电机学实验1实验报告材料Word文件下载.docx

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4、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

5、掌握直流并励电动机的调速方法

6、并励电动机的能耗制动

二、实验容和原理

1、并励直流电动机起动实验

2、改变并励直流电动机转向实验

3、测取并励直流电动机的工作特性和机械特性

4、并励直流电动机的调速方法

三、主要仪器设备

1、直流电源（220V，3A，可调）

2、并励直流电动机

3、负载：

测功机。

与被测电动机同轴相连。

4、调节电阻。

电枢调节电阻选取0-90欧，磁场调节电阻选取0—3000欧。

5、直流电压电流表。

电压表为直流250V，电枢回路电流表量程2.5A，励磁回路电流表量程200mA。

四、操作方法与实验步骤

（1）并励直流电动机的起动实验

接线图：

实验时，首先将电枢回路电阻调节到最大，因为起动初n=0，而端电压为额定值，如果电枢回路电阻过小那么会因电流过大而烧坏电机。

其次应该Rf调节到最小，因为当电枢电流和电动势一定时，磁通量和转速是成反比的，如果磁场太弱，那么会造成很大的转速，从而造成危险。

调节电源电压，缓缓启动电机，观察电动机的旋转方向是否符合负载的加载方向。

最后逐步减小R1，实现分级起动，直到完全切除R1.

注意每次起动前，将测功机加载旋钮置0。

实验完成后，将电压和测功机加载旋钮置0。

（2）改变并励直流电动机转向实验

改变转向，即改变导体的受力方向，则改变电枢电流或者磁场的方向都可以实现。

因此对调励磁绕组或者电枢绕组的极性即可。

重新起动，观察转向。

（3）测量并励直流电动机的工作特性和机械特性

1、完全起动电机并获取稳定转速，使得R1=0

2、将电动机调节到额定状态，调节电源电压测功机加载旋钮及磁场调节电阻Rf，至额定状态：

U=UN，I=IN，n=nN，记下此时的If，即IfN。

3、保持U=UN，If=IfN不变，调测功机加载旋钮，逐渐减小电动机负载至最小，测I、n、T2。

（4）并励直流电动机的调速特性

1、改变电枢电压调速

1）按操作1起动后，切除电枢调节电阻R1（R1=0）

2）调节电源电压、测功机加载旋钮及磁场调节电阻Rf，使U=UN，T2=500mN.m，If=IfN

3）保持T2=500mN.m，If=IfN不变，从零开始逐渐增加R1至最大值，从而逐渐降低电枢端电压Ua，每次测Ua、n、I。

2、改变励磁电流调速

1）按操作1起动后，切除电枢调节电阻R1（R1=0）和磁场调节电阻Rf;

2）调节电源电压、测功机加载旋钮,使U=UN，T2=500mN.m

3）保持U=UN，T2=500mN.m，不变，从零开始逐渐增加Rf，从而逐渐减小励磁电流，直至n=1.2nN，，每次测If、n、I。

五、实验数据记录和处理

首先阅读并记录直流电机的铭牌数据：

UN=220V，nN=1600r/min，IfN<

0.16A，IN=1.1A，PN=185W。

（1）并励直流电动机的起动.

实验过程记录：

空载起动时，首先使Ra调最大，Rf调最小。

再调节负载转矩为0。

起动后将Ra逐步调节为0，同时增大电压，使之达到额定电压，并且微调Rf使转速达到额定值。

最终测得数据：

n=1600r/min

I=0.211A

If=97.6mA

U=220V

注意到在做完实验后，将测功机加载旋钮置0（调节到最左）后，其读数仍显示为-0.03Nm

（2）并励直流电动机转向实验

在实验过程中，检查起动时的电机转速是否和测功机标定方向相同，如果不同，那么需要停机，调换电枢或者励磁绕组极性后，再次起动。

（3）并励直流电动机的工作特性和机械特性

U=UN=220V，If=IfN=81.4mA，Ra=20欧

转速特性：

n与T2的关系曲线：

（用不同曲线的拟合结果）

转矩特性：

效率特性：

1、改变电枢端电压调速

If=IfN=81.4mA,T2=500mNm

端电压Ua（V）

220

206

191

181

172

160

转速n（r/min）

1620

1516

1396

1317

1246

1156

输入电流I（A）

0.66

0.67

电枢电流Ia（A）

0.5786

0.5886

曲线的绘制：

2、改变励磁电流的调速

U=UN=220V，T2=500mNm

1520

1572

1602

1625

1661

1696

1728

1755

励磁回路电流（mA）

101.9

87.5

82.0

78.1

73.3

69.5

66.5

64.2

0.65

0.68

0.69

0.70

0.5686

0.5986

0.6086

0.6186

六、实验结果与分析

1、

在并励直流电动机的工作特性和机械特性的测定实验中，保持电枢两端电压不变，励磁电流不变，观察输入电流I，转速n和输出转矩T2随着P2的变化。

也就是测定转速特性、转矩特性和效率特性曲线。

1）转速特性分析：

从公式上可以看出，当T2变小时，由于

，而Tem和T2呈现正相关，所以当Tem减小，Ia减小，因此n增大。

由于励磁电流不变，因此总输入电流减小。

而实验结果呈现的曲线也恰好符合这个规律。

并且还可以得出转速变化率为7.875%。

2）转矩特性分析：

由于当P2增大时，n略有下降，事实上得到的曲线应略向上弯曲，实验所得的图像在这一点上体现得不是特别明显，仅仅是最后的两个点略从拟合直线上移。

3）效率特性分析：

效率特性指的是U=UN，If=IfN保持不变时，效率与P2的关系曲线。

效率的计算为P2与P1之比，而P1的计算公式为P1=UI。

呈现出先急剧上升后趋于平缓略有下降的趋势。

另，由于效率特性难以用多项式函数或指数函数表示，故在excel拟合的时候选用了“移动平均法”，配合上平滑连接的曲线，大致表示出效率特性的走向规律。

2、改变电枢电压调速

根据公式

，降低电枢电压后，转速将下降，且符合线性关系

3、改变励磁电流调速：

保持电枢电压和负载转矩不变，且使得R1=0，降低磁通密度，那么会使得转速上升，并且上升速度较快。

七、思考题

p12:

1、试说明电动机启动时，启动电阻R1和磁场调节电阻Rf应调节到什么位置，为什么？

答：

启动电阻R1应该调到最大，Rf应调节到最小。

因为如果Rf过大，那么磁场强度变小，可能会使得电机一下子加速到十分高的速度，远远超过额定转速，可能会对机械本身和操作者都造成伤害。

而启动电阻调到最大是因为一开始由于转速很小，电动势很小，如果仅仅靠着20欧姆的电枢电阻，一下子加上220V左右的电网电压，那么会使得电枢回路电流过大，从而造成危险。

当转速达到一定值后，逐渐减小Ra，逐级启动。

2、增大电枢回路的调节电阻，电机的转速是如何变化的？

增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？

电枢回路的电阻增大，如电枢电流瞬间保持不变，那么加在电枢两端的电压变大，会使得转速提升。

增大励磁回路的调节电阻，转速也会提升。

3、用什么方法可以改变直流电动机的转向？

可以将电枢回路或励磁回路反接

4、为什么要求直流并励电动机磁场回路的接线要牢靠？

如果没有接牢，接触电阻增加，那么相当于增加了励磁回路的电阻，导致磁通量变小，转速大大高于期望值。

p21

5、并励电动机的转速特性为什么会略微下降？

是否出现上翘现象？

为什么？

上翘的速率特性对电动机运行有何影响？

，当U不变时，随着Ia的增大，n自然会略略下降，只不过Ra通常较小，因而斜率不大。

并励电动机不会出现上翘现象，因为Ra不会为负值。

上翘的速率特性的电动机，当电枢电流增大，转速升高，那么在工作时的转速将超过空载转速，而空载转速一般已经高于额定值，因此是不合理的。

6、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？

当电枢电压减小时，转速瞬时保持不变，此时的电磁转矩和转速反方向，输入功率小于0，实际上电机处于回馈制动状态。

之后电机工作点沿着降压后的机械特性曲线下降，直到电磁转矩和外加转矩和空载转矩的和平衡。

因此转速会不断降低，直到达到新的平衡点。

7、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？

减小励磁电流，那么磁通量减小，在其他物理量不变的情况下，磁通量和转速成反比。

8、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？

是。

除了出现飞速，还会因为电枢电流过大而造成电枢烧坏等现象发生。

9、实验心得体会

本次实验是电机学课程的第一次实验，且和之前大二阶段的电路电子实验不同，强调两个人的配合以及分工协作能力。

由于电源输出部分本身有一个输出电压和输出电流的显示表，即DT02区域自带的电压表和电流表，它的精度和实验台上提供的250V量程电压表有所不同，在逐渐升高电压，提高转速的过程中，我们选择以电压表的读数为基准，调整旋钮使其显示220.0V。

而此时输出电压显示225V左右，原因是加上了电流表A1自身的压降。

在其余的实验过程中，本人负责旋钮部分（如电阻和电压的调节），另一名同学负责监视转速的读数以及对负载转矩大小的调整，防止因为调节过猛导致转速过快从而发生危险。