直流电动机，实验条件保持为：U=UN：Ri=O：带恒定转矩负载，办法如前所述。（2）调节直流电动机的励磁电流In(调节Ra)。当Rn由小变大时，In有大变小，测量励磁电流与对应的转速，将测量结果记录于表2-4中，测5组数据即可。注意电机最高转速不要超过1.2nN表2-4In (安)n（转/分）9
9 磁电流等于额定值，再合上 K3，并调节发电机的负载电阻 R2（灯泡数量），选择发电机的负载电流 为一恒定值（0.5IN）。 （2）将电机电枢回路电阻 R1 从零开始逐渐增大，当 R1 变化时，转速会发生变化，使发电机的感 应电势发生变化，所以这时必须调节一下 R2，才能使 IF仍维持为原先的数值（0.5IN）。测量转速 n， 将所串电阻 R1 与对应的转速 n 分别记录于表 2-2 中，测 5 组数据即可。 表 2-2 R1（欧） n（转/分） （由于转速变化时发电机的空载转矩不可能为一常数，所以电动机的负载严格说来还不是一个 恒转矩负载） *3 电动机改变电压的调速方法 实验电路参照图 2-1 （1）空载起动直流电动机，实验条件保持为：If1=IfN;电枢回路不串电阻，即 R1=0；电动机带一 个恒转矩负载，办法如上面所述。 （2）调节电源电压。电压从额定值往下调节，测量电枢电压 U 及转速 n,并将测量结果记录于表 2-3 中，测 5 组数据即可。 表 2-3 U（伏） n（转/分） *4 电动机改变励磁电流的调速方法 实验线路参照图 2-1 （1）空载起动直流电动机，实验条件保持为：U=UN；R1=0；带恒定转矩负载，办法如前所述。 （2）调节直流电动机的励磁电流 If1(调节 Rf1)。当 Rf1 由小变大时，If1 有大变小，测量励磁电流 与对应的转速，将测量结果记录于表 2-4 中，测 5 组数据即可。注意电机最高转速不要超过 1.2nN。 表 2-4 If1（安） n（转/分）
四实验报告1、根据实验数据绘出并励直流电动机的工作特性曲线：n=f(la);M=f(la);n=f(I)。2、说明：本实验中直流电动机的负载可以是直流发电机，也可以是涡流闸、测功器等。如果利用后两种设备测量，则电动机的输出转矩M可以直接读到，如果用直流发电机测电动机的工作特性时，需要进行一定的计算，下面以图2-1实验线路为例，对如何求取工作特性作一些说明。（1）电动机的电枢回路电阻R。由实验室给出，如果没有给出，则需要测量，并折合为75℃时的值。234.5+75Ra75c=Raot234.5+0其中为环境温度。（2）如果不知道电动机的空载损耗曲线P。=f(n)，则需求出Po，由于电动机从空载到满载速度变化不是很大，所以可以近似地认为空载损耗P。不变。P。可这样求得：直流电动机起动后，电动机加额定电压U与额定励磁电流Irs，发电机也加额定励磁电流，但空载，由于同轴的两台电机容量、体积差不多，所以，可以近似地认为他们的空载损耗相等，且是常数。电动机的输入功率近似于两台电机的空载损耗之和。（因这时电动机的铜耗很小，可以不计）。即pi=Pop+por=2P（其中pan、Por分别为电动机和发电机的空载损耗，P.为平均损耗)。所以,LUNIP=2（3）电动机的输出功率P2可以根据输入功率P.减去电动机的全部损耗求得，其中P=UI.（这里已不考虑励磁铜耗），全部损耗：Zp=Pona +Po= Rarsc I+Po（4）电动机的电磁转矩为M= Pn- P_Pam ×60Q2m工作特性的各点可表列计算如下10
10 四 实验报告 1、根据实验数据绘出并励直流电动机的工作特性曲线：n=f(Ia);M=f(Ia);η= f(Ia)。 2、说明：本实验中直流电动机的负载可以是直流发电机，也可以是涡流闸、测功器等。如果利 用后两种设备测量，则电动机的输出转矩 M2 可以直接读到，如果用直流发电机测电动机的工作特性 时，需要进行一定的计算，下面以图 2-1 实验线路为例，对如何求取工作特性作一些说明。 （1）电动机的电枢回路电阻 Ra由实验室给出，如果没有给出，则需要测量，并折合为 75℃时 的值。 Ra75℃= + + 234.5 234.5 75 Raθ℃ 其中θ为环境温度。 （2）如果不知道电动机的空载损耗曲线 P0=f(n)，则需求出 P0，由于电动机从空载到满载速度 变化不是很大，所以可以近似地认为空载损耗 P0 不变。 P0 可这样求得：直流电动机起动后，电动机加额定电压 U 与额定励磁电流 IfN，发电机也加额定 励磁电流，但空载，由于同轴的两台电机容量、体积差不多，所以，可以近似地认为他们的空载损 耗相等，且是常数。电动机的输入功率近似于两台电机的空载损耗之和。（因这时电动机的铜耗很小， 可以不计）。即 p1=poD+ pOF=2PO(其中 poD、 pOF 分别为电动机和发电机的空载损耗，P0 为平均损耗)。所 以， N a P U I 2 1 0 = （3）电动机的输出功率 P2 可以根据输入功率 P1 减去电动机的全部损耗求得，其中 P1=UNIa(这里 已不考虑励磁铜耗)，全部损耗： p = pcna + p0 = Ra75℃ 0 2 I a + p （4）电动机的电磁转矩为 60 2 1 − = = n p P P M m cna 工作特性的各点可表列计算如下：