电气系毕业设计(电机与拖动理实一体化设计).doc

昆明工业职业技术学院毕业设计（论文）目 录摘要.I Abstract II绪 论.1电机概述.5DZSZ1实验台介绍 8安全操作规程.11第一部分 直流电机理实一体化项目设计与实施项目一 用伏安法测取直流电机冷电阻.13一、相关知识链接.13（一）伏安法定义.14（二）电枢电阻测定14二、项目实施要达到的目的.15 三、项目实施的挂件功能介绍.15四、项目实施需要的设备.18五、项目实施的方法.18六、项目实施的报告.20七、注意事项.21八、小结. 21项目二 直流他励发电机空载特性、外特性和调节特性的测取. 22 一、相关知识链接.23（一）直流电机的原理与结构.23 （二）直流发电机的基本特性.26二、项目实施要达到的目的.30 三、项目实施的挂件功能介绍. 31四、项目实施需要的设备.32五、项目实施的方法.32六、项目实施的报告.35七、注意事项.36八、小结.37项目三 直流并励电动机工作特性、机械特性和调速特性的测取.38一、相关知识链接. 38 （一）直流电动机的工作原理.38（二）直流电动机的基本特性.39二、项目实施要达到的目的. 47 三、项目实施的挂件功能介绍. 47四、项目实施需要的设备.48五、项目实施的方法. 48六、项目实施的报告.51七、注意事项.52八、小结.53第二部分 变压器理实一体化项目设计与实施项目一 单相变压器参数的测取。. 54一、相关知识链接.54（一）单相变压器的原理与结构54（二）变压器参数的测定56二、项目实施要达到的目的.60 三、项目实施的挂件功能介绍.61四、项目实施需要的设备.62五、项目实施的方法.63六、项目实施的报告. 65七、注意事项.67八、小结.67项目二 单相变压器的并联运行. 69一、相关知识链接. 69（一）变压器并联运行的含义. 70（三）变压器理想并联运行的条件.70 （三）变压器的运行特性. 72二、项目实施要达到的目的.76 三、项目实施的挂件功能介绍.76四、项目实施需要的设备. 77五、项目实施的方法.77六、项目实施的报告.79七、注意事项.80八、小结.80毕业设计总结.81参考文献.82致谢 .83昆明工业职业技术学院毕业设计（论文）绪 论一、理实一体化项目教学模式电机与拖动是昆明工业职业技术学院电气类专业重要的职业基础课程，它所研究的对象是电气工程领域的马达，具有实用性、普遍性。它不仅能为后续专业课打下必要的理论基础，而且能为今后遇到的技术问题提供分析方法和理论依据，在课程设置中具有关键地位，是该专业每个学生必须学好的一门课程。基于高职教育的技能应用型人才培养目标，笔者在教授电机与拖动课程时尝试采用项目教学法。教学实践证明，项目教学法在电机与拖动课程中应用后，学生更容易了解掌握相关职业工作情况，培养了职业意识，更好地做好就业准备，更快地进入职业角色。从效果来看，近几届的毕业生中有数量较多的学生直接进入电机、变压器生产企业工作，如云南昭通市昊龙电机厂、昆钢变电站等，或在大型企业中从事电机、变压器的进场试验工作，并且这些学生表现优秀，受到企业的重用。（一）、项目教学法在电机与拖动课程中的应用方法项目教学法，是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。在电机与拖动课程中采用项目教学法，利用项目任务将电机理论知识和电机应用实际结合起来，且与企业实际生产过程直接联系；学生在完成项目的过程中发现问题，并通过实践解决问题，这样既可以培养学生的学习能力，又可使学生更快地掌握理论知识与操作技能，同时实现与将来从事相关职业岗位工作的零距离对接。电机与拖动课程是一门实践性较强的课程，与工程实际密切联系。各类电机的空载、短路、运行及电动机的起动、调速等实验也是实际的检修、维护和试运行及出厂实验项目。由此在电机与拖动课程教学中，直流发电机的运行分析，直流电动机起动、调速、制动，变压器空载短路试验、运行分析，交流绕组，异步电动机起动、调速、制动，同步电动机起动、运行分析等主要内容都可采用项目教学法。（二）、采用项目教学法的教学体会（1）采用项目教学法组织教学，学生的热情高，往往能给教师意外的惊喜，发现了不少实践能力很强的学生，再以他们为各小组的组长，调动了他们的学习积极性。在整个项目实施过程中，学生不懂的问题能积极主动的向教师寻求帮助，学生的学习自觉性和主动性都有明显提高。（2）项目教学法又称为“跨学科的课程”，它可以让不同的课程内容在教学中反映出来，事实上是相关课程整合的一种方式。因此采用项目教学法组织教学，对教材的要求也很高，项目教学中往往一本教材不能满足教学的需求，需要多本教材甚至多门学科结合使用。因此需要教师自编项目教材。（3）采用项目教学法组织教学，在学生合作学习过程中极易出现成绩较好学生包办代替成绩相对落后的学生的工作，给一些喜欢偷懒的学生钻空子的现象，个别自学能力和自控能力都比较差的学生容易产生依赖思想。如果这部分学生的学习积极性没有充分调动起来，项目教学法也就没有创新和发展，很难取得好的教学效果。因此教师应该抽出大量的时间帮助程度比较差的学生，进行“因材施教”。（4）采用项目教学法组织教学，教师帮助学生在独立工作的道路上前进，引导学生如何在实践中发现新知识，掌握新内容。学生作为学习的主体，通过独立完成项目把理论与实践有机地结合起来，不仅提高了理论水平和实操技能，而且又在教师有目的地引导下，培养了合作、解决问题等综合能力，培养了职业素养。同时，教师在观察学生、帮助学生的过程中，开阔了视野，提高了教学能力、实际操作技能和生产管理能力。可以说，项目教学法是师生共同完成项目，共同取得进步的教学方法。通过理实一体化项目教学模式，使学生加深对课堂教学内容的理解，培养学生使用某些设备的能力和运用实验方法研究电机及其装置的初步能力。在课内授课的同时安排学生进行实验活动，鼓励学生积极参与，锻炼学生的实际动手能力，带领学生到工厂参观实习，使学生开阔眼界，增长见识，提高学生对这门学科的认识。要指出的是：各种教学法没有绝对的对错、优劣之分，都有一定的适用性，“教学有法，教无常法”。教学法选用的基本原则就是以“适合”为宜。总之，高等职业教育是一项任重而道远的任务，其教学方法的改革与创新也是无止境的。二、项目的实施及目的 在完成理论学习等环节后，就可进入项目设计实施阶段，项目设计实施时要做到以下几点：（1） 开始前，指导教师要对学生的预习报告做检查，要求学生了解本次设计项目的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许项目实施。（2） 指导教师对项目实施装置作介绍，要求学生熟悉本次项目使用的设备、仪器，明确这些设备的功能与使用方法。（3） 按项目设计进行小组分配，小组成员应进行明确的分工，以保证项目实施操作协调，记录数据准确可靠，各人的任务应在项目实验实施进行中实行轮换，以便参加者能全面掌握实验技术，提高动手能力。（4） 按设计的项目系统详细线路图进行接线，一般情况下，接线次序为先主电路；先串联，后并联。在进行调速系统实验时，也可由2人同时进行主电路和控制电路的接线。（5） 完成项目设计系统接线后，必须进行自查。串联回路从电源的某一端出发，按回路逐项检查各仪表、设备、负载的位置、极性是否确定；并联支路则检查其两端的连接点是否在指定的位置。距离较远的两连接端必须选用长导线直接跨接，不得用2根导线在实验装置上的某接线端进行过渡连接。（6） 实施时，应按实验教材所提出的要求及步骤，逐项进行实验和操作。除作阶跃启动实验外，系统启动前，应使负载电阻值最大，给定电位器处于零位；测试记录点的分布应均匀改接线路时必须断开主电源方可进行。实施中应观察实验现象是否正常，所得数据是否合理。（7） 完成本次项目设计实施全部内容后，应指导教师检查实验数据、记录的波形。经指导教师认可后方可拆除接线，整理好接线、仪器、工具，使之物归原位。本文通过对电机与拖动课程部分进行设计，主要包括两大部分：直流电机、变压器，这些项目设计不仅仅是用基本理论，同时还要进行参数或其他性能的验证；本设计的项目内容从单一型扩充为综合性，例如，直流并励电动机特性研究，我将其工作特性、机械特性、调速特性三者结合在一个实验台中，而且在研究它的能耗制动问题时，也可以直接利用该实验装置。通过电机与拖动项目设计与分析，培养自己独立操作仪器仪表的基本能力，学会对实验结果的分析判断，加深对理论知识的理解；通过综合实验培养自己综合利用所学知识，独立建模、设计实验的能力，使自己初步具备利用所学知识解决工程实际问题的能力，启发自己在实践中创新的意识；通过实验设计与分析培养自己使用某些设备的能力和运用实验方法研究电机及其装置的初步能力。三、实验所用仪器本次设计过程中的实验主要利用学校提供的DDSZ-1型电机及自动控制实验装置和系机房提供的Excel、Office、CAD等软件。电机概述一、 电机的分类应用在电磁原理实现电机与机械能互换的旋转机械，统称为电机。把机械能转化为电能的电机，称为发电机；把电能转换为机械能的电机，称为电动机。按照产生或取用电能种类的不同，电机分为直流电机和交流电机。产生电能称为发电机，取用电能称为电动机。电动机分为交流电动机和直流电动两大类。甲流电动机又分为单相和三相的，异步的和同步的。直流电动机按照励磁方式的不同分为他励、并励、串励和复励四种。交流电动机应用较为普遍，特别是异步电动机应用广泛，因为它的结构简单、坚固耐用、维护方便、价格便宜和工作可靠等。直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机，虽然目前不如交流电动应用普遍，但是，直流电动机具有比交流电动机较为优越的调速和启动性能。他的调速范围广，平滑性、经济性较好，采用晶闸管调速系统更为方便；他的启动转矩较大。这种性能对有些机械的拖动时十分重要的，例如大型机床、电力机车、大型轧钢机、大型启动设备等。直流电动机也有它显著的缺点：一是制造工艺复杂，生产成本高；二是运行时由于电刷与转换器之间容易产生火花，可靠性较差，维护较麻烦。人们虽做过许多研究工作来改善交流电动机的性能，但还不能全部用交流拖动来代替直流拖动。因而，在某些机械的拖动中，任需用直流电动机。直流发电机过去是直流电的主要电源之一，广泛的用在电解、电镀、充电灯设备中，也用作同步电动机的励磁和直流电动机的电源。由于晶闸管整流技术日益发展，在某些场合已经取代直流电动机。电动机除了较多的用作动力外，随着自动化的生产需要，在自动控制系统和计算装置中还用到一些控制电机和特殊用途电机。例如测速发电机、步进电动机等。从理论上讲，电机课作为发电机又可作为电动机，即具有可逆性。但实际应用中是专用的。二、 电机与拖动技术的发展电机是随着生产力的发展而发展的，反过来，电机的发展促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末起，电机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机。近一个世纪来，电机的基本结构似乎并没有大的变化，但是电机的类型却有了很大的发展，在运行性能、经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动化控制系统和计算装置的发展，在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种高可靠性、高精度、快速响应的控制电机，成为电机学的一个独立分支。 我国的电机制造工业自新中国成立以来发展很快，建国以来，国内的电机制造厂主要做些装配和维修工作，生产的电机容量小，如发电机不超过200KW，电动机不超过230KW，变压器不超过2000KW。建国以后，我国的电机制造工业从仿制进入到自行实验研究和自行设计阶段，50多年来我们已经建立了自己的电气工业体系，有了统一的国家标准和统一的产品系列。我国生产的各种类型的电机不仅能满足国民经济各部门的需要，而且有的产品已经达到世界先进的水品。三、电机在国民经济生产中的应用在国名经济生产中，电机工业史机械工业的一个重要组成部分，电机是几点一体化中机和电的重要组成部位，是机电一体化的一个很重要的基础，电机可称为电气化的心脏。电机对国名经济的发展起着重要的作用，并随着国名经济和科学技术的发展而不断发展。 电机的发展又与电能的发展紧密的联系在一起。电能是现代社会一种最主要的能源，这主要是由于它的生产和变换比较经济，传输和分配比较容易，使用和控制比较方便，而要实现电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制都离不开电机。 在电力工业中、发电机和变压器是电机和变电所的主要设备。在电站，利用发电机可将能源（如:水力、风力、热力、化学能、太阳能、核能等）转换为电能。在变电所，电能在远距离传输前，利用降压器把来自高压电网的高电压转换成高压交流电，而电能在供给用户使用前，利用降压变压器把来自高压电网的搞电压变换成低电压后才能安全使用。在机械、冶金、化工等工业企业中，大量应用电动机把电能转换为机械能，去拖动机床、起重机、轧钢机、电铲、抽水机、鼓风机等各种生产机械。在现代化农业生产中，电车、地铁、电动自行车、电梯、飞机、轮船等业需要各种电动机。在医疗器械及家用电器中也离不开功能各异的小功半电动机。在工业，航天和国防科学等领域的自动控制技术中，各式各样小巧灵敏的控制电机被广泛地作为检测、放大、执行和解算元件。 在现在工业、农业、交通运输等各种行业中，为了实现生产工艺过程的各种要求，需要广泛采用各种各样的生产机械，其中，一部分生产机械采用气动或液压拖动，而大多数生产机械都采用电动机拖动即电力拖动。 电力拖动具有其他拖动方式无法比拟的优点，第一，电力拖动比以蒸汽、水力、压缩空气等为动力的拖动效率高，且电动机与被拖动机械的连接简便；第二，电力拖动所用的电动机类型很多，不同的电动机具有不同的运行特性。可满足不同生产机械的需要；第三，电力拖动系统各参数的检测、信号的变换与传递方便。易于实现自动控制。因此，电力拖动已成为现代工农业中最广泛的拖动方式，而且随着近代电力电子技术和计算机技术的发展以及自动控制理论的应用，电力拖动控制装置的特性品质正在得到不断的提高，从而可提高生产机械运转的准确性、可靠性、快速性和生产过程的自动化程度，便于提高劳动生产率和产品质量，所以电力拖动也是实现工业电气自动化的基础，在国名经济发展中发挥着越来越重要的作用。现在，一些工厂企业的生产过程正从单机、局部自动化发展到全盘、综合自动化，已经出现大批自动生产线，而且一些自动化车间和自动化工厂已经在我国出现。DDSZ1实验台介绍1. DDSZ-1型电机及自动控制实验装置简介电力拖动自动控制系统、电机控制是电气工程及自动化、自动化等专业重要的专业课程。DDSZ-1型电机及自动控制实验装置采用组件挂箱式结构，可根据不同实验内容进行组合，结构紧凑、使用方便、功能齐全、综合性能好，可满足电机控制、直流调速系统、交流调速系统等课程的实验教学。图0-12. DZ02实验桌实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造型美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局系统配置组件1) DZ01 电源控制屏2) DZ02实验桌3) DD03-2电机导轨、测速发电机及测速表4) DZ04直流电压、电流表5) DD05测功支架、测功盘及弹簧秤6) DJ11三相组式变压器7) DJ13直流复励发电机8) DJ14直流串励电动机9) DJ15直流并励电动机10) DJ16三相鼠笼式异步电动机11) DJ17三相绕线式异步电动机12) DJ17-1绕线式异步电动机起动与调速电阻箱13) DJ20单相电容运转异步电动机14) DJ21单相电阻起动异步电动机15) DJ23校正过的直流测功机16) DJ24三相鼠笼式异步电动机17) D31直流数字电压、毫安、安培表（三只）18) D32交流电流表（三只）19) D33交流电压表（三只）20) D34-3单三相智能功率、功率因数表21) D41三相可调电阻器（90欧X2，1.3A）22) D42三相可调电阻器（90欧X2，0.41A）23) D44三相可调电抗器24) D45-1测功专用电阻、电容器25) D51波形测试及开关板26) D55-2智能转矩、转速、输出功率测试27) D54步进电机控制箱及步进电机实验部件28) D57交流伺服电机控制箱及实验部件29) ZSZ-1自整角机实验装置30) D61继电接触控制（一）31) D32继电接触控制（二）32) DK04滑线变阻器（0.65A2K）3、DZSZ-1型电机及自动控制实验装置的特点1）综合性强 本装置综合了目前国内各类院校电机及电气类课程的全部实验项目。2）适应性强 能满足各类学校相应课程的实验教学，实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置采用组件式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实验，只需添加部件即可，永不淘汰。3）.整套性强 从仪器仪表、专用电源、电机及其它实验部件到实验连接专用导线等均配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实验的需要进行配置。4)直观性强 各实验挂件采用分隔结构形式，组件面板示意、图线分明，各挂件任务明确，操作、维护方便。5)科学性强 装置占地面积少，节约实验用房，减少基建投资；配套的小电机均经特殊设计，可模拟中小型电机的特性和参数；小电机耗电少，节约能源；实验噪声小，整齐美观，改善实验环境；电气控制实验，内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外，还为学生走向社会打下良好的基础；测量仪表采用指针式（带超量程告警等）、数模双显、数字式、智能化及人机对话等相结合，密切结合教学实验需要进行配置，使装置测量手段现代化；设有定时器兼报警记录仪，为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。6)开放性强 控制屏供电隔离（浮地设计），并设有内、外电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，确保操作者的安全；各电源输出均有监示及短路保护等功能，使用方便；各测量仪表均有保护功能，整套装置经过精心设计，加上可靠的元器件质量及可靠工艺作为保障，产品性能优良，所有这些均为开放性实验创造了条件，有利于提高学生分析问题和解决问题的能力。安全操作规程为了按时完成电机及自动控制装置项目设计，确保项目实施时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：1.学生应按时到达实验室在辅导教师宣布开始项目实施后，按预习中的分工及仪表清单领取仪表及电压、电流插头，并布置设备、接线。凡在某一项实验中暂时不用的设备、仪表应整理好放在一边，以免用错发生意外。书包、衣服等不能放在实验台或仪器设备上。2.接线须整齐、清楚，力求简单、避免交叉导线的长短、粗细选择应合适。一个接线柱上最多接两根线，以免导线松脱线路布置(仪器摆放，接线等)应文明，安全、便于检查和操作。仪表位置应正确、便于准确读数。3.接线完毕，组内应互相认真检查，且每个成员对全部线路都应掌握。项目实施中不用的导线应整理好放回原处。然后请辅导教师检查，未经教师检查和同意不得进行实验。4.合闸前，要检查有关的各调节量(调压器、变阻器等)是否在适当的位置。在调节负载或改变电阻、电压、转速等量时，必须考虑到其他量的变化关系，随时注意其他量是否超过额定值、全组同学应明确分工、统一指挥，以免发生因配合不当而使设备过载乃至损坏的事故。5.原始记录中应包括实施日期、小组成员、主要铭牌数据及实验数据(包括实验保持条件等)。记录数据要清晰，尽量避免涂改。对所作记录应随时检查，以免事后返工。实验内容完成后，组内应先检查所记录的数据，确信合理后再将原始记录送交教师审查，教师认可后方能拆线。实验数据不符合要求的应返工重做。学生将拆下的导线及电压，电流插头整理好并放归原处后，再请教师签字。签字后的原始记录不得再随意涂改。6.在操作过程中，如果发生故障，学生应在教师的帮助下，学习判断分析故障原因和排除方法。如果发生事故，当事人要按时交出事故报告，以便实验室查明情况，酌情处理。7.项目实施中应注意安全： (1) 实验时不得穿大衣、戴围巾，女同学(长发的)须戴好安全帽，禁止身体接触有电线路的裸露部分和设备的转动部分，以免发生人身伤害事故。 (2) 接线时，后接电源线；拆线时，须先切断电源。严禁带电改接线。合闸前须通知全组成员。调节时不应过猛。8.机器运转后，小组成员不得远离机器。一旦发生事故，应立即切断电源，保持除电源刀闸外的一切现场，并报告辅导教师处理。 第一部分 直流电机理实一体化项目设计与实施项目一 用伏安法测取直流电机冷电阻 项目概述：电阻都是有一定的温度系数。电阻指在不同的温度下，阻值是不同的。一般金属材料具有正温度系数，温度升高，电阻变小。冷电阻，即常温下的电阻。此项目设计以（直流电机电枢绕组、电枢冷电阻的测定）等知识做了相关的理论介绍。使我们更加深刻的了解用伏安法测取直流电机冷电阻的意义及作用。用伏安法测取冷电阻，其原理是欧姆定律，首先测取电阻两端的电压和通过待测电阻的电流，然后由欧姆定律推算出待测电阻的阻值。一、相关知识链接（一）冷态电阻电阻都是有一定的温度系数。电阻指在不同的温度下，阻值是不同的。一般金属材料具有正温度系数，温度升高，电阻变小。冷电阻，即常温下的电阻，一般指室温时测取的电阻。（二）直流电动机电枢绕组电枢绕组是直流电机的核心部分。电枢绕组放置在电机的转子上，当转子在电机磁场中转动时，不论是电动机还是发电机，绕组均产生感应电动势。当转子中通有电流时将产生电枢磁动势，该磁动势与电机气隙磁场相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量的相互转换。21 电枢绕组的基本要求及绕制规则 基本要求是：一方面能够产生足够大的电动势，通过一定大小的电流，产生足够的转矩；另一方面要尽可能节约材料，结构简单。 绕组是由元件构成，一个元件由两条元件边和端接线组成。元件边放在槽内，能切割磁力线产生感应电动势，称为“有效边”；短接线放在槽外，不切割磁力线，仅作为连接线使用。为了便于嵌线，每个元件的一个边放在某一个槽的上层，称为上层边，另一个边则放在另一个槽的下层，称为下层边。（三）电枢冷电阻的测定 测量直流电机电枢绕组冷电阻时，应同时测量被测绕组的温度，绕组温度与周围冷却介质温度相差不大于3，绕组温度可用膨胀式温度计、电阻温度计或热电偶式温度计进行测量。如绕组温度不能直接测量，则在测量电枢绕组的直流电阻之前，应将电机在空气中静置下列时间：额定功率在10千瓦以下的电机，不少于5小时，额定功率在10100千瓦以下的电机，不少于8小时；额定功率在1001000千瓦以下的电机，不少于16小时。在测量串激绕组、换向极绕组等的直流电阻以前，应先检查绕组连接点接触情况是否良好，因为电枢绕组的电阻一般很小，但连接点较多，如果接触不良，则容易产生误差。电枢电阻的测定方法有两种，即电桥法，伏安法(电流表和电压表法)。电枢电阻一般较小，当其小于1欧时常用双臂电桥（本次项目采用伏安法测取）。31 伏安法伏安表法是用电流表和电压表测量电阻，应注意要选取稳定的直流电源作为测量用的电源厂被测绕组应当与可变电阻器、电流表串联，电压表应直接接在被测绕组的出线端上，电压表与被测绕组的连接应有良好的接触，测量时电流表与电压表读数应同时读出。在测量以前，应注意切断电枢电路与激磁绕组电路的电源。并将激磁绕组短接，以免在接通或切断测量电流时产生感应电动势。除此之外，防止供给电枢试验电流时可能产生转动等现象。测量时，应先将电压表断开，当线路电流稳定以后才可将电压表接入。在测量完成后，应先断开电压表，而后再断开线路电流。在测定电枢绕组的直流电阻时，被测绕组中的电流数值不应大于绕组额定电流20，同时仪表读数应尽快的读出，以免因绕组发热而影响测量的准确性。测量绕组的直流电阻时，每一电阻应在三种不同电流数值下测量三次。而电阻实际数值应取三次测量数值的算术平均值。对同一电阻每次测量数值与其平均值之差不得超过2。为了校验设计值和计算效率及电压调整率而测定电枢绕组直流电阻，为此而将电刷自换向器上提起。32电桥法电桥是一种用电位比较法进行测量的仪器，被广泛用来精确测量许多电学量和非电量。在自动控制测量中也是常用的仪器之一。电桥按其用途可分为平衡电桥和非平衡电桥；按其使用的电源又可分为直流电桥和交流电桥;按其结构可分为单臂电桥和双臂电桥。直流电桥测量电阻按阻值的大小大致可分为三类：待测电阻值在1M以上的为高阻；1至1M 之间时称为中值电阻，在可用单臂（惠 斯登）电桥测；阻值在1以下的为低值电阻，则必须使用双臂电桥（又称开尔文电桥）来进行测量。二、项目实施要达到的目的1、掌握直流电机参数的测定方法：用伏安法侧直流电机的电枢绕组的冷态电阻。2、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过得直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及电动机的使用方法。三、项目实施的挂件功能介绍如图1-1 直流电机冷电阻挂件排列顺序1、DZ01电源控制屏电源控制屏主要为实验提供各种电源，如三相交流电源、直流励磁电源等；同时为实验提供所需仪表，如直流电压、电流表，交流电压、电流表。屏上还设有定时器兼报警记录仪，公供教师考核学生之用；在控制屏正面的大凹槽内，设有两根不锈钢管，可挂置实验所需挂件，凹槽底部设有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，从这些插座提供的有源挂件的电源；在控制屏两边设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座，此外 图1-2 DZ01电源控制屏还设有为实验照明用的40W日光灯。（1）.三相电网电压指示主要用于检测输入的电网电压是否有缺相的情况，操作交流电压表下面的切换开关，观测三相电网各线间是否平衡。（2）.定时器兼报警记录仪平时作为时钟使用具有设定实验时间、定时报警和切断电源等功能，他还何以自动记录由于接线操作所导致的告警次数。（3）.电源控制部分它的主要功能是控制电源屏的各项功能，它的电源总开关、启动按钮及停止按钮组成。当打开电源总开关时，红灯亮；当按下启动按钮后，红灯灭，绿灯亮，此时控制屏三相主电路及励磁电源都有电压输出。（4）.三相主电路输出三相主电路输出可提供三相交流220V/3A电源。输出的电压大小由“调速电源选择开关”控制，当开关置于“直流调速”侧时，A、B、C输出线电压为200V，可完成电力电子实验（当开关置于“交流调速”侧时，交流电机调压调速及串级A、B、C输出线电压为240V，可完成交流电机调压调速及串级调速等试验）。在A、B、C三相电源输出附近装有黄、绿、红发光二极管，用以指示输出电压，同时在主电源输出回路中还装有电流互感器，电流互感器可测定主电源输出电流大小，供电流反馈和和过流保护使用，面板上的TA1、TA2、TA3三处观测点用于观测三路电流互感器输出电压信号。（5）.励磁电源在按下启动按钮后将磁电源开关拔向“开”侧，则励磁电源输出为220V的直流电压，并有发光二极管指示输出是否正常，励磁电源事由0.5A熔丝做短路保护，由于励磁电源容量有限，仅为直流电机提供励磁电流，不能作为大容量的直流电源使用。（6）.面板仪表面板下部设置有300V数字式直流电压表和5A数字式直流电流表，精度为0.5级，能为可逆调速系统提供电压及电流指示；面板上部设置有500V真有效值交流电压表和5A真有效值交流电流表，精度为0.5级，供交流调速系统实验使用。2、DD03-2电机导轨、测速发电机及转速表包括测速发电机及固定电机的不锈钢导轨等。不锈钢导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度好，互换性好，能保证电机与电机、电机与测功机之间连接的同心度不超过5丝，电机运行噪声小，实验参数典型，能较好满足实验要求。3、DJ23校正直流测功机直流测功机由直流电机、测力计和测速发电机组合而成。直流电机的定子由独立的轴承座支撑，它可以在某一角度范围内自由摆动。机壳上带有测力臂，他与测力计配合，可以检测定子所受到的转矩。直流测功机可以作为直流发电机运行，作为被测动力机械的负载，以测量被测机械的轴上输出转矩；也可以作直流电动机运行，拖动其他机械，以测量其轴上输入转矩。转矩与测速发电机测得的转速之积即轴功率。其额定值PN =100W, UN =200V, IN =0.5，nN =1600r/min。4、DJ15直流并励电动机 电路并联、分压、并励绕组两端电压就是电枢电压，但是励磁绕组用细线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过他的励磁电流较小。5、D31直流数字电压、毫安、安培表直流数显电压表一只，测量范围01000V，分2V、20V、200V、1000V四档，直键开关切换，三位半数显，输入阻抗为10M，精度为0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能；直流数显毫安表一只，测量范围02000mA，分20mA、200mA、2000mA三档，直键开关切换,三位半数显,精度为0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能；直流数显电流表一只，测量范围05A，三位半数显，精度为0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。6、D51波形测试及开关板由变压器的波形测试部分和两个三刀三位开关、一个双刀双掷开关组成。7、D44可调电阻器、电容器由可调电阻R1、R2，电容器C1、C2和开关S1、S2组成。提供902/1.3A及9002/0.41A瓷盘电阻各一组，35F/450V、4F/450V电力电容各1只。四、项目实施需要的设备1、项目设备 序 号型 号名 称数 量1DD03-2导轨、测速发电机及转速表1 台2DJ23校正直流测功机1 台3DJ15直流并励电动机1 台5D51 波形测试及开关板1 件6D31直流数字电压、毫安、安培表直1 件7D44可调电阻器、电容器1 件2、控制屏上挂件排列顺序 D51、D31、D44、五、项目实施的方法 （1）按以下接线，电阻R用D44上1800阻值并调至最大。A表选用D31直流数字电压、毫安、安培表，量程选用5A档。开关S选用D51挂箱上的双刀双掷开关。 如图1-3 电枢绕组冷电阻接线图（2）经检查无误后按下控制屏上的“启动”按钮，将电枢电源开关拨至“开”位置接通电枢电源，并调节右侧旋钮至220V。调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流 太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U和电流I。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表1-1中。 （3）增大R使电流分别达到0.15A和0.1A，用同样方法测取六组数据列于表格1-1中。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值 表1-1 室温 序号U（V）I（A）R（ 平均）（）Ra（）Raref（）10.2ARa11=Ra1=Ra12=Ra13=20.15ARa21=Ra2=Ra22=Ra23=30.1ARa31=Ra3=Ra32=Ra33=表中：（4）计算基准工作温度时的电枢电阻由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值： 式中Raref 换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（）。 Ra电枢绕组的实际冷态电阻。（）。 ref 基准工作温度，对于E级绝缘为75。 a实际冷态时电枢绕组的温度。（） （5）直流仪表、转速表和变阻器的选择 直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。 电压量程的选择 例如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为1000V量程档。 电流量程的选择 因为直流并励电动机的额定电流为1.2A，测量电枢电流的电表A2可选用直流安培表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16A，测量励磁电流的电表A1可选用直流毫安表的200mA量程档。 电动机DJ15的额定转速为1600r/min，涡流测功机测量转速的范围为03000r/min,所以可以用信号线将涡流测功机控制箱与涡流测功机导轨连接，直接从涡流测功机控制箱读取电动机的转速。 变阻器的选择 变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定。六、项目实施的报告1、分析他励直流电动机电枢电阻为什么较小。解：2、分析测取直流电机电枢绕组冷电阻，能否满足欧姆定理。解：七、注意事项1、在侧电机冷态电枢电阻时，为防止因试验电流过大而引起绕组的温度上升，应调节滑动变阻器使试验电流不超过电机额定电流的10%。2、测试过程中应高度重视人身安全，一定要确认无人触碰裸露导线、接线端子的情况下方能合闸供电。4、当要改接导线或进行其他涉电操作时，首先应断开电源。注意保护设备仪器不受损害，接线完毕后应仔细检查，防止错接漏接，严格按照设备、仪器操作规程进行操作，严禁擅自改变测量方案。3、读数时请考虑所选量程与两电表上刻度尺的换算关系。八、小结用伏安法测取直流电机的电枢绕组的冷电阻之前，我们要记住不能用欧姆定理，因为欧姆定理只适用于纯电阻电路。而电机他内部转动时靠通电导体在磁场中受力实现转动的，这时候阻碍电流就不只是导线的电阻，还有磁场力对电荷的定向运动也是阻碍的，所以它是不满足欧姆定理的。在测直流电机的电枢绕组的冷电阻的时候，在启动的的时候我们就应该测取，而不是要运载几分钟后才测取。项目二 直流他励发电机空载特性、外特性、调节特性的测取项目概述：直流发电机是基于导体切割磁力线感应电动势的基本原理上工作的。本项目设计是对直流他励发电机空载特性、外特性、调节特性等的测取。在测取该特性之前，我们学习相关的理论，包括发电机的工作原理与结构；励磁方式、基本方程；直流发电机的基本特性、运行特性等相关知识介绍。绘制了相关特性曲线图。并设计了项目要求的实验线路及实施方法。此项目的设计和实施有利于我们熟悉与理解直流发电机的基本工作原理及结构，掌握测取发电机的各种运行特性的方法。 一、相关知识链接（一）直流发电机的工作原理与结构直流电机包括直流发电机和直流电动机，由直流电能转变为机械能的电机称为直流电动机，由机械能转变为直流电能的电机称为直流发电机。直流电动机和发电机在结构上没有什么差别，只是由于外部条件不同，得到相反的能量转变过程。所以电机是一种双向的机电能量转换装置，即电机具有可逆性。 直流电机是由静止的定子和旋转的转子（又称电枢）两大部分组成的。定子的作用是产生磁场和作为电机的支撑，电枢是用来产生电动势和电磁转矩，实现转换能量。 1.1直流发动机的工作原理 直流发电机的工作原理是基于导体切割磁力线感应电动势的基本原理。但要将绕组中感应的交流电动势变为外电路的直流电动势，则需要一套机械整流装置，即换向片和电刷。图2-1所示的是一台两磁极直流发电机的工作原理图。图中N和S是一对静止的磁极，用以产生磁场，其磁感应强度沿圆周为正弦分布。容量较小的发电机是用永久磁铁做磁极的。容量较大的发电机的磁场是由直流电流通过绕在磁极铁心上的绕组产生的。用来形成N极和S极的绕组称为励磁绕组，励磁绕组中的电流称为励磁电流。 当电枢被原动机以恒速驱动，按逆时针方向转动，用右手定则可以判断，线圈ab和cd边切割力线产生感应电动势e的方向，如图2-1（a）所示，在负载与线圈构成的回路中产生电流，其方向与电动势方向相同。电流由电刷A流出,由电刷B流回。 当电枢转到图2-1（b）所示的位置时，ab边转到了S极下，cd边转到了N极下。这时线圈中感应电动势的方向发生了改变，但由于换向器随同一起旋转，使得电刷A总是接触N极下的导线，而电刷B总是接触S极下的导线，故电流任由A流出B流回，方向不变。图2-1 直流发电机工作原理图直流发电机的电动势，因割切磁力线而产生，故两电刷间电动势E的大小，与发电机电枢的转速和磁极磁通的乘积成正比，即E= （2-1）式中，为电机常数，与点击的构造有关；的单位是Wb; 的单位是r/min; E的单位是V。与此同时，电枢电流与磁场相互作用而产生的电磁力形成了电磁转矩T,且 T= （2-2）式中，是与电动机结构有关的常数；的单位是Wb; 的单位是