电机教材内容Word文档格式.docx
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根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。
为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。
4、起动电机，观察仪表
在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常（如指针正、反向是否超满量程等）。
如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；
如果一切正常，即可正式开始实验。
5、测取数据
预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。
正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。
6、认真负责，实验有始有终
实验完毕，须将数据交指导教师审阅。
经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。
三、实验报告
实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。
实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。
实验报告包括以下内容：
1）实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。
2）列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据（PN、UN、IN、nN）等。
3）列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等。
4）数据的整理和计算
5）按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。
6）根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。
实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。
7）每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。
1-2实验安全操作规程
为了按时完成电机及拖动实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：
1．实验时人体不可接触带电线路。
2．接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。
3．学生独立完成接线或改接线路后必须经指导老师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。
实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。
4．电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。
5．总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导教师来控制，其他人员只能在指导教师允许后方可操作，不得自行合闸。
第二章直流电机实验
2-1认识实验
一、实验目的
1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3、熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。
二、预习要点
1、如何正确选择使用仪器仪表。
特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器?
不串接会产生什么严重后果?
3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置?
为什么?
若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?
4、直流电动机调速及改变转向的方法。
三、实验项目
1、了解教学实验台中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。
四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1．实验台主控制屏
2．转速、转矩、功率显示（NMEL-13C）
3．电机导轨（NMEL-14C）
4．直流电机仪表、电源（MMEL-18）（位于实验台主控制屏的下部）
5．电机起动箱（NMEL-09）
6．直流电压、毫安、安培表（NMCL-001）。
7．直流电动机M03
五、实验说明及操作步骤
1．由实验教师讲解电机实验的基本要求，实验台各面板的布置及使用方法，注意事项。
2．用伏安法测电枢的直流电阻，接线原理图见图1-1。
U：
可调直流稳压电源（NMEL-18A）
R：
3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09）
V：
直流电压表（NMCL-0010）
A：
直流安培表（NMCL-0010）
M：
直流电机电枢M03
（1）经检查接线无误后，逆时针调节磁场调节电阻R使至最大。
直流电压表量程选为300V档，直流安培表量程选为2A档。
（2）按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关，可调直流稳压电源的船形开关以及复位开关，建立直流电源，并调节直流电源至220V输出。
调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行，如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压UM和电流Ia。
将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表1-1中
（3）增大R（逆时针旋转）使电流分别达到0.15A和0.1A，用上述方法测取六组数据，填入表1-1。
取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=
。
表1-1室温℃
序号
U（V）
I（A）
R（平均）（Ω）
Ra（Ω）
Raref（Ω）
1
Ra11=
Ra1=
Ra12=
Ra13=
2
Ra21=
Ra2=
Ra22=
Ra23=
3
Ra31=
Ra3=
Ra32=
Ra33=
表中：
（4）计算基准工作温度时的电枢电阻
由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。
冷态温度为室温。
按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：
式中Raref——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。
（Ω）。
Ra——电枢绕组的实际冷态电阻。
θref——基准工作温度，对于E级绝缘为75℃。
θa——实际冷态时电枢绕组的温度。
（℃）
3、直流仪表、转速表和变阻器的选择
直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。
（1）电压量程的选择
如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为300V量程档。
（2）电流量程的选择
因为直流并励电动机的额定电流为1.1A，测量电枢电流的电表可选用直流电流表的2A量程档；
额定励磁电流小于0.16A，电流表A1选用200mA量程档。
（3）变阻器的选择
变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定。
在本实验中，电枢回路调节电阻选用NMEL-09组件的100Ω/1.22A电阻，磁场回路调节选用NMEL-09的3000Ω/200mA可调电阻。
4、直流电动机的起动
电枢调节电阻（NMEL-09）
Rf：
磁场调节电阻（NMEL-09）
直流并励电动机M03：
可调直流稳压电源和直流电机励磁电源位于NMEL-18
可调直流稳压电源自带电压表
可调直流稳压电源自带电流表
mA：
毫安表，位于直流电机励磁电源部分。
（1）按图1-2接线，检查电动机励磁回路接线是否牢靠，仪表的量程，极性是否正确选择。
（2）将电机电枢调节电阻R1调至最大，磁场调节电阻调至最小。
（3）合上控制屏的漏电保护器，按次序按下绿色“闭合”按钮开关，打开励磁电源船形开关和可调直流电源船形开关，按下复位按钮，此时，直流电源的绿色工作发光二极管亮，指示直流电压已建立，旋转电压调节电位器，使可调直流稳压电源输出220V电压。
（4）减小R电阻至最小。
5．调节他励电动机的转速。
分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R和励磁回路的调节电阻Rf，以上两种情况可分别观察转速变化情况
6．改变电动机的转向
将电枢回路调节电阻R调至最大值，先断开可调直流电源的船形开关，再断开励磁电源的开关，使他励电动机停机，将电枢或励磁回路的两端接线对调后，再按前述起动电机，观察电动机的转向及转速表的读数。
六、注意事项
1、直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻Rf1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同时必须将电枢串联起动电阻R1调至最大,然后方可接通电枢电源。
使电动机正常起动。
起动后，将起动电阻R1调至零，使电机正常工作。
2、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。
同时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值，励磁回路串联的电阻Rf1调回到最小值。
给下次起动作好准备。
3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。
七、实验报告
1．画出直流并励电动机电枢串电阻起动的接线图。
说明电动机起动时，起动电阻R和磁场调节电阻Rf应调到什么位置？
为什么？
2．增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？
增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？
3．用什么方法可以改变直流电动机的转向？
4．为什么要求直流并励电动机磁场回路的接线要牢靠？
2-2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。
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？
1、工作特性和机械特性
保持U=UN和If=IfN不变，测取n、T2、η=f（Ia）、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，测取n=f（If）。
（3）观察能耗制动过程
四、实验设备
2．电机导轨（NMEL-14C）
3．直流电机仪表、电源（NMEL-18）（位于实验台主控制屏的下部）
4．电机起动箱（NMEL-09）
5．直流电压、毫安、安培表（NMCL-001）
6．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）
7．三相可调电阻1800Ω（NMEL-03）
8．转速、转矩、功率产量（NMEL-13C）
9．直流电动机M03
10．直流发电机M01（作校正直流测功机）。
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
G：
直流发电机M01，PN=100W，UN=200V，IN=0.5A，NN=1600r/min
直流电动机M03，按他励接法
S1：
双刀双掷开关，位于NMEL-05B
R1：
电枢调节电阻100Ω/1.22A，位于NMEL-09。
Rf1：
磁场调节电阻3000Ω/200mA，位于NMEL-09。
Rf2：
磁场调节变阻器，采用NMEL-03最上端900Ω变阻器，并采用分压器接法。
R2：
发电机负载电阻，采用NMEL-03中间端和下端变阻器，采用串并联接法，阻值为2250Ω（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联）。
调节时先调节串联部分，当负载电流大于0.4A时用并联部分，并将串联部分阻值调到最小并用导线短接以避免烧毁熔断器。
mA1、A1：
分别为毫安表和电流表，位于直流电源（NMEL-18）上。
U1、U2：
分别为可调直流稳压电源和电机励磁电源（MMEL-18）。
V2、mA2、A2：
分别为直流电压表（量程为300V档），直流毫安表（量程为200mA档），直流安倍表（量程为2A档）
a．将R1调至最大，Rf1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。
打开船形开关，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，合上开关S1，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Rf2和发电机负载电阻R2（保持发电机的励磁电流不变，使mA2=130mA），使电动机达到额定值：
U=UN=220V，I1=IN=1.1A，n=nN=1600r/min，此时M的励磁电流If即为额定励磁电流IfN。
c．保持U=UN，If=IfN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即调节发电机负载电阻R2，测取电动机电枢电流I1、转速n和转矩T2，共取数据7-8组填入表1-8中。
实
验
数
据
Ia（A）
n（r/min）
T2（N.m）
计
算
P2（w）
P1（w）
η（%）
△n（%）
表1-8U=UN=220V；
If=IfN=A；
Ra=Ω
2、调速特性
（1）改变电枢端电压的调速
1）按上述方法起动直流电机，直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调至校正值（即mA2=130mA），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，记录此时的T2=N.m。
2）保持此时的T2值和If＝IfN不变，逐次增加R1的阻值，即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。
共取数据8-9组，记录于表1-9中
表1-9If=IfN=A,T2=N.m
Ua（V）
（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，调节MG的磁场电阻使If2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载R2，使电动机M的U=UN，I＝0.5IN，记录此时的T2=N.m。
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Rf1，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1－10中。
表1-10U=UN=220V，T2=N.m
If（A）
（3）能耗制动
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（NMEL-09）
RL：
采用NMEL-03中两只900Ω电阻并联。
S：
双刀双掷开关（NMEL-05B）
a．将开关S合向“1”端，R1调至最大，Rf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，使电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。
c．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。
d．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，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：
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？
该制动方法有什么缺点？
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？
上翘的速率特性对电动机运行有何影响？
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？
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“飞车”？
2-3直流他励电动机机械特性
一．实验目的
了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性
二．预习要点
1．改变他励直流电动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．电动及回馈制动特性。
2．电动及反接制动特性。
3．能耗制动特性。
四．实验设备及仪器
1．实验台主控制屏。
2．电机导轨及转速表
3．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）
4．三相可调电阻90Ω（NMEL-04）
5．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）
6、直流电压、电流、毫安表（NMCL-001）
7．电机起动箱（NMEL-09）
8．直流电机仪表、电源（含在主控制屏左下方，NMEL-18）
五．实验方法及步骤
1．电动及回馈制动特性
接线图如图5-1
M为直流并励电动机M01（接成他励方式）。
G为直流发电机M03作电动机使用（接成他励方式），UN=220V，IN=1.1A，nN=1600r/min;
直流电压表V1为NMEL-18中220V可调直流稳压电源自带，V2的量程为300V（NMCL-001）；
直流电流表mA1、A1分别为NMEL-18中220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；
mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表，按装在主控制屏（NMCL-001）的下部。
R1选用1800Ω欧姆电阻（NMEL-03）
R2选用180欧姆电阻（NMEL-04中两90欧姆电阻相串联）
R3选用3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09）
R4选用2250Ω电阻（用NMEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联）
开关S1、S2选用NMEL-05B中的双刀双掷开关。
按图5-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置：
（1）开关S1合向“1”端，S2合向“2”端。
（2）电阻R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。
（3）直流励磁电源船形开关和220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。
实验步骤。
a．按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和220V电源船形开关，使直流电动机G起动运转，调节直流可调电源，使V1读数为UN=220伏，调节R2阻值至零。
b．分别调节直流电动机G的磁场调节电阻R1，发电机M磁场调节电阻R3、负载电阻R4（先调节相串联的900Ω电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节900Ω电阻相并联的旋钮），使直流电动机G的转速nN=1600r/min，Ia=IN=1.1A，此时If=IfN，记录此值If=。
c．保持电动机的U=UN=220V，If=IfN不变，改变R4及R3阻值，测取G在额定负载至空载范围的n、Ia，共取5-6组数据填入表中。
表5-1UN=220伏IfN=A
d．折掉开关S2的短接线，调节R3，使发电机M的空载电压达到最大（不超过220伏），并且极性与电动机电枢电压相同。
e．保持电枢电源电压U=UN=220V，If=IfN，把开关S2合向“1”端，把R4值减小，直至为零（先调节相串联的900Ω电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器）。
再调节R3阻值使阻值逐渐增加，电动机G的转速升高，当A1表的电流值为0时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加R3阻值，则电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至电流接近0.8倍额定值（实验中应注意电动机转速不超过2000转/分）。
测取电动机G的n、Ia，共取5-6组数据填入表5-2中。
表5-2UN=220伏IfN=A
因为T2=CMφI2，而CMφ中为常数，则T∝I2，为简便起见，只要求n=f（Ia）特性，见图5-2。
在断电的条件下，对图5-
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