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1、本实验采取调节电枢电压的方法来实现直流电机的调速。当电磁转矩一定时（本实验是在空载状态下进行测试，即T=0），电机的稳态转速会随电枢电压的变化而线性变化。4、动态特性直流电机的起动存在一个过渡过程，在此过程中，电机的转速、电流及转矩等物理量随时间变化的规律，叫做直流电机的动态特性。本实验主要测量的是转速随时间的变化规律，如下式所示：nw 稳态转速机械时间常数，是影响过渡过程的主要参数，其表达式为：决定机械时间常数的主要因素有：系统转动惯量、电枢回路电阻。本实验中，要求测试在不同负载和不同输入电枢电压（阶跃信号）下电机的动态特性。5、所用测试传感器的类型本实验所用到的测试传感器包括：二、操作步骤

2、1、直流电机的机械特性和工作特性（1） 首先将负载旋钮逆时针拧至最小，然后将实验设备面板上的直流电机的电枢电压和电枢电流信号引出，分别接至计算机的采集数据端口上，打开计算机中的测试软件，进入测试界面，设定每个通道的测量范围。（2） 系统上电。（3） 用计算机给定电机的电枢电压信号，逐渐增加负载（顺时针转动负载旋钮），选择记录下此过程中的20组数据，每组数据包括测量电枢电压、测量电枢电流、电机转速和电磁转矩值。（4） 计算机停止给定电机的电枢电压信号，系统电源关闭。2、直流电机的调速特性本实验要求测量的是空载下的调速特性，测量额定电压下的最高转速和最低稳定转速。步骤如下：（1） 首先将负载旋钮逆

3、时针拧至最小，然后将实验设备面板上的直流电机的电枢电压信号引出，接至计算机的采集数据端口上，打开计算机中的测试软件，进入测试界面，设定通道的测量范围。（2） 利用下式计算电机额定电压（24V）对应的测量电压值，为8.23V。实际驱动电压=前面板测量电压*3-0.71（3） 系统上电。（4） 不断改变计算机输出的电机电压信号，直至测量电压信号的值为9.52V。记录下此时的转速值，即为额定电压下的最高稳定转速。（5） 不断减小计算机输出地电机电压信号，观察转速逐渐减小和稳定的情况，记录下最低稳定转速值。（6） 计算机停止给定电机的电枢电压信号，系统电源关闭。3、直流电机的动态特性按照测量在不同负载

4、和不同输入电枢电压（阶跃信号）下电机的动态特性的要求，本实验测量了在计算机给定电压信号（阶跃信号）分别为7V和4V时，4个不同负载大小下电机的动态特性。（1） 首先将负载旋钮逆时针拧至最小，然后将实验设备面板上的电机转速信号引出，接至计算机的采集数据端口上，打开计算机中的测试软件，进入测试界面，设定通道的测量范围。（3） 将计算机给定电压信号（阶跃信号）设为7V，顺时针转动负载旋钮，记录在4个不同负载下，电机转速的动态响应曲线。将负载旋钮旋至最小后，将计算机给定电压信号（阶跃信号）设为4V，记录在4个不同负载下，电机转速的动态响应曲线。三、测试结果及数据处理根据前面板测量值与电机实际值的换算公

5、式：实际驱动电流=（前面板测量电压+0.038）*1.96计算电机的实际电枢电压和电枢电流值，现将所得到的22组数据列于下表：测量电流（V）测量电压实际电流（A）实际电压电磁转矩T（N.m）转速n（r/min）-0.806.63-1.49419.181.1-168-0.946.61-1.76819.121.3-161-1.046.59-1.96419.061.5-156-1.166.57-2.19919.001.8-150-1.416.55-2.68918.942.2-138-1.606.53-3.06218.882.6-128-1.72-3.2972.8-121-1.83-3.5123.0-

6、115-1.956.52-3.74818.853.2-111-2.02-3.8853.4-105-2.156.51-4.14018.823.6-99-2.346.49-4.51218.763.8-93-2.386.47-4.59018.704.0-88-2.50-4.8264.2-80-2.606.44-5.02218.614.4-73-2.756.43-5.31618.584.6-68-2.856.40-5.51218.494.8-59-2.946.38-5.68818.435.0-55-3.096.37-5.98218.405.2-47-3.236.35-6.25618.345.4-40-

7、3.346.33-6.47218.285.6-32-3.366.32-6.51118.255.8-23根据实验原理和上述数据，利用matlab，选用最小二乘法中的多项式拟合方法拟合电机的机械特性曲线、电流-电压特性曲线、电流-转速特性曲线、电流-转矩特性曲线、电机输入功率曲线、电机输出功率曲线和电机的效率曲线。（1） 机械特性曲线根据原理，机械特性曲线应是一条直线，所以选用最小二乘一次拟合多项式来拟合机械特性曲线，拟合得到的图形如图1所示：图1 直流电机的机械特性曲线（2） 工作特性曲线以电流为横坐标，拟合电流电压特性、电流转速特性、电流转矩特性，绘制电机输入功率、输出功率和效率曲线，即绘制电机综合特性曲线。由此得到曲线图如图2、图3所示。输入功率Pi=UI输出功率Po=n*T/9.55效率图2 直流电机的工作特性曲线图3 直流电机的功率特性曲线按照上述测量步骤，得到空载情况下，直流电机在24V额定电压下的稳定转速为220r/min。最低稳定转速为21 r/min在给定电压3V时，直流电机转速在3组不同负载下的动态响应曲线如图所示：在给定电压4V时，直流电机转速在3组不同负载下的动态响应曲线如图所示：在给定电压5V时，直流电机转速在3组不同负载下的动态响应曲线如图所示：