2.7 技能训练

2.7.1 直流电动机的起动与调速

1.目的

熟悉他励电动机（将并励电动机按他励方式接线）的接线、起动、改变电动机转向与调速的方法。

2.设备

训练用设备见表2-1。

3.内容及步骤

（1）按图2-37接线。接入直流电流表和直流电压表时注意其正、负极性不要接错。

（2）直流他励电动机M用DJ15，其额定功率P_N=185W，额定电压U_N=220V，额定电流I_N=1.2A，额定转速n_N=1600r/min，额定励磁电流I_fN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测功机使用，TG为测速发电机。直流电流表选用D31。

（3）R_f1用D44（1800Ω阻值）作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。R_f2选用D42（1800Ω阻值）的变阻器，作为MG励磁回路串接的电阻。R₁选用D44（180Ω阻值）作为直流他励电动机的起动电阻，R₂选用6只串联的D41（90Ω）电阻和两个并联的D42（900Ω）电阻，将这两部分电阻串联以作为MG的负载电阻。

（4）接好线后，检查M、MG及TG之间是否用联轴器直接联结好。

（5）他励直流电动机起动。

① 检查如图2-37所示的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，检查电动机励磁回路接线是否牢靠。然后，将电动机电枢串联起动电阻R₁、测功机MG的负载电阻R₂及测功机MG的磁场回路电阻R_f2调到阻值最大位置；将电动机M的磁场调节电阻R_f1调到最小位置，断开开关S，并断开控制屏下方右边的电枢电源开关，作好起动准备。

② 开启控制屏上的电源总开关（注意：开启电源的顺序应该是先开“电源总开关”，然后再按“起动”按钮，接着再开“励磁电源”开关，最后才是“电枢电源”开关；关闭电源时则是先关“电枢电源”，再关“励磁电源”。其操作的详细过程见DDSZ-1型电动机及电气技术实验装置交流及直流电源操作说明），按下其上方的“起动”按钮，接通其下方左边的励磁电源开关，观察M及MG的励磁电流值，调节R_f2使I_f2等于校正值（100mA）并保持不变，再接通控制屏右下方的电枢电源开关，使M起动。

③ 电动机M起动后观察转速表指针偏转方向，应为正向偏转，若不正确，可拨动转速表上正、反向开关来纠正。调节控制屏上电枢电源“电压调节”旋钮，使电动机端电压为220伏。减小起动电阻R₁阻值，直至短接。至此，电动机起动完毕。

④M起动正常后，将其电枢串联电阻R₁调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流I_f2为校正值（50mA或100mA），再调节其负载电阻R₂和电动机的磁场调节电阻R_f1，使电动机达到额定值：U=U_N，I=I_N，n=n_N。此时电动机M的励磁电流I_f即为额定励磁电流I_fN。

⑤ 保持U=U_N，I_f=I_fN，I_f2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测量并获取电动机电枢电流I_a、转速n和校正电动机的负载电流I_f。共取数据9～10组并记录于表2-2中。

（6）调速特性。

① 改变电枢端电压的调速。

a.直流电动机M运行后，将电阻R₁调至零，I_f2调至校正值，再调节负载电阻R₂、电枢电压及磁场电阻R_f1，使电动机M的U=U_N，I=0.5I_N，I_f=I_fN记下此时测功机MG的I_f值。

b.保持此时的I_f值（即T₂值）和I_f=I_fN不变，逐次增加R₁的阻值，降低电枢两端的电压U，将R₁从零调至最大值，每次测量并获取电动机的端电压U、转速n和电枢电流I_a。

c.共取数据8～9组并记录于表2-3中

② 改变励磁电流的调速

a.直流电动机运行后，将电动机M中电枢回路串联的电阻R₁和励磁回路串联的电阻R_f1调至零，将MG的励磁电流I_f2调至校正值，再调节电动机M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=U_N且I=0.5I_N时记下的I_f值。

b.保持此时MG的I_f值（T₂值）和M的U=U_N不变，逐次增加R_f1电阻阻值至n=1.3n_N，每次测量并获取电动机的n、I_f和I_a，共取7～8组并记录于表2-4中。

4.注意事项

1）直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻R_f1调至最小，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同时必须将电枢串联电阻R₁调至最大，然后方可接通电枢电源。使电动机正常起动。起动后，将电阻R₁调至零，使电动机正常工作。

2）直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时必须将电枢串联电阻R₁调回到最大值，将励磁回路串联的电阻R_f1调回到最小值，为下次起动做好准备。

3）测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。

4）若要测量电动机的转矩T₂，必须将校正直流测功机MG的励磁电流I_f调整到校正值：100mA，以便从校正曲线中查出电动机M的输出转矩。

2.7.2 他励直流电动机在各种运行状态下的机械特性

1.目的

了解和测定他励直流电动机在各种运转状态的机械特性。

2.设备

训练用设备见表2-5。

3.内容及步骤

按图2-38接线，电动机M用DJ15的直流并励电动机（可接成他励方式），MG用DJ23的校正直流测功机，直流电压表V₁、V₂为1000V的D31型，直流电流表A₁、A₃为200mA的D31型，A₂、A₄为5A的D31型。R₁、R₂、R₃及R₄为可调电阻。

（1）R₂=0时电动运行及回馈制动状态下的机械特性

1）R₁、R₂分别选用D44型的1800Ω和180Ω阻值，R₃选用4只D42型（900Ω）串联后得3600Ω的阻值，R₄选用D42（1800Ω）加6只D41（90Ω）串联后来2340Ω的阻值。

2）将R₁阻值置最小位置，将R₂、R₃及R₄阻值置最大位置。开关S₁、S₂选用D51挂箱上的对应开关，并将S₁合向1电源端，S₂合向2′短接端（见图2-38）。

3）开机时需检查控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“起动”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查R₂阻值确定在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机M起动运转。调节“电枢电源”电压为220V；调节R₂阻值至零位置，调节R₃阻值使电流表A₃为100mA。

4）调节电动机M的励磁回路串联的电阻R₁阻值，和电机MG的负载电阻R₄阻值（将D42中1800Ω阻值调至0后用导线短接）。使电动机M的n=n_N=1600r/min，I_N=I_f+I_a=1.2A。此时他励直流电动机的励磁电流I_f为额定励磁电流I_fN。保持U=U_N=220V、I_f=I_fN、A₃表为100mA的状态，增大R₄阻值，直至空载（拆掉开关K₂中2′上的短接线），测量并获取电动机M在额定负载至空载范围内的n、I_a，共取8～9组数据记录于表2-2中。

5）在确定K₂上短接线仍拆掉的情况下，把R₄调至零值位置（将D42中1800Ω阻值调至零值后用导线短接），再减小R₃阻值，使MG的空载电压与电枢电源电压值接近相等（在开关K₂两端侧）并且极性相同，把开关S₂合向1′端。

6）保持电枢电源电压U=U_N=220V、I_f=I_fN的状态，调节R₃阻值，使阻值增加，电动机转速升高，当A₂表的电流值为0A时，此时电动机转速为理想空载转速；继续增加R₃阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至转速约为1900r/min，测量并获取M的n、I_a，共取8～9组数据并记录于表2-6中。

7）停机（先关断“电枢电源”开关，再关断“励磁电源”开关，并将开关S₂合向到2′端）。

（2）R₂=400Ω时的电动运行及反接制动状态下的机械特性

1）在确保断电条件下，对图2-38进行改接，R₁阻值不变，R₂用两只D42（900Ω）并联且用万用表调定在400Ω，R₃用D44型（180Ω）阻值，R₄用D42型（1800Ω）与6只D41型（90Ω）串联得2340Ω的阻值。

2）将转速表n置正向1800r/min量程，S₁合向1端，S₂合向2′端（短接线仍拆掉），把电机MG电枢的二个插头对调，将R₁、R₃置最小值，将R₂置400Ω阻值，将R₄置最大值。

3）先接通“励磁电源”，再接通“电枢电源”，使电动机M起动运转，在S₂两端测量测功机MG的空载电压是否与“电枢电源”的电压极性相反，若极性相反则检查R₄阻值，若确定其在最大位置时可把S₂合向1′端。

4）保持电动机的“电枢电源”电压U=U_N=220V和I_f=I_fN不变，逐渐减小R₄阻值（先减小D44中1800Ω阻值，将其调至零值后用导线短接），使电动机减速直至为零。把转速表的正、反开关打在反向位置，继续减小R₄阻值，使电动机进入“反向”旋转，转速在反方向上逐渐上升，此时电动机工作于电势反接制动状态运行，直至电动机M的I_a=I_aN，测量并获取电动机在Ⅰ、Ⅳ象限的n、I_a，共取12～13组数据并记录于表2-7中。

5）停机（必须记住先关断“电枢电源”而后关断“励磁电源”的次序，并随手将S₂合向到2′端）。

（3）能耗制动状态下的机械特性

1）对图2-38进行改接，R₁阻值不变，R₂用D44型（180Ω）固定阻值，R₃用D42型（1800Ω）可调电阻，R₄阻值不变。

2）S₁合向2短接端，将R₁置最大位置，将R₃置最小值位置，将R₄调定180Ω阻值，将S₂合向1′端。

3）先接通“励磁电源”，再接通“电枢电源”，使校正直流测功机MG起动运转，调节“电枢电源”电压为220V，调节R₁使电动机M的I_f=I_fN，调节R₃使电机MG励磁电流为100mA，先减少R₄阻值使电机M的能耗制动电流I_a=0.8I_aN，然后逐次增加R₄阻值，其间测量并获取M的I_a、n，共取8～9组数据并记录于表2-8中。

4）把R₂调定在90Ω阻值，重复上述试验步骤2）和3），测量并获取M的I_a、n，共取5～7组数据并记录于表2-9中。

当忽略不变损耗时，可近似认为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转矩，他励电动机在磁通Φ不变的情况下，其机械特性可以由曲线n=f（I_a）来描述。