实习一：直流并励电动机

1、实验一 直流并励电动机一. 实验目的1. 掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。2. 掌握直流并励电动机的调速方法。二. 预习要点1. 什么是直流电动机的工作特性和机械特性？答：工作特性：当 U = UN， Rf + r f = C 时，, n ,T 分别随 P2 变； 机械特性：当 U = UN， Rf + r f = C 时， n 随 T 变；2. 直流电动机调速原理是什么？答：由 n=(U-IR)/Ce 可知，转速 n 和 U、I 有关，并且可控量只有这两个， 我们可以通过调节这两个量来改变转速。 即通过人为改变电动机的机械特性而使 电动机与负载两条特性的交点随之改变，从

2、而达到调速的目的。三. 实验项目1. 工作特性和机械特性保持 U=UN和 If =IfN 不变，测取 n=f(Ia) 及 n=f(T2) 。2. 调速特性(1) 改变电枢电压调速保持 U=UN、If=IfN =常数， T2 =常数，测取 n=f(Ua) 。(2) 改变励磁电流调速保持 U=UN，T2 =常数， R1 =0，测取 n=f(If) 。(3) 观察能耗制动过程四实验设备及仪器1MEL-I 系列电机教学实验台的主控制屏。2电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量( MEL-13)、编码器、转速表 3可调直流稳压电源(含直流电压、电流、毫安表) 4直流电压、毫安、安培表( MEL-06)。5直

3、流并励电动机。6波形测试及开关板( MEL-05)。7三相可调电阻 900( MEL-03)。五实验方法1并励电动机的工作特性和机械特性。1）实验线路如图 1-6 所示图1-6 直流并励电动机接线图U1：可调直流稳压电源R1、Rf ：电枢调节电阻和 磁场调节电阻，位于 MEL-09。mA、A、V2：直流毫安、电 流、电压表（ MEL-06） G：涡流测功机I S：涡流测功机励磁电流 调节，位于 MEL-13。（2）测取电动机电枢电流 Ia、转速n和转矩T2，共取数据 7-8组填入表1-8中表 1-8U=UN=220VIf=IfN=0. 0748A Ka= 实 验 数 据Ia（A）1.100.9

4、50.800.700.600.500.400.30n（ r/min ）16001607161816231623164016551669T2（N.m）1.181.050.910.810.710.610.500.39计 算 数 据P2（w）198.24177.17154.60138.04120.99105.0486.8968.34P1（w）258.46225.46192.46170.46148.46126.46104.4682.46（%）76.778.680.381.081.583.183.282.9n（%）0.000.441.121.431.432.503.434.312调速特性（ 1）改变电枢

5、端电压的调速表 1-9If=IfN= 0.0748 A,T 2=0.60 N.mUa（V）216205196186177173170161n（ r/min ）16321538147513861313128612561185Ia（A）0.550.5470.5410.5570.5670.5630.570.561（ 2）改变励磁电流的调速表 1-10 U=U N =220V ， T 2= 0.60N.mN（ r/min ）14501546161516501690173917851950If（A）100.580.572.067.763.659.638.147.6Ia（A）0.5520.5950.605

6、0.6300.6440.6650.6720.737（3）能耗制动图1-7 直流并励电动机能耗制动接线图按图 1 一 7 接线 U1：可调直流稳压电源 R1、Rf：直流电机电枢调节 电阻和磁场调节电阻 (MEL-09 )RL：采用 MEL-03 中两只 900 电阻并联。S：双刀双掷开关 (MEL-05)六注意事项1直流电动机起动前 , 测功机加载旋钮调至零 . 实验做完也要将测功机负 载钮调到零，否则电机起动时，测功机会受到冲击。2负载转矩表和转速表调零 . 如有零误差，在实验过程中要除去零误差。3为安全起动 , 将电枢回路电阻调至最大 , 励磁回路电阻调至最小。4转矩表反应速度缓慢，在实验过

7、程中调节负载要慢。5实验过程中按照实验要求 , 随时调节电阻 , 使有关的物理量保持常量 保证实验数据的正确性。七实验数据及分析1. 由表1-8 计算出 P2和，并绘出 n、T2、=f(I a)及n=f(T 2)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，转速 n 的单位为 r min。 电动机输入功率： P1=UI电动机效率 =P2 ×100P1 电动机输入电流： I =I a +I fN 由工作特性求出转速变化率： n= nO nN ×100nN 解：对第一组数据，有： P2=0.105 ×1600

8、15;1.18=198.24wI=I a +I fN =1.1+0.0748A=1.1748AP1=220× 1.1748=258.46w= P2/ P 1×100=198.24/258.46=77 n=(1600-1600)/1600 ×100=0.00 同理可得其他数据，见表 1-8转速 n 的特性曲线如下：转矩 T2 的特性曲线如下：=f(I a) 的特性曲线如下：n=f(T 2) 的特性曲线如下：并励电动机调速特性曲线 n=f(Ua) 如下：并励电动机调速特性曲线 n=f（I f） 如下：2. 绘出并励电动机调速特性曲线 n=f（U a） 和 n=f（I

9、f） 。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。解：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 点为：调压调速是在基速以下调节转速的方法， 电压越小， 转速越小。调压调速的 优点：（1）可实现无级调速； （2）相对稳定性较好； （3）调速范围较宽， D 可达 10-20 ；（ 4）调速经济性较好。调压调速的缺点：需要一套可控的直流电源。弱磁调速是在基速以上调节转速的方法， 励磁电流减小， 磁通变小， 转速升 高。弱磁调速的优点：（1）控制方便，能量损耗小；（2）可实现无级调速。弱磁 调速的缺点： 由于受电动机机械强度和换向火花的限制， 转速不

10、能太高， 调速范 围窄，一般要与调压调速配合使用。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？能耗制动时间与制动电阻 RL 的阻值的大小有关，制动电阻越大，制动过程 的时间越长； 反之制动时间越短。 这是因为在能耗制动过程中， 制动时间主要取 决于 TMn，TMn 与制动电阻成正比，所以制动电阻越大，制动过程的时间越长。采 用能耗制动方法停车的缺点在于在制动过程中， 随着转速的下降， 制动转矩随着 减小，制动效果变差。八问题讨论1. 并励电动机的速率特性 n=f(I a)为什么是略微下降？是否会出现上翘现 象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？答

11、：根据并励电动机的速率特性公式， 若忽略电枢反应 ，当电枢回路电流增 加时，转速下降；若考虑电枢反应的去磁效应，磁通下降可能引起转速的上升， 即出现上翘现象。 这样的变化与电枢回路电流增大引起的转速降相抵消， 对电动 机的影响是使电动机的转速变化很小。2. 当电动机的负载转矩和励磁电流不变时， 减小电枢端压， 为什么会引起电 动机转速降低？答：由直流电动机机械特性的表达式可知， 转速与电枢电压成正比、 与磁通 量成反比，所以降低电压时转速下降。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？答：由于磁通与励磁电流在额定磁通以下时基本成正比， 所以励磁电流减小 时，主磁通也随着减小。由机械特性的表达式可知，当磁通减小时，转速升高。4. 并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”？ 为什么？答：不一定。这是因为当电动机负载较轻时，电动机的转速将迅速上升，