实习一直流他激发电机之特性实验.doc

實習四 直流分激式發電機特性實驗 一、學習目標： 1.瞭解直流分激式發電機建立電壓的方法。 2.瞭解直流分激式發電機之負載特性。 二、相關知識： 1.直流分激式發電機建立電壓的步骤： a. 维持發發電機的轉速不變。 b. 電樞繞組切割剩磁Φr產生剩磁電壓Er。 c. 剩磁電壓Er跨接在分激繞組上，產生磁場電流If1及磁通Φ1。 d. 此時磁通Φ1與剩磁Φr同方向，使磁通Φ=Φ1+Φr增加進而使應電勢Er增加。 e. 重覆c、d步驟應電勢逐步上升至磁化曲線與磁場電阻線之交點VT停止。 f. 發電機建立電壓的高低視曲線交點位置而定。 g. 臨界磁場電阻Rfc：能建立電壓的最大廠電阻，即為與無載飽和曲線相切之場電阻線。 h. 臨界轉速Nc：能建立電壓的最低轉速，即為與場電阻線相切之轉速。 2. 直流分激式發電機建立電壓的條件： a. 須有剩磁。 b. 剩磁與場磁通的方向要一致。 c. 磁場電阻Rf須小於臨界磁場電阻Rfc。 c. 轉速N須大於臨界轉速Nc。 3. 直流分激式發電機外部特性曲線： 由公式得知，當發電機負載增加時，端電壓會下降的原因為： a. 電樞電阻壓降。 b. 電樞反應之去磁效應 。 c. 電流通過電刷引起的電刷壓降。Φ降低，造成端電壓再度下降。 當負載持續增加超過崩潰點B時，電樞反應大幅增加使端電壓驟降為零，此時發電機磁場只有剩磁，應電勢不大，所以發電機電流不會很大，故分激式發電機具有短路自我保護作用，發生短路時不會燒毀。 三、接線圖﹕ 直流他激發電機實驗接線圖，如下圖五所示 四、實驗步驟及結果﹕ 1. 直流分激式發電機電壓建立實驗： (1)完成機械結構組合(磁粉式動力計＋直流永磁式電動機＋直流多用途機)。 (2)依電路圖(圖五)完成接線。(負載RL先不連接)。 (3)磁粉式動力計設定： a. CONTR.MODE：設定於N位置(定轉速)。 b. SET/START VALUE：設定於10位置(無載)。 c. 轉速倍率開關：設定於×1檔。 d. 轉矩倍率開關：設定於×1檔。 (4)將場電阻調整於400Ω～700Ω之間。 (5)投入直流電源，調昇電壓以調整原動機轉速至1600rpm。 (6)記錄直流電壓表讀值，即為激磁電流0mA之感應電勢Eg。 (7)如表1-1所列，依序增加激磁電流之值為40mA、60mA、100mA，並記錄直流電壓表讀值，即為各個激磁電流之感應電勢Eg。 (8)增加直流電源電壓以調整原動機轉速至2000rpm，重複步驟(5)、步驟(6)。 (11)將場電阻調回於400Ω～700Ω之間、原動機直流電源電壓歸零；並將各個電源開關關閉。 (12)整理表1-1所列數據，並列出如下表1-1。 無載飽和特性 感應電動勢Eg(伏特) 電樞轉速n(rpm) 1600 2000 激磁電流If(mA) 0 21.7 20.4 40 99 130 60 123 154.4 100 160 198.6 表1-1 直流他激發電機之無載飽和特性 (13)依據表1-1所列數據，繪出他激發電機之無載飽和特性曲線圖。 2.負載特性實驗： (1)完成機械結構組合(磁粉式動力計＋直流永磁式電動機＋直流多用途機)。 (2)依電路圖(圖五)完成接線。 (3)磁粉式動力計設定： a. CONTR.MODE：設定於N位置(定轉速)。 b. SET/START VALUE：設定於10位置(無載)。 c. 轉速倍率開關：設定於×1檔。 d. 轉矩倍率開關：設定於×1檔。 (4)將場電阻調整於400Ω～700Ω之間、負載電阻調整於最大處。 (5)投入直流電源以調整原動機轉速至2200rpm，再轉動SET/START VALUE鈕，加載讓轉速定速於2000rpm。 (6)轉動直流發電機磁場調整器旋鈕，使激磁電流增加為120mA。 (7)如表1-2所列，調整負載電阻依序增加電樞電流之值為0.3A、0.4A、0.6mA、0.8mA、1.0A、1.2A、1.4A、1.6A，並記錄直流電壓表讀值，即為各個電樞電流下之負載電壓V。 (8)將負載電阻調回最大處、場電阻調回於400Ω～700Ω之間、原動機直流電源電壓歸零；並將各個電源開關關閉。 (9)整理表1-2所記錄數據，並計算輸出功率(PO)，PO＝IL×V＝IA×V，再填入表1-2中。 電樞轉速n＝2000rpm ； 激磁電流If＝120mA保持不變 電樞電流Ia(A) 0.3 0.4 0.6 0.8 1.0 0.8 0.6 0.3 負載端電壓V(V) 205 201.5 82.5 135.7 71.6 36.8 輸出功率P