直流电动机特性测定

实
验
数
据
a（A）
n（r/min）
IF（A）
T2（N·m）
计
算
数
据
2（W）
P1（W）
η（％）
Δn（％）
6．调速特性实验
（1）改变电枢端电压的调速
1）直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U=UN，I=0.5IN，If＝IfN记下此时MG的IF值。
测得实验数据与计算数据如下表
表格一
实验内容
I（A）
1.10
1.00
0.82
0.55
0.43
0.31
0.20
n（r/min）
1599
1612
1642
1691
1719
1748
1768
M2(N.m)
1.01
0.91
0.71
0.40
0.26
0.12
0
计算数据
Ia（A）
1.029
0.929
0.749
0.479
一、实验目的和要求
1.掌握用实验方法测取直流并励电机的工作特性和机械特性。
2.掌握直流并励电机的调速方法。
二、主要仪器设备
D17直流并励电动机，测功机，实验工作台
三、实验步骤与内容
1.记录名牌数据：额定电压220V，额定电流< xmlnamespace prefix ="st1" ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />1.1A，额定功率185W，额定转速1600r/min，
(3)在恒转矩负载时，两种调速方法电枢电流变化规律
<1>改变电枢端电压的调速时，由公式Tem=CTΦIa可知，M与If不变时，Tem与Φ均不变，故Ia也不变，于此可知Ia在实验中几乎不变，从表格二中的数据可以证实这个结论。
<2>改变励磁电流的调速时，由公式Tem=CTΦIa可知，M不变时，Tem不变，Φ与If成正相关，因此可知Ia与If成反相关，当励磁电流减小时，Ia会增加，表格三中的数据可得，Ia=f(If)的曲线特性若下图所示
n（r/min）
1483
1539
1598
1650
1700
1754
1676
If（mA）
106.9
91.0
79.1
70.6
65.9
60.6
69.1
I（A）
0.614
0.620
0.628
0.642
0.655
0.669
0.648
Ia（A）
0.507
0.53
0.543
0.571
0.589
0.608
0.579
n=f(If)的曲线特性
图1.1直流并励电动机实验电路图
（2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻Rf1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。
（3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流If2为校正值（50mA或100 mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻Rf1，使电动机达到额定值：
2）保持此时的IF值（即T2值）和If＝IfN不变，逐次增加R1的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia。
3）共取数据8-9组，记录于表1.3中
表1.3 If＝IfN＝mA T2＝N·m
Ua（V）
n（r/min）
Ia（A）
（2）改变励磁电流的调速
实验报告< xmlnamespace prefix ="o"ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
课程名称：______电机实验_________指导老师：___ _____成绩：__________________
实验名称：_______直流并励电动机___________实验类型：________________同组学生姓名：
1446
1423
1317
1257
1225
I（A）
0.638
0.641
0.643
0.642
0.645
0.647
0.648
0.649
Ia（A）
0.567
0.570
0.572
0.571
0.574
0.576
0.577
0.578
n=f(Ua)的曲线特性
(2)改变励磁电流的调速
测得实验数据如下表
表格三
U=UN=220V，M2=500mN.m
4.并励电动机在负载运行时，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”？为什么？
答：当磁场回路断线时，Φ值骤减，但由于但由于磁滞效应，仍有剩磁存在，
由公式n=U/CeΦ-RaTem/CeCTΦ2=n0-βTem可得，n0, β均变得很大，而且β>n0,于是当负载转矩很小时，可能会导致飞速。若负载转矩较大，这可能产生制动效果
五、思考题
1.并励电动机的速率特性n=f(Ia)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有何影响？
答：n=U/CeΦ-RaTem/CeCTΦ2=n0-βTem，为一条下垂的斜线，由于直流电动机中的Ra<< CeCTΦ2,故β很小，只是略微下降。当Ia增加时，由于电枢反应的去磁作用，导致Φ的减小，E=CeΦn知，n会增加，故可能出现上翘现象。
（1）改变电枢端电压的调速
<1>直流电动机启动后，将电枢调节电阻R1调至0，同时调节测功机、直流电源及电阻Rf，使U=UN=220V，M2=500mN.m，If=IfN=0.071A
<2>保持此时的M2和If=IfN，逐次增加R1的阻值,即降低电枢两端的电压Ua，测取Ua，n, I
（2）改变励磁电流的调速
1
4
D31
直流电压、毫安、电流表
2
5
D42
三相可调电阻器
1
6
D44
可调电阻器、电容器
1
7
D51
波形测试及开关板
1
屏上挂件排列顺序：D31、D42、D51、D31、D44
5．并励电动机的工作特性和机械特性测定
（1）按图1.1接线。校正直流测功机MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。Rf1选用D44的1800Ω阻值。Rf2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R1用D44的180Ω阻值。R2选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻Rf1调至零，将MG的磁场调节电阻If2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=UN，I＝0.5IN记下此时的IF值。
2）保持此时MG的IF值（T2值）和M的U＝UN不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n＝1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia。共取7－8组记录于表1.4中。
<1>直流电动机启动后，将电阻R1和Rf调至0，同时调节测功机、直流电源，使电动机U=UN=220V，M2=500mN.m。
<2>保持此时的M2和U=UN=220V，R1=0，逐次增加Rf的阻值至n=1.1nN=1760r/min,测取电动机的n, If, I。
四、实验数据记录，处理与分析
1．工作特性和机械特性
n=f(M2)的曲线特性Байду номын сангаас
效率与输出功率的关系曲线
转速与输出功率的关系曲线
转矩与输出功率的关系曲线
3.调速特性
（1）改变电枢端电压的调速
测得实验数据如下表
表格二
If=IfN=0.071A，M2=500mN.m
Ua(V)
219
210
197
190
187
174
166
162
n（r/min）
1669
1594
1496
Ia=f(If)的曲线特性
（4）两种调速方法的优缺点
改变电枢端电压调速可以连续平滑的无极调速，机械特性硬，对于轻载与重载具有明显的调速效果。但转速只能从额定转速往下调，初投资大，维护要求高。
改变励磁电流调速在恒转矩负载时，因磁通减小，导致电枢电流Ia增大，电机效率降低，而且长时间运行会导致电机发热，故弱磁调速适合恒功率场合。弱磁调速可以连续平滑调速，改变励磁电流控制方便，但转速只能从额定转速往上调，最高转速受机械强度与换向能力的限制。
（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？
（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？
（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“飞车”？为什么？
版权所有©东东南大学机械工程学院
直流并励电动机
2010-12-09 22:52:35|分类：默认分类|标签：|字号大中小订阅
U＝UN，I＝IN，n＝nN。此时M的励磁电流If即为额定励磁电流IfN。
（4）保持U＝UN，If=IfN，If2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流Ia，转速n和校正电机的负载电流IF（由校正曲线查出电动机输出对应转矩T2）。共取数据9-10组，记录于表1.2中。
表1.2 U＝UN＝V If=IfN=mA If2=mA
<4>在保持U=UN=220V，If=IfN=0.071A及R1=0不变的条件下，逐次减小电动机的负载，测取电动机输入电流I，转速n和测功机转矩M，其中必要测量额定点和空载点。
<5>根据公式P2=0.105*n*M2，P1=U*I η= P2/P1*100% Ia=I-IfN,计算出Ia、P2、η
4.调速特性
0.359
0.239
0.129
P2（W）
169.6
154.0
122.4
71.0
46.9
22.0
0
η (%)
70.1
70.0
67.9
58.7
49.6
32.3
0
U=UN=220V，If=IfN=0.071A，Ra=20Ω
Δn=(n0-nN)/ nN=(1768-1600)/1600=10.5%
n=f(Ia)的曲线特性
额定励磁电流<0.16A
2.接好线路图，如下
< xmlnamespace prefix ="v" ns ="urn:schemas-microsoft-com:vml" />< xmlnamespace prefix ="w" ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:word" />
直流电动机特性测定
1．实验目的
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。
2．预习要点
1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性？
2、直流电动机调速原理是什么？
3．实验项目
（1）工作特性和机械特性
保持U=UN和If=IfN不变，测取n、T2、η=f（Ia）、n=f（T2）。
表1.4 U＝UN＝V T2＝N·m
n（r/min）
If（mA）
Ia（A）
7．实验报告要求
（1）由表1.2计算出P2和η，并给出n、T2、η＝f（Ia）及n＝f（T2）的特性曲线。
电动机输出功率：P2＝0.105nT2
式中输出转矩T2的单位为N.m（由If2及IF值，从校正曲线T2=f（IF）查得），转速n的单位为r/min。
3.工作特性和机械特性
<1>电动机启动前，将R1最大，Rf调至最小，测功机常规负载旋钮调至零，直流电压调至零，各个测量表均调至最大量程处。
<2>接通实验电路，将直流电压源调至25伏左右，在电动机转速较慢的情况下，判断其转向是否与测功机上箭头所示方向一致。若不一致，则将电枢绕组或励磁绕组反接。
<3>将R1调至零，调节直流电压源旋钮，使U=220V，转速稳定后将测功机转矩调零。同时调节直流电源旋钮，测功机的加载旋钮和电动机的磁场调节电阻Rf，使U=UN=220V，I=IN=1.1A，n=nN=1600r/min，记录此时励磁电流If，即为额定励磁电流IfN。
电动机输入功率：P1=UI
输入电流：I=Ia+IfN
电动机效率：
由工作特性求出转速变化率：
2、绘出并励电动机调速特性曲线n＝f（Ua）和n=f（If）。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。
8．思考题
（1）并励电动机的速率特性n＝f（Ia）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？
（2）调速特性
1）改变电枢电压调速
保持U=UN、If=IfN=常数，T2=常数，测取n=f（Ua）。
（2）改变励磁电流调速
保持U=UN，T2=常数，测取n=f（If）。
4．实验设备
表1.1直流电动机特性实验所需挂件
序号
型号
数量
1
DD03
导轨、测速发电机及转速表
1
2
DJ23
校正直流测功机
1
3
DJ15
直流并励电动机
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？
答：当M和If不变时，由E=CeΦn知，电动机转速会下降
3.当电动机的负载转矩和电枢电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？
答：当M和Ua不变时，由E=CeΦn知，减小励磁电流会使Φ减小，而E几乎不变，故n升高