直流他励电动机实验报告

电机学实验报告——直流他励电动机实验
姓名：张春
学号：2100401332
实验三直流他励电动机实验
一、实验目的
1．掌握用实验方法测取直流他励电动机的工作特性和机械特性。

2．掌握直流他励电动机的调速方法。

二、实验内容
1．工作特性和固有机械特性
保持和不变，时，测取工作特性、、及固
有机械特性。

2．调速特性
（1）改变电枢电压调速
保持电动机不变，常数，测取。

（2）改变励磁电流调速
保持，常数，时，测取。

3．观察能耗制动过程
三、实验说明及操作步骤
1．他励直流电动机的工作特性和固有机械特性
按图3-4接线，电阻选用挂箱上的阻值为、电流为
的可调电阻，作为直流并励电动机的起动电阻，电阻选用挂箱上的阻值为的可调电阻. 并接上励磁电流表（mA）和电枢电流表（A）。

（1）打开设备开关和设置好各个按钮状态，将电动机励磁回路电阻调至阻值最
小，电枢回路起动电阻调至阻值最大。

（2）调节直流稳压电源上的“电压调节”旋钮，使电动机输入电压为，电动机电枢回路起动电阻调至最小值，增加电动机磁场调节电阻，使电动机转速达额定值。

（3）调出电动机的额定运行点，确定电动机的额定励磁电流。

（4）在保持，不变的条件下，逐次减小电动机的负载，在额定负载到
空载范围内，测取电动机电枢电流，转速和输出转矩，共取组数据，记录于表3-1中。

表中：电动机输入功率，输出功率P2=0.105nT2 效率
表3-1 工作特性和固有机械特性实验数据
实
验
数
据
1.10 1.0 0.9 0.8 0.4 0.3 0.2
16 638 1693 1710 1734
1.18 1.08 0.97 0.86 0.4 0.28 0.15
计
算
数
据
260.96 238.96 216.96 194.96 106.96 84.96 62.96
198.24 182.59 165.40 147.91 71.11 50.27 27.31
75.97 76.45 76.24 75.87 66.48 59.17 43.38
2．调速特性
（1）改变电枢电压的调速
直流电动机起动后，将电阻调至零，按上述方法调出电动机的额定运行点，即电动机的，，同时满足，保持此时的值和不变，调节直
流稳压电源上的“电压调节”旋钮，使电枢两端电压减小，测取电动机的电枢电压、
转速和电枢电流，从至范围内，共取组数据，记录于表3-2中。

表3-2 改变电枢端电压调速实验数据
200 190 17 0
1442 2 877 717 635
1.11 1.12 1.11 1.11 1.11 1.12 1.11
（2）改变励磁电流的调速
将电阻调至零，调节“电压调压”旋钮使电动机，调节“转矩设定”
旋钮使，调节使，保持此时的值和值不变，逐次增加磁
场电阻阻值，直至（约），每次测取电动机的、和，共取组数据，记录于表3-3中。

表3-3 改变励磁电流调速实验数据
16 950 2000
82 68 63 58 55 52 49 47
0.55 0.59 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70
四、实验报告
1．由表3-1计算出、、和，并绘出、、及的特性曲线以及他励电动机调速特性曲线和如下图所示：
由工作特性曲线求出转速变化率：
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：
常用的两种调速方法是：弱磁调速和改变电枢电压调速。

电枢电压越高，电机转速就越快，相反电枢电压越低转速就越慢；在电枢电压不变的情况下，励磁电流越大，转速越慢，励磁电压越小，转速则越快，当然励磁不能太小，太小了就会产生飞车现象，甚至由于速度过高而损坏转子。

20
40
60
80
100120
140
160
180
200
40
4550
55
606570
75
80η=f(P2)
η(%)
P2/W
50100
150200250
00.5
1
1.5
T2=f(P2)
T 2/N .m
P2/W 00.5
1 1.5
1500
1550
1600
1650
1700
1750
1800
n=f(T)
n r /m i n )
T2 Nm
50
1001502002501500
1550
1600
1650
17001750
1800
n=f(P2)
n r /m i n
P2/W 40
455055
6065707580
1500
1600
1700
1800
19002000
2100
n=f(If)
n r /m i n )
If/mA
100
120140160
180200220240600700800
900100011001200
13001400
1500n=f(Ua)
n r /m i n )
U/v
对改变电枢电压调速而言，他具有较好的调速性能，但需专门的调压电源。

若在电枢回路中串电阻调速，当增大电枢回路电阻后，电动机的机械特性的理想空载转速点不变，但机械特性斜率增大，改变后机械特性的曲线为一簇射线，电阻越大则转速越低。

此法的特点是设备简单，但转速只能向低调，流过串联电阻的电流大，不易做成连续可调，且串联电阻要消耗大量电能。

而改变励磁电流调速的方法，也就是改变磁通调速，由于只能比额定磁通减小，所以机械特性的理想空载转速点增大，机械特性斜率增大，如图3-3所示。

这种调速方法能量损失小，且电阻可做成连续可调，便于控制，但转速只能向高调，最高转速受电机本身机械强度及换向的限制
由实验数据知，改变电枢电压调速时电枢电流几乎不变，而弱磁调速时电枢电流会随励磁电流减小而增大
五、思考题
1．他励电动机的速率特性为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？
当负载发生变化时，电磁转矩也将发生变化，由
I a=T/(C TΦ)、n=(U-2ΔU s-I a R a) / (C eΦ)可推出当Ia增加时，n略微下降；
若出现上翘，则电机将不能稳定运行，故一般情况下不会出现上翘现象。

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？
由n = U / (C eΦN) - R a T/(C e C TΦN2)知当U减小时，n也将随之减小。

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？
由n=(U-2ΔU s-I a R a) / (C eΦ)知，当减小时，Φ也减小，故n增大。