电机学实验指导书(6)

实验五 直流发电机

一、实验目的

1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。

2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。

二、预习要点

1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。

2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？ 3、并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？ 4、如何确定复励发电机是积复励还是差复励？

三、实验项目

1、他励发电机实验

（1）测空载特性 保持n=nN使IL=0，测取U0=f（If）。 （2）测外特性 保持n=nN使If=IfN ，测取U=f（IL）。 （3）测调节特性 保持n=nN使U=UN，测取If=f（IL）。 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程

（2）测外特性 保持n=nN使Rf2=常数，测取U=f（IL）。 3、复励发电机实验

积复励发电机外特性 保持n=nN使Rf2＝常数，测取U＝f（IL）。

四、实验设备及挂件排列顺序

1、实验设备

序号 1 2 3

型 号 名 称 数 量 1 台 1 台 1 台 DD03 导轨、测速发电机及转速表 DJ23 DJ13 校正直流测功机 直流复励发电机 26

4 5 6 7

D31 D44 D51 D42 直流电压、毫安、安培表 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板 三相可调电阻器 2 件 1 件 1 件 1 件 五、实验方法 1、他励直流发电机

R1V2A2V1220V+电枢电源－R2ILA4SIf1A1Rf1励磁电源+220V－励磁绕阻Rf2A3If图5－1直流他励发电机接线图

按图5-1接线。图中直流发电机G选用DJ13，其额定值PN＝100W，UN＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/min。校正直流测功机MG作为G的原动机（按他励电动机接线）。MG、G及TG由联轴器直接连接。开关S选用D51组件。Rf1选用D44的1800Ω变阻器，Rf2 选用D42的900Ω变阻器，并采用分压器接法。R1选用D44的180Ω变阻器。R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。当负载电流大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。直流电流表、电压表选用D31、并选择合适的量程。 （1）测空载特性

1）把发电机G的负载开关S打开，接通控制屏上的励磁电源开关，将Rf2调至使G励磁电压最小的位置。

2）使MG电枢串联起动电阻R1阻值最大，Rf1阻值最小。仍先接通控制屏

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并励绕组下方左边的励磁电源开关，在观察到MG的励磁电流为最大的条件下，再接通控制屏下方右边的电枢电源开关，起动直流电动机MG，其旋转方向应符合正向旋转的要求。

3）电动机MG起动正常运转后，将MG电枢串联电阻R1调至最小值 ，将MG的电枢电源电压调为220V，调节电动机磁场调节电阻Rf1，使发电机转速达额定值，并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。

4）调节发电机励磁分压电阻Rf2，使发电机空载电压达U0＝1.2UN为止。 5）在保持n=nN＝1600r/min条件下，从U0＝1.2UN 开始，单方向调节分压器电阻Rf2使发电机励磁电流逐次减小，每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流If，直至If＝0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。

6）测取数据时U0＝UN和If＝0两点必测，并在U0＝UN 附近测点应较密。 7）共测取7～8组数据，记录于表5-1中 表5-1 n=nN＝1600r/min IL=0 U0（V） If（mA）

（2）测外特性

1）把发电机负载电阻R2调到最大值，合上负载开关S。

2）同时调节电动机的磁场调节电阻Rf1，发电机的分压电阻Rf2 和负载电阻R2使发电机的IL＝IN，U＝UN，n=nN，该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流IfN，记录该组数据。

3）在保持n=nN和If＝IfN 不变的条件下，逐次增加负载电阻R2，即减小发电机负载电流IL，从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U和电流IL，直到空载（断开开关S，此时IL=0），共取6-7组数据，记录于表5-2中。

表5-2 n＝nN＝ r/min If＝IfN＝ mA U（V） IL（A） （3）测调整特性

1）调节发电机的分压电阻Rf2，保持n=nN，使发电机空载达额定电压。 2）在保持发电机n=nN条件下，合上负载开关S，调节负载电阻R2，逐次增

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加发电机输出电流IL，同时相应调节发电机励磁电流If，使发电机端电压保持额定值U＝UN。

3）从发电机的空载至额定负载范围内每次测取发电机的输出电流IL和励磁电流If，共取5-6组数据记录于表5-3中。

表5-3 n=nN＝ r/min U＝UN＝ V IL（A） If（mA） 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程

1）按实验四中注意事项2使电机MG停机，在断电的条件下将发电机G的励磁方式从他励改为并励，接线如图5-2所示。Rf2选用D42的900Ω电阻两只相串联并调至最大阻值，打开开关S。

2）按实验四中注意事项1起动电动机，调节电动机的转速，使发电机的转速n=nN，用直流电压表量发电机是否有剩磁电压，若无剩磁电压，可将并励绕组改接成他励方式进行充磁。

3）合上开关S逐渐减小Rf2，观察发电机电枢两端的电压，若电压逐渐上升，说明满足自励条件。如果不能自励建压，将励磁回路的两个端头对调联接即可。 4）对应着一定的励磁电阻，逐步降低发电机转速，使发电机电压随之下降，直至电压不能建立，此时的转速即为临界转速。 （2）测外特性

+R1V2A2V1220V－电枢电源SR2ILA4If1A1Rf1+励磁电源220V－励磁绕组IfA3Rf2 图5－2直流并励发电机接线图

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1）按图5-2接线。调节负载电阻R2到最大,合上负载开关S。

2）调节电动机的磁场调节电阻Rf1、发电机的磁场调节电阻Rf2和负载电阻R2，使发电机的转速、输出电压和电流三者均达额定值，即n=nN，U=UN，IL=IN。 3）保持此时Rf2的值和n=nN不变，逐次减小负载，直至IL=0，从额定到空载运行范围内每次测取发电机的电压U和电流IL。 4）共取6-7组数据,记录于表5-4中。 表5-4 n＝nN＝ r/min Rf2＝常值 U（V） IL（A） 3、复励发电机实验 （1）积复励和差复励的判别

1）接线如图5-3所示，Rf2选用D42的1800Ω阻值。C1、C2为串励绕组。 2）合上开关S1将串励绕组短接，使发电机处于并励状态运行，按上述并励发电机外特性试验方法，调节发电机输出电流IL=0.5IN。

3）打开短路开关S1,在保持发电机n, Rf2 和R2 不变的条件下,观察发电机端电压的变化,若此时电压升高即为积复励,若电压降低则为差复励。

R1A2V1220V+电枢电源－S　S1If1A1Rf1+励磁电源220V－励磁绕组IfA3并励绕组Rf2C1串励绕组C2V2ILA4 R2图5－3直流复励发电机接线图

4）如要把差复励发电机改为积复励 ,对调串励绕组接线即可。 （2）积复励发电机的外特性

1）实验方法与测取并励发电机的外特性相同。先将发电机调到额定运行点，n=nN，U=UN，IL=IN。

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