电机学实验指导书

第二章直流电机实验

2-3直流并励电动机

一、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。

二、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？

三、实验项目

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、T2、η=f（I a）、n=f（T2）。

2、调速特性

（1）改变电枢电压调速

保持U=U N、I f=I fN=常数，T2=常数，测取n=f（U a）。

（2）改变励磁电流调速

保持U=U N，T2=常数，测取n=f（I f）。

（3）观察能耗制动过程

四、实验方法

1、实验设备

2、屏上挂件排列顺序

D31、D42、D51、D31、D44

3、并励电动机的工作特性和机械特性

1）按图2-6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。R

f1

选用D44的1800Ω阻值。

R

f2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R

1

用D44的180Ω阻值。R

2

选用

D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。

图2－6 直流并励电动机接线图

2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻R f1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I f2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R f1，使电动机达到额定值：

U＝U N，I＝I N，n＝n N。此时M的励磁电流I f即为额定励磁电流I fN。

4）保持U＝U N，I f=I fN，I f2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I a，转速n和校正电机的负载电流I F（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2-7中。

4、调速特性

（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，I f2调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻R f1，使M的U=U N，I=0.5I N，I f＝I fN记下此时MG的I F值。

2）保持此时的I F值（即T2值）和I f＝I fN不变，逐次增加R1的阻值，降低电枢两端的电压U a，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压U a，转速n和电枢电流I a。

3）共取数据8-9组，记录于表2-8中

（2）改变励磁电流的调速

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R f1调至零，将MG的磁场调节电阻I f2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=U N，I＝0.5I N记下此时的I F值。

2）保持此时MG的I F值（T2值）和M的U＝U N不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n＝1.3n N，每次测取电动机的n、I f和I a。共取7－8组记录于表2－

9中。

表2－9 U＝U N＝V T2＝N·m

n（r/min）

I f（mA）

I a（A）

（3）能耗制动

序号型号名称数量

1 DD03 导轨、测速发电机及转速表1台

2 DJ2

3 校正直流测功机1台

3 DJ15 直流并励电动机1台

4 D31 直流电压、毫安、安培表2件

5 D41 三相可调电阻器1件

6 D42 三相可调电阻器1件

7 D44 可调电阻器、电容器1件

8 D51 波形测试及开关板1件

2）屏上挂件排列顺序

D31、D42、D51、D41、D31、D44

3）按图2-7接线，先把S1合向2端，合上控制屏下方右边的电枢电源开关，把M的R f1调至零，使电动机的励磁电流最大。

4）把M的电枢串联起动电阻R1调至最大，把S1合至电枢电源，使电动机起动，能耗制动电阻R

选用D41上180Ω阻值。

L

5）运转正常后，从S1任一端拔出一根导线插头，使电枢开路。由于电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。

图2－7并励电动机能耗制动接线图

6）重复起动电动机，待运转正常后，把S 1合向R L 端，记录停机时间。 7）选择R L 不同的阻值，观察对停机时间的影响。

五、实验报告

1、由表2-7计算出P 2和η，并给出n 、T

2、η＝f （I a ）及n ＝f （T 2）的特性曲线。

电动机输出功率： P 2＝0.105nT 2

式中输出转矩T 2的单位为N.m （由I f2及I F 值，从校正曲线T 2=f （I F ）查得），转速n 的单位为r/min 。

电动机输入功率： P 1=UI 输入电流： I=I a +I fN

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 （U a ）和n=f （I f ）。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。

3、能耗制动时间与制动电阻R L 的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？ 七、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、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？

%

100n n n %n N

N 0⨯-=

∆%

1001

2⨯=P P η