電機及電氣技術實驗裝置直流發電機的實驗
一、實驗目的
1、電機及電氣技術實驗裝置直流發電機的實驗是掌握用實驗方法測定直流發電機的各種運行特性，并根據所測得的運行特性評定該被測電機的有關性能。
2、通過電機及電氣技術實驗裝置直流發電機的實驗觀察并勵發電機的自勵過程和自勵條件。
二、預習要點
1、什么是發電機的運行特性？在求取直流發電機的特性曲線時，哪些物理量應保持不變，哪些物理量應測取。
2、做空載特性實驗時，勵磁電流為什么必須保持單方向調節？
3、并勵發電機的自勵條件有哪些？當發電機不能自勵時應如何處理？
4、如何確定復勵發電機是積復勵還是差復勵？
三、實驗項目
1、他勵發電機實驗
（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）測調節特性 保持n=nN使U=UN，測取If=f（IL）。
2、并勵發電機實驗
（1）觀察自勵過程
（2）測外特性 保持n=nN使Rf2=常數，測取U=f（IL）。
3、復勵發電機實驗
積復勵發電機外特性 保持n=nN使Rf2＝常數，測取U＝f（IL）。
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、旋轉編碼器及數顯轉速表 | 1 套 |
| 2 | DQ19 | 校正直流測功機 | 1 臺 |
| 3 | DQ07 | 直流復勵發電機 | 1 臺 |
| 4 | DQ22 | 直流數字電壓、毫安、安培表 | 2 件 |
| 5 | DQ29 | 可調電阻器、電容器 | 1 件 |
| 6 | DQ31 | 波形測試及開關板 | 1 件 |
| 7 | DQ27 | 三相可調電阻器 | 1 件 |
DQ22、DQ29、DQ22、DQ27、DQ31
五、實驗方法
1、他勵直流發電機
按圖2-3接線。圖中直流發電機G選用DQ07，其額定值PN＝100W，UN＝200V，IN＝0.5A，nN＝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。開關S選用DQ31組件。Rf1選用DQ29的1800Ω變阻器，Rf2 選用DQ27的900Ω變阻器，并采用分壓器接法(分壓器接法見第一章相關部分)。R1選用DQ29的180Ω變阻器。R2為發電機的負載電阻選用DQ27，采用串并聯接法（900Ω與900Ω電阻串聯加上900Ω與900Ω并聯），阻值為2250Ω。當負載電流大于0.4 A時用并聯部分，而將串聯部分阻值調到最小并用導線短接。直流電流表、電壓表選用DQ22、并選擇合適的量程。
（1）測空載特性
1）把發電機G的負載開關S打開，接通控制屏上的勵磁電源開關，將Rf2調至使G勵磁電流最小的位置。
2）使MG電樞串聯起動電阻R1阻值最大，Rf1阻值最小。仍先接通控制屏下方左邊的勵磁電源開關，在觀察到MG的勵磁電流為最大的條件下，再接通控制屏下方右邊的電樞電源開關，起動直流電動機MG，其旋轉方向應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MG起動正常運轉后，將MG電樞串聯電阻R1調至最小值 ，將MG的電樞電源電壓調為220V，調節電動機磁場調節電阻Rf1，使發電機轉速達額定值，并在以后整個實驗過程中始終保持此額定轉速不變。
4）調節發電機勵磁分壓電阻Rf2，使發電機空載電壓達U0＝1.2UN為止。
5）在保持n=nN＝1600r/min條件下，從U0＝1.2UN 開始，單方向調節分壓器電阻Rf2使發電機勵磁電流逐次減小，每次測取發電機的空載電壓U0和勵磁電流If，直至If＝0（此時測得的電壓即為電機的剩磁電壓）。
6）測取數據時U0＝UN和If＝0兩點必測，并在U0＝UN 附近測點應較密。
7）共測取7～8組數據，記錄于表2-2中
表2-2 n=nN＝1600r/min IL=0
| U0（V） | |||||||||
| If（mA） |
1）把發電機負載電阻R2調到最大值，合上負載開關S。
2）同時調節電動機的磁場調節電阻Rf1，發電機的分壓電阻Rf2 和負載電阻R2使發電機的IL＝IN，U＝UN，n=nN，該點為發電機的額定運行點，其勵磁電流稱為額定勵磁電流IfN，記錄該組數據。
3）在保持n=nN和If＝IfN 不變的條件下，逐次增加負載電阻R2，即減小發電機負載電流IL，從額定負載到空載運行點范圍內，每次測取發電機的電壓U和電流IL，直到空載（斷開開關S，此時IL=0），共取6-7組數據，記錄于表2-3中。
表2-3 n＝nN＝ r/min If＝IfN＝ mA
| U（V） | |||||||
| IL（A） |
1）調節發電機的分壓電阻Rf2，保持n=nN，使發電機空載達額定電壓。
2）在保持發電機n=nN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IL，同時相應調節發電機勵磁電流If，使發電機端電壓保持額定值U＝UN。
3）從發電機的空載至額定負載范圍內每次測取發電機的輸出電流IL和勵磁電流If，共取5-6組數據記錄于表2-4中。
表2-4 n=nN＝ r/min U＝UN＝ V
| IL（A） | |||||||
| If（mA） |
（1）觀察自勵過程
1）先切斷電樞電源，然后斷開勵磁電源使電機MG停機，同時將啟動電阻調回最大值，磁場調節電阻調到最小值為下次啟動做好準備。在斷電的條件下將發電機G的勵磁方式從他勵改為并勵，接線如圖2-4所示。Rf2選用DQ27的900Ω電阻兩只相串聯并調至最大阻值，打開開關S。
2）先接通勵磁電源，然后啟動電樞電源，使電動機起動。調節電動機的轉速，使發電機的轉速n=nN，用直流電壓表測量發電機是否有剩磁電壓，若無剩磁電壓，可將并勵繞組改接成他勵方式進行充磁。
3）合上開關S逐漸減小Rf2，觀察發電機電樞兩端的電壓，若電壓逐漸上升，說明滿足自勵條件。如果不能自勵建立電壓，將勵磁回路的兩個插頭對調即可。
4）對應著一定的勵磁電阻，逐步降低發電機轉速，使發電機電壓隨之下降，直至電壓不能建立，此時的轉速即為臨界轉速。
（2）測外特性
1）按圖2-4接線。調節負載電阻R2到最大,合上負載開關S。
2）調節電動機的磁場調節電阻Rf1、發電機的磁場調節電阻Rf2和負載電阻R2，使發電機的轉速、輸出電壓和電流三者均達額定值，即n=nN，U=UN，IL=IN。記錄此時的勵磁電流If值，即為額定勵磁電流IfN。
3）保持額定值時的Rf2阻值及n=nN不變，逐次減小負載，直至IL=0，從額定到空載運行范圍內每次測取發電機的電壓U和電流IL。
4）共取6-7組數據,記錄于表2-5中。
表2-5 n＝nN＝ r/min Rf2=常值
| U（V） | |||||||
| IL（A） |
圖2－4直流并勵發電機接線圖
3、復勵發電機實驗（選做）
（1）積復勵和差復勵的判別
1）接線如圖2-5所示，Rf2選用DQ27的1800Ω阻值。C1、C2為串勵繞組。
2）合上開關S1將串勵繞組短接，使發電機處于并勵狀態運行，按上述并勵發電機外特性試驗方法，調節發電機輸出電流IL=0.5IN。
3）打開短路開關S1,在保持發電機n, Rf2 和R2 不變的條件下,觀察發電機端電壓的變化,若此時電壓升高即為積復勵,若電壓降低則為差復勵。
4）如果想改變勵磁方式（積復勵、差復勵）只要對調串勵繞組接線插頭C1,C2即可。
（2）積復勵發電機的外特性
1）實驗方法與測取并勵發電機的外特性相同。先將發電機調到額定運行點，n=nN，U=UN，IL=IN。記錄此時的勵磁電流If值，即為額定勵磁電流IfN。
2）保持此時的Rf2和n=nN不變，逐次減小發電機負載電流，直至IL=0。
3）從額定負載到空載范圍內，每次測取發電機的電壓U和電流IL，共取6-7組數據，記錄于表2-6中。
表2-6 n＝nN＝ r/min Rf2=常數
| U（V） | |||||||
| IL（A） |
圖2-5直流復勵發電機接線圖
六、注意事項
1、直流電動機MG起動時，要注意須將R1調到最大，Rf1調到最小，先接通勵磁電源，觀察到勵磁電流If1為最大后，再接通電樞電源，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0.4A時,R2中串聯的電阻調至零并用導線短接,以免電流過大引起變阻器損壞。
七、實驗報告
1、根據空載實驗數據,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和剩磁電壓的百分數。
2、在同一坐標紙上繪出他勵、并勵和復勵發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、繪出他勵發電機調整特性曲線，分析在發電機轉速不變的條件下，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。
八、思考題
1、并勵發電機不能建立電壓有哪些原因？
2、在發電機一電動機組成的機組中，當發電機負載增加時，為什么機組的轉速會變低？為了保持發電機的轉速n=nN，應如何調節？