直流機

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資料紹介

１．　　直流分巻発電機の実験
　　１．１　目的
　　　　直流分巻発電機の運転およびその性質について考察し、取り扱い方法を習得する。
　　１．２　原理
　　　　直流発電機の誘導起電力E(V)は、
　　　で表せる。pは極の対数、φは１極の磁束(wb)、Nは回転速度(min－1)、Zは電機子導対数、aは電機子分路数である。直流発電機に負荷電流を流すと、電機子抵抗による電圧降下およびブラシの接触による電圧降下を生じ、端子電圧Vgは、
　　となる。ここで、Raは電機子回路の抵抗、Vbはブラシの接触による電圧降下である。
　　１．３　実験方法
　１．３．１　直流機の巻線抵抗の測定
　　　　電圧降下法により直流機の電機子抵抗ならびに界磁抵抗を測定する。下図に巻線抵抗測定の回路図を示す。（a）では被測定抵抗Xと電圧計を通る電流の和が電流の読みとなる。（b）では抵抗Xおよび電流計の抵抗による電圧降下の和が電圧計の読みとなる。よって（a）および（b）の正確な抵抗は、
　　　となる。Rv’は電圧計の抵抗、Ra’は電流計の抵抗である。
　　　　
図１：巻線抵抗測定の回路図
　　　　この測定では抵抗Xの部分を巻線抵抗として上図（a）のように結線し直流分巻電
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動機および分巻発電機の電機子抵抗、界磁抵抗を図２に示すように測定する。
図２：直流分巻電動機および発電機の巻線抵抗測定
実験結果から巻線抵抗Rと電流Iの関係グラフを描き、抵抗値を決定する。
　１．３．２　直流分巻電動発電機の始動と取り扱い
　（１）直流分巻電動機および発電機の配線を行い、指導者またはTAに確認をうける。配線確認後以下の手順に従い直流機を始動する。
　（２）界磁調整器（電動機用）ハンドルを抵抗Rfm最小の位置にし、界磁調整器（発電機用）ハンドルを抵抗Rfg最大の位置にする。
　（３）負荷遮断機をOFFとし無負荷を確認する。
　（４）直流電源のスイッチをONにし、電源遮断機（直流100V）をONにする。
　（５）直流電源の出力電圧を調整し、 Vm＝100Vに調整する。
　（６）自動始動機のONボタンを押す。
　（７）始動中の入力電流の変化を電流計（電動機入力電流）で確認する。
　　　　電動機の動作中に実験機器の一部が加熱される、整流子面に火花が生じる、速度が著しく上昇するときは、直ちに運転を停止して原因を確かめなければならない。問題なく始動したときは、界磁調整器（電動機用）のハンドルを回し回転速度Nが定格回転速度1500min－1になるように調整する。
　１．３．３　直流分巻電動発電機の運転停止
　　　　運転を停止するには、まず界磁調整器（電動機用）を最小まで戻して速度を下げ、次に界磁調整器（発電機用）によりRfgを最大にして発電機出力電圧Vgを減らす。この後、発電機の負荷遮断機をOFFとし自動始動機のOFFボタンを押す。
　１．３．４　自励および他励発電機の無負荷飽和特性の測定
　　＜自励特性試験＞
　（１）配線した後、電動発電機を始動、定格回転速度1500min－1に設定する。
　（２）界磁調整器（発電機用）の発電機界磁抵抗Rfgが最大になっていることを確認する。
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（３）このとき（Ifg＝0A）の発電機出力電圧を残留磁気電圧として記録する。
　（４）界磁調整器（発電機用）により界磁抵抗Rfgを減少させ、発電機出力電圧を徐々に上げる。
　（５）回転速度を保ちながらVg＝20から150V（定格出力の130～150%程度が目安）まで変化させ界磁電流Ifgを記録する。
　（６）飽和特性が表れてき