实验一 直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性

实验一直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性

一、实验目的

测定他励直流电动机的自然机械特性及各种电气参数变化时的人为机械特性。

通过试验掌握直流电动机在各种运行状态时的特点和能量转换的规律。

二、预习要点

1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？

2、他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？

3、他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。

三、实验项目

1、电动及回馈制动状态下的机械特性

2、电动及反接制动状态下的机械特性

3、能耗制动状态下的机械特性

四、实验设备及挂件排列顺序

1、实验设备

序

型号名称数量

号

1 DD01 电源控制屏1台

2 DD0

3 不锈钢电机导轨、测速系统及数显转速表1件

3 DJ15 直流并励电动机1台

4 DJ23 校正直流测功机1台

5 D51 波形测试及开关板1件

2、屏上挂件排列顺序D51

五、实验方法及步骤

按图1-1接线，图中M用编号为DJ15的直流并励电动机(接成他励方式)，MG用编号为DJ23的校正直流测功机，直流电压表V1的量程为500V，直流电流表A2、A4的量程为200mA，A1、A3的量程为5A。R2 、R4选用R1、R3上的900Ω电阻分压接法，R1选用R2、R4上4个90Ω串联，R3选用R5上的900Ω并联加上R6上的90Ω串联和实验台面上两个1300Ω并联。开关S1、S2选用D51上的双刀双掷开关。

直流电动机运行于电动及回馈制动状态下的自然机械特性

(一)试验概述：

(1)测定被试直流电动机M运行于电动状态的机械特性时，在其轴上可加负载的形式是多种多样的，然而要获得反接、回馈及能耗制动等状态时的机械特性，其最可行的方法是采用一台直流电机来做负载，利用负载机MG工作在不同的运行状态，来测出受试电动机M于不同运转状态的机械特性。

(2)本实验的自然机械特性从额定运行点开始，向空载、回馈发电方向进行，测取被试机M的n、I a然后计算它的转矩T，求得n=f(T )机械特性（由于直流电机T=C TφI，在φ保持不变时则T=I）。

(3)当被试机M运行于电动状态时(即第一象限运行)，其负载机MG处于制动运行状态（可以是发电制动状态也可以是电枢反接、转速反向的制动状态）。本实验建议采用电枢反接、转速反向的制动状态运行，使MG服从于M的转向，因此负载机MG合闸时电枢串联的电阻R3应足够大，以免负载转矩太大，引起电枢电流太大，我们可以通过调节MG的电枢串联电阻R3的大小，而调节被试机M的负载的大小。

(4)当被试机M运行于回馈发电状态时(即第二象限运行)，这时它需要负载机MG为原动机来拖动。因此负载机MG应处于正向高转速下的电动运行，这可以通过减小R3的阻值；或减小I4值而得到实现。

（二）原理和步骤

A）原理：

(1)实验线路如图1-1，直流电动机的自然机械特性试验的条件是U=U N；I f=I fN；R1 = 0 求n=f(T)，因此实验

过程中应注意保持试验条件不变。

(2)当被试机M正向电动时(即运行于第一象限)：

M：电枢正接，起动后R1 = 0 。

MG：电枢反接，(在R3于阻值最大时接通电源) 使负载机MG

处于反接制动运行，改变R3的阻值可以得到负载机MG的各个

不同斜率的负载特性曲线与被试机M的被测机械特性曲线相交

平衡，从而调节被试机M的负载，其运行图如图1-2所示的虚

线a、b、c、d、e点。

(3)当被试机M回馈制动运行时(即运行于第Ⅱ象限)：

M：电枢正接，（被负载机MG正拖到转速大于理想空载转速）。

MG：电枢正接，通过改变磁场电阻R4使负载机的理想空载转速大于被试机的理想空载转速。然后改变R3的阻值可以得到负载机MG的各个不同斜率的负载特性曲线与被试机M的被测机械特性曲线相交平衡，从而调

节被试机M的负载。其运行图如图1-2所示的虚线f、g、h、i点。

B）步骤：

(1) 开机时需检查控制屏下方的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“启动”按钮，随后接通“励磁电源”开关，观察电流表A2、A4是否有电流（约90mA）。

(2)将S1合向A电源端，检查R1阻值确在最大位置、电压调节电位器调到最小时接通“电枢电源”开关，缓慢调节电压电位器使被试机M起动运转（观察电机的转向）。S2合向A或B端，检查R3阻值确在最大位置用上面一样方法起动MG（观察电机的转向）。确定被试机M与负载机MG转向是否相同（并标记好S2开关合向A 或B端，被试机M与负载机MG的转向是相同还是相反。）

(3)调节电压电位器使“电枢电源”电压为220V；调节R1阻值至零位置，调节R3阻值最大，S2合向与被试电机M转向相反的端头。

(4) 调节电动机M的磁场调节电阻R2，和电机MG 的负载电阻R3阻值(先调节R5上1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接)。使电动机M的n=n N=1600r/min，I N= 1.2A。此时他励直流电动机的励磁电流I f为额定励磁电流I fN。保持U=U N=220V ，I f=I fN。调节增大R3阻值到最大值，直至空载(将开关S2拨至中间位置),测取电动机M在额定负载至空载范围的n、Ia数据。记录于表1-1中的正向电动运行段----实际空载。

(5)开关S2合向另一端。

(6)保持电枢电源电压U=U N=220V，I f=I fN，调节R4使负载机的励磁电流减小(负载机的转速提高)调节R3阻值，使阻值减小，电动机转速升高，当A1表的电流值为0A时，此时电动机转速为理想空载转速，继续减小R3阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至转速约为1900 r/min，（并注意观察A3表的电流值不要大于1A）测取M的n、I a.。

表1-1 U N=220V I fN= mA R1=0

运行状态正向电动运行实际空载理想空载回馈发电

n(rpm)

I(A)

T(N.m)

直流电动机电枢串接大电阻时人为机械特性的测定（电动及反接制动状态下的机械特性）(一)试验概述：

直流电动机电枢串接大电阻时人为机械特性它的理想空载转速

与自然的机械特性相同，而其特性斜率 则随串接电阻R1的增大而

增大。如R 1足够大，并且电动机又带位能性负载(恒转矩)时，则转速

n有可能被位能负载倒拉反转，使电机由电动运行(第一象限)经堵转而

进入转速反向的反接制动运行(第四象限)。本试验即研究直流电动机

从第一到第四象限人为机械特性的测定方法。

(二)原理与步骤：

A）原理：

(1)求试验测定直流电动机M由第一象限到第四象限的人为机械特性。

此时电枢串接的电阻R 1= 360Ω，试验从电动状态的实际空载运行(第

一象限)开始；经堵转、转速反向的反接制动(第4象限)运行，如图1-3

所示。

(2)MG电枢反接，（在R 3于最大值时通电）处于反接制动状态。从a