电机学实验1实验报告.docx
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电机学实验1实验报告
实验报告
课程名称：
电机学指导老师：
史涔溦成绩：
__________________
实验名称：
直流电动机实验实验类型：
验证性实验同组学生姓名：
一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
实验一直流电动机实验
一、实验目的和要求
1、进行电机实验安全教育和明确实验的基本要求
2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件
3、学习直流电动机的接线、起动、改变电机转向以及调速的方法
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、实验内容和原理
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，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=，If=IfN
3）保持T2=，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=
3）保持U=UN，T2=，不变，从零开始逐渐增加Rf，从而逐渐减小励磁电流，直至n=，，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<，IN=，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=
If=
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
（2）并励直流电动机转向实验
#
实验过程记录：
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=，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：
（4）并励直流电动机的调速特性
1、改变电枢端电压调速
If=IfN=,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）
电枢电流Ia（A）
}
曲线的绘制：
。
2、改变励磁电流的调速
U=UN=220V，T2=500mNm
转速n（r/min）
1520
1572
1602
1625
1661
1696
1728
；
1755
励磁回路电流（mA）
输入电流I（A）
@
电枢电流Ia（A）
"
曲线的绘制：
.
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%。
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
答：
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
答：
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
答：
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
答：
根据公式
，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
答：
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
答：
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为什么
答：
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
答：
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。
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。
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