直流并励电机

专业：电子信息工程
姓名：
实验报告
课程名称：电机与拖动指导老师：卢琴芬成绩：
实验名称：直流并励电动机同组学生姓名：刘雪成李文鑫
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
一、实验目的和要求
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、实验内容
1．工作特性和机械特性
保持U＝U N和I f＝I fN不变，测取n、M2、n＝f(Ia)及n=f(M2)。

2．调速特性
(1)改变电枢电压调速
保持U＝U N，I f＝I fN常值，M2＝常值，测取n＝f(Ua)。

(2)改变励磁电流调速
保持U＝U N，M2＝常值，R1＝0，测取n＝f(I f)。

(3)观察能耗制动过程
三、实验步骤
1. 并励电动机的工作特性和机械特性
实验线路如图所示。

电机选用D17直流并励电动机，测功机(请阅测功机使
用说明)作为电动机负载。

按照实验一方法起动直流并励电动机，其转向从测功
机端观察为逆时针方向。

将电动机电枢调节电阻R l调至零，同时调节直流电源调压旋钮、测功机的加
载旋钮和电动机的磁场调节电阻R f，调到其电机的额定值U＝U N，I＝I N，n＝n N，
其励磁电流即为额定励磁电流I fN，在保持U=U N和I＝I fN不变的条件下，逐次减
小电动机的负载，即将测功机的加载旋钮逆时针转动直至零。

测取电动机输入电
流I、转速n和测功机的转矩M，共取6—7组数据，记录于表中。

2．调速特性
(1) 改变电枢端电压的调速
直流电动机起动后，将电阻R l调至零，同时调节负载(测功机)、直流电源及电阻R f使U＝U N、I f＝I fN、M2＝0.5 N·m，保持此时的M2的数值和I f＝I fN，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，R l从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua、转速n和输入电流I, 共取5—6组数据，记录于表中。

(2) 改变励磁电流的调速
直流电动机起动后，将电阻R l和电阻R f调至零，同时调节直流调压旋钮和测功机加载旋钮，使电动机U＝U N，I f＝I fN，M2=0.5N·m，保持此时的M2数值和U＝U N的值，逐次增加磁场电阻R f，直至n＝1.3n N，每次测取电动机的n、I f和I，共取5—6组数据，记录于表中。

四、实验数据及处理
1. 并励电动机的工作特性和机械特性
表1－6 U＝U N＝220V，I f＝I fN＝82.1mA，Ra＝20 Ω
实验数据I （A） 1.080.990.800.520.430.280.16 n（r/min）1602161516281677169917221745 M2 (N.m) 1.060.960.860.420.320.130
计算数据Ia (A) 1.000.910.720.440.350.20.08 P2 (W)177.74 162.28 146.54 73.72 56.91 23.43 0.00 η (%)0.748 0.745 0.833 0.644 0.602 0.380 0.000
Δn＝
N
N
n
n
n
0×l00％=9.1%
1
2
00.10.20.30.4
0.50.60.70.80.91
1600
16201640166016801700172017401760
1780n=f(Ia)
Ia(A)n (r /m i n )
00.10.20.30.4
0.5
0.60.70.80.91
-0.2
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
M2=f(Ia)
Ia(A)
M 2(n ·
m )
-0.4
-0.200.20.4
0.6
0.8
1
η=f(Ia)
Ia(A)
η
00.20.4
0.60.81 1.2 1.4
n=f(M2)
M2(n·m)
n (r /m i n )
2．调速特性
(1) 改变电枢端电压的调速
表1－7 I f =I fN =0.082 A, M 2=0.5 N·m
(2) 改变励磁电流的调速
表1－8 U=U N =220V , M 2=0.5 N·m
150
160170180
190200210220230
n=f(U)
U(V)
n (r /m i n )
1500
1550160016501700
17501800n=f(If)
If(mA)
n (r /m i n )
3. 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
改变电枢电压调速，电枢电流几乎不变；改变励磁电流调速，随着励磁电流的减小，转速的增加，电枢电流逐渐增大。

改变电枢电压调速，可以实现连续平滑地无级调速，调速范围大，效率高，机械特性硬。

但只能从额定转速向下调节。

改变励磁电流调速也可以实现连续平滑地无级调速，操作简便。

但是随着励磁电流的减小，电枢电流会不断增大，因此会产生严重的发热现象，并且只能将励磁电流调小，调快转速。

五、思考题
1．并励电动机的速率特性n=f(I a )为什么是略微下降?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?
直流电动机的机械特性理论上为
T C C R R C U
n M e a e 2
φφΩ+-=
随着电枢电流的增加，T 增加，而2
φM e a C C R R Ω
+很小，因此转速n 只是微微下降。

当Ia 增加到很大时，由于去磁作用，φ会减小，所以有可能出现微微上翘。

2．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?
T C C R R C U
n M e a e 2
φφΩ+-=
当电枢电压减小时，Ce 与电动机本身决定，φ由励磁电流决定，负载转矩T 不便，因此只有转速n 会随着电枢电压减小而降低。

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?
T C C R R C U
n M e a e 2
φφΩ+-=
当励磁电流变小时，φ减小，而Ua 、T 、Ce 、Cm 与均不变，因此会引起转速的上升。

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“飞速”?为什么？
不一定，当负载较小时才会出现飞速现象。

从直流电动机的机械特性
T C C R R C U
n M e a e 2
φφΩ+-=
可以看出，当负载转矩T 较小
的时候，2
1
φ
的系数T
C C R R M
e a Ω
+很小，近似可以忽略，所以当磁路短线是，φ快速
减小，n 会急剧上升出现飞速；而当T 很大的时候，2
1
φ
的系数T
C C R R M e a Ω
+不可忽
略，当φ减小，2
1
φ增大时，n 的变化类似抛物线，最终成下降趋势，因此不会
出现飞速现象。

六、实验心得
本次实验是研究直流电机的机械特性与工作特性。

实验之前对于机械特性的公式理，因为并不是很理解，总觉得很难记忆。

虽然可以背过公式，但对于电动机的机械特性没有直观的感受。

通过实验前的预习与对实验现象的分析，很容易就记住了Ia 、M 、U 、If 之间的关系，对于直流电机有了整体的感觉。

并且通过分析两种不同的调速方法，发现其各有利弊，每种方法在实际生产中都有自己的应用。

预习报告
3140104374 王荣闯1.实验接线图
1
2
2.实验步骤
1）
按照实验一方法起动直流并励电动机，其转向从测功机端观察为逆时针方向。

将电动机电枢调节电阻R l调至零，同时调节直流电源调压旋钮、测功机的加载旋钮和电动机的磁场调节电阻R f，调到其电机的额定值U＝U N，I＝I N，n＝n N，其励磁电流即为额定励磁电流I fN，在保持U=U N和I＝I fN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即将测功机的加载旋钮逆时针转动直至零。

测取电动机输入电流I、转速n和测功机的转矩M，共取6—7组数据，记录于表1—6中。

2）
(1) 改变电枢端电压的调速
直流电动机起动后，将电阻R l调至零，同时调节负载(测功机)、直流电源及电阻R f使U＝U N、I f＝I fN、M2＝0.5 N·m，保持此时的M2的数值和I f＝I fN，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，R l从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua、转速n和输入电流I, 共取5—6组数据，记录于表1—7中。

(2) 改变励磁电流的调速
直流电动机起动后，将电阻R l和电阻R f调至零，同时调节直流调压旋钮和测功机加载旋钮，使电动机U＝U N，I f＝I fN，M2=0.5N·m，保持此时的M2数值和U＝U N的值，逐次增加磁场电阻R f，直至n＝1.3n N，每次测取电动机的n、I f和I，共取5—6组数据，记录于表1—8中。