电机与拖动实验指导书(修改2013)(2)

If2A2Rf2励磁绕组Rf1A1IfV1V2IFA4A3IaSR2+I220V电枢电源R1并励绕组－+励磁电源220V－

图2－1 直流并励电动机接线图

2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻Rf1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。

3）M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If2为校正值（50mA或100 mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻Rf1，使电动机达到额定值： U＝UN，I＝IN，n＝nN。此时M的励磁电流If即为额定励磁电流IfN。

4）保持U＝UN，If=IfN，If2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流Ia，转速n和校正电机的负载电流IF（由校正曲线查出电动机输出对应转矩T2）。共取数据9-10组，记录于表2-1中。

表2－1 U＝UN＝ V If=IfN= mA If2= mA Ia（A） 实验n（r/min） 数据 IF（A） T2（N·m） 计 P2（W） 算 P1（W） 数 η（％） 据 Δn（％） 3、调速特性 （1）改变电枢端电压的调速

1）直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U=UN，I=0.5IN，If＝IfN记下此时MG的IF值。

2）保持此时的IF值（即T2值）和If＝IfN不变，逐次增加R1的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia。

3）共取数据8-9组，记录于表2-2中

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表2－2 If＝IfN＝ mA T2＝ N·m Ua（V） n（r/min） Ia（A） （2）改变励磁电流的调速 1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻Rf1调至零，将MG的磁场调节电阻If2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=UN，I＝0.5IN记下此时的IF值。

2）保持此时MG的IF值（T2值）和M的U＝UN不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n＝1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia。共取 7－8组记录于表2－3中。

表2－3 U＝UN＝ V T2＝ N·m n（r/min） If（mA） Ia（A） 五、实验报告

1、由表2-1计算出P2和η，并给出n、T2、η＝f（Ia）及n＝f（T2）的特

性曲线。

电动机输出功率： P2＝0.105nT2

式中输出转矩T2的单位为N.m（由If2及IF值，从校正曲线T2=f（IF）查得），转速n的单位为r/min。

电动机输入功率： P1=UI 输入电流： I=Ia+IfN 电动机效率： P??2?100% P1n0?nN ?n%??100%nN由工作特性求出转速变化率：

2、绘出并励电动机调速特性曲线n＝f（Ua）和n=f（If）。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。

3、能耗制动时间与制动电阻RL的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？ 七、思考题

2、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？

3、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？

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实验三 直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性

一、 实验目的

了解和测定他励直流电动机在各种运转状态的机械特性

二、 预习要点

1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？

2、他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？

3、他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。

三、实验项目

1、电动及回馈制动状态下的机械特性 2、电动及反接制动状态下的机械特性 3、能耗制动状态下的机械特性

四、实验方法

1、实验设备

序 号 型 号 1 2 3 4 5 6 7 8 DJ15 DJ23 D31 D41 D42 D44 D51 名 称 直流并励电动机 校正直流测功机 直流电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板 数 量 1件 1件 1件 2件 1件 1件 1件 1件 DD03 导轨、测速发电机及转速表

按图3-1接线，图中M用编号为DJ15的直流并励电动机(接成他励方式)，MG用编号为DJ23的校正直流测功机，直流电压表V1、V2的量程为1000V，直流电流表A1、A3的量程为200mA，A2、A4的量程为5A。R1、R2、R3、及R4依不同的实验而选不同的阻值。

2、R2=0时电动及回馈制动状态下的机械特性

(1) R1、R2分别选用D44的1800Ω和180Ω阻值，R3选用D42上4 只900Ω串联共3600Ω阻值，R4 选用D42上1800Ω再加上D41上6只90Ω串联共2340Ω阻值。 (2) R1阻值置最小位置，R2、R3及R4阻值置最大位置，转速表置正向1800r/min量程。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

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2'短接端(见图6-1)。

A2A4 R4R2Ia

122'1'＋

S1MMG220VV1V2S2 －

＋

If －A1A3 R1R3

图 3-1他励直流电动机机械特性测定的实验接线图

(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“开”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查R2阻值确在最大位置时接通“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的磁场调节电阻R1阻值，和电机MG 的负载电阻R4阻值(先调节D42上1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接)。使电动机M的n=nN=1600r/min，IN=If+Ia=1.2A。此时他励直流电动机的励磁电流If为额定励磁电流IfN。保持U=UN=220V ，If=IfN，A3表为100mA。增大R4阻值，直至空载(拆掉开关S2的2'上的短接线)，测取电动机M在额定负载至空载范围的n、Ia，共取8-9组数据记录于表3-1中。

(5) 在确定S2上短接线仍拆掉的情况下，把R4调至零值位置(其中D42上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S2两端测)，并且极性相同，把开关S2合向1'端。 (6) 保持电枢电源电压U=UN=220V，If=IfN，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（此时转速表量程应打向正向3600r/min档），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1900 r/min，测取M的n、Ia。共取8～9组数据记录于表6-2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）。

表3-1 UN=220V IfN= mA

励磁电源电枢电源 DJ15励磁绕组

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DJ23励磁绕组 Ia（A） n（r/min） 表3-2 UN=220V IfN= mA Ia（A） n（r/min） 3、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，改接图3-1，R1阻值不变，R2用D42的900Ω与900Ω并联并用万用表调定在400Ω，R3用D44的180Ω阻值，R4用D42上1800Ω阻值加上D41上6只90Ω电阻串联共2340Ω阻值。 (2) 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，R1 、R3置最小值，R2置400Ω阻值， 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的空载电压是否和“电枢电源”的电压极性相反，若极性相反，检查R4阻值确在最大位置时可把S2合向1'端。

(4) 保持电动机的“电枢电源”电压U=UN=220V，If=IfN不变， 逐渐减小R4阻值（先减小D44上1800Ω阻值，调至零值后用导线短接），使电机减速直至为零。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Ia=IaN，测取电动机在1、4象限的n、Ia共取12～13 组数据记录于表3-3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)。

表3-3 UN=220V IfN= mA R2=400Ω Ia（A） n（r/min） 五、实验报告

根据实验数据，绘制他励直流电动机运行在第一、第二、第四象限的电动和制动状态及能耗制动状态下的机械特性n=f(Ia)(用同一座标纸绘出)。

六、思考题

2、直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变？为什么？

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