1、实验二 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？2.直流电动机调速原理是什么？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、T2 、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1NMEL 系列电机教学实验
2、台的主控制屏。2电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（NMEL-13） 。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（NMEL-06） 。5直流并励电动机。M03 (U N=220v，I N=1.1A，n N=1600)6波形测试及开关板（NMEL-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。实验线路如图 1-6 所示U1：可调直流稳压电源R1、R f：电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于 NMEL-09。mA、A、V 2：直流毫安、电流、电压表（NMEL-06）G：涡流测功机IS：涡流测功机励磁电流调节，位于 NMEL
3、-13。a将 R1 调至最大， Rf 调至最小，毫安表量程为200mA，电流表量程为 2A 档，电压表量程为 300V 档，检查涡流测功机与 NMEL-13 是否相连，将 NMEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制” ， “转矩设定”电位器逆时针旋到底，打开图 1-6 直 流 并 励 电 动 机 接 线 图船形开关，按实验一方法起动直流电源，使电机旋转，并调整电机的旋转方向，使电机正转。b直流电机正常起动后，将电枢串联电阻 R1 调至零，调节直流可调稳压电源的输出至 220V，再分别调节磁场调节电阻 Rf 和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：U=UN=220V， Ia
4、=IN，n=n N=1600r/min，此时直流电机的励磁电流 If=IfN（额定励磁电流） 。c保持 U=UN，I f=IfN 不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节 “转矩设定 ”电位器，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UU N 221 V If=IfN= 56.1 mA If2= 1.1 A Ia（A） 1.142 1.015 0.906 0.801 0.696 0.500 0.296n（r/min） 1619 1619 1639 1659 1680 1722 1784IF（A） 56.2 56.0 56.1 56.2
5、 56.2 56.2 56.5实验数据 T2（Nm） 0.69 0.65 0.56 0.47 0.38 0.29 0.13P2（W） 117.297110.49796.37381.87267.03252.43424.351P1（W） 264.780256.603212.624189.419166.214122.89877.814（） 44.3 43.1 45.3 43.2 40.3 42.7 31.3计算数据n（） 5.71.转速和输出功率2.转矩和输出功率3.电动机效率和电动机电枢输入电流 =f(Ia)4.n=f(T2)2调速特性（1）改变电枢端电压的调速a按上述方法起动直流电机后，将电阻
6、R1 调至零，并同时调节负载，电枢电压和磁场调节电阻 Rf，使电机的 U=UN，I a=0.5IN，I f=IfN，记录此时的 T2= N.mb保持 T2 不变，I f=IfN 不变，逐次增加 R1 的阻值，即降低电枢两端的电压 Ua，R 1 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，共取 7-8 组数据填入表 1-9 中。表 1-9 If=IfN= 56.2mA ,T2=0.26 N.mUa（ V） 221 216 209 202 194 186 179 172n（r/min）1716 1664 1600 1539 1461 1388 1322 1258Ia（
7、A） 0.562 0.574 0.586 0.602 0.620 0.641 0.663 0.6851.n=f(Ua)（2）改变励磁电流的调速a直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻 Rf 调至零，调节可调直流电源的输出为 220V，调节“转矩设定 ”电位器，使电动机的 U=UN，I a=0.5IN，记录此时的T2= N.mb保持 T2 和 U=UN 不变，逐次增加磁场电阻 Rf 阻值，直至 n=1.3nN，每次测取电动机的 n、I f 和 Ia，共取 7-8 组数据填写入表 1-10 中。表 1-10 U=UN=220V，T 2= 0.45 N.mn（r/min）1360 1389
8、1434 1482 1558 1619 1733 1813If（mA） 99.7 88.8 78.7 71.2 61.9 56.1 47.6 43.1Ia（A） 0.555 0.564 0.573 0.582 0.600 0.611 0.634 0.6551.n=f(If)(3)能耗制动按图 1 一 7 接线U1：可调直流稳压电源R1、R f：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）a将开关 S 合向“1”端，R 1 调至最大，R f 调至最小，起动直流电机。b运行正常后，从电机电枢的一端拨出一根导线，
9、使电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。小 RL：2.8s ,2.9, 2.8s 大 RL：3.2s ,3.1s, 3.3sc重复起动电动机，待运转正常后，把 S 合向“2”端记录停机时间。小 RL：0.7s ,0.7 s, 0.8s 大 RL：1.9s ,2.2s, 2.3sd选择不同 RL 阻值，观察对停机时间的影响。六实验报告1.由表 1-8 计算出 P2和 ，并绘出 n、T2、=f(I a)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 Nm，转速 n 的单位为 rmin。图 -7直 流 并 励 电 动 机 能 耗 制 动 接 线 图
10、电动机输入功率P1=UI电动机效率= 10012P电动机输入电流I =Ia +IfN由工作特性求出转速变化率：n= 100NOn特性曲线见表格后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。答：特性曲线图见表格后。改变电枢端电压的调速时，由公式 Tem=CTIa 可知，T 与 If 不变时，Tem 与 均不变，故 Ia 也不变，于此可知 Ia 在实验中几乎不变改变励磁电流的调速时，由公式 Tem=CTIa 可知，T 不变时，Tem 不变， 与 If 成正相关，因此可知 Ia 与 If 成反相关，当励磁电流
11、减小时，Ia 会增加。2 种调速方法的优缺点：改变电枢端电压调速：可以连续平滑的无极调速，机械特性硬，对于轻载与重载具有明显的 调速效果。但转速只能从额定转速往下调，初投资大，维护要求高。 改变励磁电流调速：在恒转矩负载时，因磁通减小，导致电枢电流 Ia 增大，电机效率降低， 而且长时间运行会导致电机发热，故弱磁调速适合恒功率场合。弱磁调速可以连续平滑调速，改变励磁电流控制方便，但转速只能从额定转速往上调，最高转速受机械强度与换向能力的限制。 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？答：由上面数据可以看出，电阻越小，制动电流越大，制动时间越短； 反之，电阻越大，制动电流越小，制动时间越长； 能耗制动，在电动机脱离电源之后，在定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，产生一静止磁场，利用转子感应电流与静止磁场的作用达到制动的目的。 能耗制动的缺点有：在制动过程中，随着转速下降，制动转矩随之减小，制动效果变差，电机易发热。七思考题1.并励电动机的速率特性 n=f(Ia)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：由 n=U/Ce-RaT/CeCT =n0-T，为一条下垂的斜线，由于直流电动机中的 2Ran0,于是2当负载转矩很小时，可能会导致飞速。
