直流电机的认识.
02实验一、直流电机认识实验
实验一、直流电机认识实验执笔：姚立红、罗琴娟、王政一、实验目的1．进行电机实验的安全教育和明确实验的基本要求（参看电机实验基本要求和安全操作规程）。
2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件。
3．学习他励电机（并励电机接他励方式）的接线、起动、改变电机转向以及调速的方法。
二、预习要点1．直流电动机起动的基本要求。
2．直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器？3．直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？三、实验项目1．了解实验装置中电机实验台的直流电机电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、可调电阻器、智能直流电压电流表RTZN02/RTT01、电动机RTDJ32的使用方法。
2．直流他励电动机电枢串电阻起动。
3．改变串入电枢回路电阻或改变串入励磁回路电阻时，观察电动机转速变化情况。
四、实验设备1．RTZN02智能直流电压表、安培表2．RTZN12智能转矩、转速、功率表3．RTT16三相可调电阻器（90Ω）4．RTT16－1三相可调电阻器（900Ω）5．RTDJ32直流并励电动机6．RTDJ45校正过直流电机7．RTDJ47-1电机导轨、旋转编码器8．RTT15直流电机励磁电源，电枢电源五、实验说明及操作步骤1．由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
介绍实验装置的使用方法。
2．仪表和三相可调电阻器的选择仪表的量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择。
（1）电压量程的选择如测量电动机两端为220伏的直流电压，选用RTZN02的直流电压表。
该电压表自动跳变量程，所以不用选择量程。
（2）电流量程的选择因为额定电流为1.1A，测量电枢电流的电流表可选用RTZN02的直流安培表。
额定励磁电流小于0.16A，电流表选用直流毫安表。
（3）变阻器的选择变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定。
3．直流他励电动机的起动实验线路如图2-1所示。
直流电机认识实验实验一
桂林电子科技大学
实验报告
2015 -2016 学年第二学期
开课单位海洋信息工程学院
适用年级、专业 14级机械设计制造及其自动化
课程名称《机电传动与控制实验》
主讲教师周旋
课程序号 1520624 课程代码 BS1601054X0 实验名称《直流电机认识实验》
学号 1416010516 姓名林亦鹏
直流电机认识实验报告
用三相可调电阻器模块上的1800Ω和180Ω串联共
型直流组合表，量程选用1A档。
开关S选用刀开关及按钮模块上的
直流复励电机。
）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V。
调节R使电枢电流达到
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直流电机认识实验
实验一 直流电机实验一、 实验目的1．了解实验室电源状况及具体布置。
2．认识电机机组及常用测量仪器、仪表等组件。
3．熟悉直流电机运行前的一般性检查。
4．掌握直流电动机的基本接线方法。
5．掌握直流电机起动及调速方法。
二、 实验内容1．了解实验室基本状况。
2．直流电机运行前的一般性检查。
3．直流电动机的接线。
4．直流电动机的起动、调速及转向的改变。
三、 预习要点1．直流电动机起动时应注意的问题。
2．直流电动机停机时应注意的问题。
3．使用测量仪表时应注意的问题。
4．安全操作的注意事项。
四、 原理简述电机是用来进行机电能量转换的电磁装置。
将直流电能转换为机械能的电机叫做直流电动机，将机械能转换为直流电能的电机叫做直流发电机。
直流电机由静止部分和转动部分组成。
静止部分称为定子，包括主磁极、换向极、电刷装置和机座等主要部件。
转动部分称为转子，又称电枢，它主要包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件。
电动机从静止到稳定运行状态的过程,称为起动过程。
为了克服静摩擦转矩和负载转矩，缩短起动时间，提高生产效率，要求电动机有足够的起动转矩St T 。
直流电动机在起动瞬间（n =0）的电磁转矩称为起动转矩St T St I C T Φ=（Nm ）式中：St I —为起动电流，即在起动瞬间的电枢电流。
要使起动转矩St T 足够大，就要求磁通Φ和起动电流St I 也足够大。
在起动开始瞬间，先将励磁绕组接上电源，并将其回路中的调节电阻全部切除或予以短路，使励磁电流尽可能大些，以保证起动时磁通为最大。
起动瞬间转速n =0，电枢电动势0=Φ=n C E e a ，流过电枢的起动电流St I 即为堵转电流I ka N k St R U I I ==由于电枢电阻a R 的数值很小，St I 的数值可能达到额定值的十多倍，这样大的电枢电流将会导致换向困难，换向器上将产生很大的火花。
同时电动机将产生过大的转矩和很高的加速度，使传动机构与生产机械受到很大的冲击力，可能损坏设备。
直流电动机的分类
直流电动机的分类直流电动机是一种常见的电动机类型，根据其不同的特性和用途，可以进行多种分类。
本文将从不同的角度对直流电动机进行分类介绍，以帮助读者更好地了解和理解直流电动机的特点和应用。
一、按照励磁方式分类1. 永磁直流电动机：永磁直流电动机是利用永磁材料产生磁场，用于产生转矩的一种直流电动机。
永磁直流电动机具有结构简单、体积小、效率高等优点，广泛应用于家用电器、机械设备等领域。
2. 电磁励磁直流电动机：电磁励磁直流电动机是通过外部电源提供电流，产生磁场，用于产生转矩的一种直流电动机。
电磁励磁直流电动机可根据不同的励磁方式进一步分为串激直流电动机、并激直流电动机和复合励磁直流电动机等。
二、按照转子结构分类1. 锚定转子直流电动机：锚定转子直流电动机是指转子上的绕组通过集电环与外部电源相连接的一种直流电动机。
锚定转子直流电动机具有结构简单、启动扭矩大等特点，广泛应用于起动和变速控制等场合。
2. 无刷直流电动机：无刷直流电动机是指转子上的绕组通过电子换向器与外部电源相连接的一种直流电动机。
无刷直流电动机不需要使用集电环和刷子，具有无摩擦、无火花、寿命长等优点，被广泛应用于航空航天、机器人等高精度领域。
三、按照工作原理分类1. 制动型直流电动机：制动型直流电动机又称为发电制动电动机，是指在发电状态下产生电能，用于制动负载的一种直流电动机。
制动型直流电动机通常用于电动车辆、电梯等需要制动的场合。
2. 发电型直流电动机：发电型直流电动机是指在机械转动的过程中产生电能的一种直流电动机。
发电型直流电动机通常用于风力发电、水力发电等领域。
四、按照用途分类1. 直流电机：直流电机是指用于将电能转换为机械能的一种电动机，广泛应用于各种机械设备和家用电器中。
2. 直流发电机：直流发电机是指将机械能转换为电能的一种电动机，常用于独立发电系统和特殊的工业用途。
以上是对直流电动机的分类介绍，希望能够帮助读者更好地理解直流电动机的不同类型和应用场景。
实验六：直流电机认识实验
实验六直流电机认识实验一、实验目的1 •学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2 •认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
二、预习要点1 •如何正确选择使用仪器仪表。
特别是电压表、电流表的量程。
2 •直流他励电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器？不连接会产生什么严重后果？3 •直流电动机起动时，励磁回路连接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？4 .直流电动机调速及改变转向的方法。
三、实验项目1•了解MEL系列电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。
2 •用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
3 •直流他励电动机的起动，调速及改变转向。
四、实验设备及仪器1 • MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-1、MEL-IIA、B）2 •电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）或电机导轨及校正直流发电机3 .直流并励电动机M034 • 220V直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）5 .电机起动箱（MEL-09）。
6 .直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。
五、实验说明及操作步骤1 •由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，实验台各面板的布置及使用方法，注意事项。
2 .在控制屏上按次序悬挂MEL-13 MEL-09组件，并检查MEL-13和涡流测功机的连接。
R使至最大。
直流电压表量程选(1)经检查接线无误后，逆时针调节磁场调节电阻为300V档，直流安培表量程选为2A档。
(2 )按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关，可调直流稳压电源的船形开关以及复位开关，建立直流电源，并调节直流电源至220V输出。
3 .直流仪表、转速表和变阻器的选择。
直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联，并联或串并联的接法。
直流电机的认识
直流电机的认识
直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。
它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
直流电机由定子和转子组成，定子由基座、主磁极、换向极、电刷装置等组成；转子由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。
直流电机的工作原理是：
1.电枢和磁场的相互作用：当电枢通电时，产生的电流在电枢中形成一个磁
场。
而磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩，驱动电机旋转。
2.电流的反向变化：当电流的方向发生改变时，该电流在磁场中受到力的方
向也会改变。
这导致转子继续旋转。
3.机械输出：转子的旋转将电能转化为机械能，驱动电机的工作。
直流电机与交流电机的区别
直流电机与交流电机的区别直流电机（DC电机）和交流电机（AC电机）是两种不同类型的电动机，它们在工作原理、结构和应用方面存在一些显著的区别。
1. 电源类型：-直流电机：直流电机需要直流电源，这意味着电流的方向在时间上是恒定的。
-交流电机：交流电机需要交流电源，电流的方向会随着时间而变化。
2. 结构和工作原理：-直流电机：直流电机包括永磁直流电机和电刷直流电机。
它们的基本工作原理是基于洛伦兹力的作用，通过电流在磁场中的作用来产生转矩。
-交流电机：交流电机包括异步电机（感应电机）和同步电机。
异步电机的转子和定子之间通过电磁感应的原理工作，而同步电机的转子与旋转磁场同步运动。
3. 转矩特性：-直流电机：直流电机的转矩与电流成正比，即通过调节电流可以调节电机的转矩。
-交流电机：交流电机的转矩与电流和功率因数之间的关系更为复杂，通常需要考虑电机的功率因数。
4. 控制和调速性能：-直流电机：直流电机的转速可以通过调节电压或电流来实现精确的调速。
-交流电机：交流电机的调速通常需要使用特殊的控制器，如变频器，来改变供电频率或电压。
5. 维护要求：-直流电机：相对而言，直流电机通常维护较为简单，因为它们的结构相对简单。
-交流电机：交流电机的维护可能更为复杂，尤其是对于需要定期检查和维护的部分，如异步电机的刷子。
6. 应用领域：-直流电机：常用于需要精密控制和可调速性能的应用，例如电动工具、小型家用电器等。
-交流电机：广泛用于工业和商业应用，例如空调、泵、风扇、电动汽车等。
总体而言，选择直流电机还是交流电机取决于具体的应用需求、性能要求以及经济考虑。
电机与电气控制1 直流电机
一般可达D=2.5～12；
（4）电能损耗较小。
降压调速的直流电源：
G—M系统示意图
SCR—M系统示意图
（3）减弱磁通调速 改变磁通只能从额定值往下调，调节磁通 调速即是弱磁调速 。
恒转矩负载时弱磁通 调速过程
减弱磁通调速 Φ 2< Φ 1< Φ N
弱磁调速的优点：
2．固有机械特性和人为机械特性
固有（自然）机械特性：电枢电压、励磁磁通 为额定值，且电枢回路不外串电阻时的机械特性。 机械特性斜率很小， 他励直流电动机的固 有机械特性是硬特性。 通常额定转速降nN只 有额定转速的百分之 几到百分之十几。
（一）他励直流电动机的机械特性
2．固有机械特性和人为机械特性 人为机械特性： ①电枢串电阻时的人为特性
主要起支撑作用。 端盖固定在机座上，其上放置轴承支 撑直流电机的转轴，使直流电机能够 旋转。
二、转子部分
作用:
转子又称电枢，是电机的转动部分， 其作用是感应电势和产生电磁转矩， 从而实现能量的转换
构成:
电枢铁心
换向器 电机转轴
电枢绕组
轴承和风扇
（一）电枢铁心
作用：通过磁通和嵌放 电枢绕组。
材料：为减小磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心 用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成，表面有绝 缘层。
限制启动电流的方法：
他励直流电动机： 电枢回路串电阻启动 降低电枢电压启动 启动时应保证电动机 的磁通为最大值，以 使转矩较大
1．电枢回路串电阻启动 启动前，应使励磁回路调节电阻Rst=0，
UN I st R a R st
对于普通直流电动机，一般要求 Ist≤（1.5～2）IN 为了缩短启动时间，保持电动机在启动过程中 的加速不变，应将启动电阻平滑地切除，最后 使电动机转速达到运行值。
电工手册 第六章 直流电机
a.极身上直接绕制线圈的主极极身绝缘一种方法是用环氧涂敷的绝缘层作为极身绝缘，极身四角垫一层NHN复合膜，然后在极身上直接绕制主极线圈；另一种方法是在极身垫一层2.5㎜聚砜酰胺纤维毛毡，并围包0.13㎜的Nomex纸二层，用玻璃丝带疏绕固定，然后在极身上绕制主极线圈。
b.主极绕组为饼式线圈的极身绝缘用绝缘纸或玻璃丝布围包一层或用云母箔围包一层，线圈套极，嵌入垫块并用压板压紧固定之后，再浸漆处理。
表6-4直流电机典型电枢绕组绝缘规范
适用范围
500V梨形槽散嵌线圈
500V梨形槽散嵌线圈
绝缘等级
B
F
槽
内
部
分
槽楔
槽绝缘
匝间绝缘
层间绝缘
保护绝缘
对地绝缘
槽底绝缘
环氧酚醛玻璃布板3240
0.35㎜DMD一层
聚脂漆包圆铜线
0.35㎜DMD一层
（槽绝缘）
--
--
环氧酚醛玻璃布板3240
0.35㎜NHN一层
聚脂亚胺漆包圆铜线
换向器上有黑痕，但用汽油擦不掉，同时电刷表面有灼痕
3
电刷整个边缘有强烈的舌状火花，伴有爆裂声音
换向器上黑痕严重，同时电刷上有灼痕，用汽油不能擦除
6.2直流电机绝缘结构
6.2.1电枢绝缘结构
电枢绝缘结构包括电枢绕组绝缘、支架绝缘、均压线绝缘、换向器绝缘组成。电枢槽部和端部绝缘包括匝间绝缘、层间绝缘、对地绝缘、保护绝缘以及衬垫支撑绝缘，，常见电枢绕组槽部和端部绝缘结构见图6-1和图6-2，电枢绕组端部绝缘结构见图6-3。直流电机典型电枢绝缘规范见表6-4，直流电机电枢端部绝缘规范见表6-5。
0.35㎜NHN一层
（槽绝缘）
直流电机认识实验
直流电机认识实验一、实验目的1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向的方法。
二、预习要点1、如何正确选择使用仪器仪表。
特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器?3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果?4、直流电动机改变转向的方法。
三、实验项目1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正直流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、用伏安法测直流电机电枢绕组的冷态电阻。
3、直流他励电动机的起动及改变转向。
四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序1、实验设备2、控制屏上挂件排列顺序D31、D42、D41、D51、D31、D44五、实验说明及操作步骤 1、用伏安法测电枢的直流电阻（1）按图1接线，电阻R 用D44上1800Ω 和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。
A 表选用 D31直流、毫安、安培表，量程选用5A 档。
开关S 选用D51挂箱。
（2）检查后接通电枢电源，并调至约30～50V 。
调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。
用手握住电机转轴将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 数据列于表1中。
（3）增大R 使电流分别减小到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表1中。
表中：取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值：（4）计算基准工作温度时的电枢电阻由实验直接测得的为电枢绕组实际冷态电阻值。
冷态温度为室温。
按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值R aref ：)(311312111a a a a R R R R ++=)(312322212a a a a R R R R ++=)(313332313a A a a R R R R ++=arefaaref R R θθ++=5.2345.234)(31321a a a a R R R R ++=图1 测电枢绕组直流电阻接线式中：θref——基准工作温度，对于E 级绝缘为75 ℃。
实验1 直流电动机认识实验
实验一直流电动机认识实验一、实验目的1、认识在直流电机实验中使用的设备并熟悉其使用方法。
2、掌握直流电动机的接线、起动、调速与改变电机转向的方法。
二、实验项目1、直流电动机起动。
2、直流电动机转速调节。
3、直流电动机转向改变。
三、实验设备该实验是在DDSZ-1型电机及电气技术实验装置上完成的。
实验装置见图1-1。
本次实验使用设备包括：1、DD01电源控制屏2、D31挂件3、D44挂件4、DD03测试台和直流电动机本次实验使用DD01电源控制屏下方的直流励磁电源和直流电枢电源。
D31挂件由直流数字电压表、直流数字毫安表、直流数字安培表组成，本次实验使用一块毫安表和一块安培表。
D44挂件由可调电阻器R1、R2，电容器C1、C2和开关S1、S2组成，本次实验使用R1作为直流电动机电枢绕组串联电阻，R2作为直流电动机励磁绕组串联电阻。
DD03测试台包括导轨、测速发电机和指针式转速表直流电动机，电枢绕组有两个接线端，励磁绕组有两个接线端。
图1-1 DDSZ-1型电机及电气技术实验装置图四、实验接线接线之前：开启电源总开关，按下绿色“启动”按钮，将电源控制屏下方的直流电压指示开关切换到电枢电压一侧，接通电枢电源开关，调节“电压调节”旋钮，将电枢电压调到220V后，关断电枢电源开关，按下红色“停止”按钮。
直流电动机认识实验接线图图1-2 直流电动机认识实验接线图直流电动机按他励电动机接线电动机电枢回路接线：从电枢电压输出正端接到直流安培表正端，从安培表负端接到D44挂件电阻R1的A2端，从R1的A1端接到电动机电枢绕组红色端，从电枢绕组黑色端接到电枢电压输出负端。
图1-3 电动机电枢回路接线电动机励磁回路接线：从励磁电压输出正端接到D44挂件电阻R2的B2端，从R2的B1端接到电动机励磁绕组红色端，从励磁绕组黑色端接到直流毫安表正端，从毫安表负端接励磁电压输出负端。
图1-4电动机励磁回路接线选择仪表量程转速表的量程选用1800 r/min档，毫安表的量程选用200mA档，安培表的量程选用5 A档。
直流电机认识实验报告
直流电机认识实验报告直流电机认识实验报告引言：直流电机是一种常用的电动机，广泛应用于工业、交通、家电等领域。
本实验旨在通过对直流电机的认识实验，深入了解直流电机的工作原理、特性以及应用。
一、实验目的通过实验，掌握直流电机的基本原理和特性，了解直流电机的工作方式、转矩特性、速度控制等。
二、实验器材1. 直流电源2. 直流电机3. 电流表4. 电压表5. 转速计6. 电阻箱三、实验步骤1. 搭建实验电路：将直流电源、直流电机、电流表和电压表依次连接起来，确保电路连接正确无误。
2. 测量电机的空载电流和空载电压：将电机断开负载，记录电机的空载电流和空载电压。
3. 测量电机的负载特性：依次接入不同电阻值的负载，记录电机在不同负载下的电流和电压，并计算出相应的转矩。
4. 测量电机的速度特性：使用转速计测量电机在不同负载下的转速，并记录数据。
5. 分析实验数据：根据测量数据，绘制电机的负载特性曲线和速度特性曲线，并进行数据分析。
四、实验结果与分析1. 空载电流和空载电压：根据实验数据，得到电机的空载电流为X安培，空载电压为Y伏特。
空载电流和电压是电机的基本参数，反映了电机的工作状态。
2. 负载特性曲线：根据实验数据，绘制电机的负载特性曲线，曲线呈现出电机的输出电流与负载之间的关系。
从曲线可以看出，随着负载的增加，电机的输出电流逐渐增大，直到达到最大输出电流。
3. 转速特性曲线：根据实验数据，绘制电机的转速特性曲线，曲线呈现出电机的转速与负载之间的关系。
从曲线可以看出，随着负载的增加，电机的转速逐渐降低，直到达到最低转速。
4. 数据分析：根据负载特性曲线和转速特性曲线，可以得出电机的转矩特性和速度特性。
转矩特性表明电机在不同负载下的输出转矩大小，速度特性表明电机在不同负载下的转速变化情况。
五、实验结论通过本实验，我们深入了解了直流电机的工作原理和特性。
实验结果表明，电机的输出电流和转速都与负载有关，负载越大，电机的输出电流越大，转速越低。
直流电机与步进电机区别(详细解说)
直流电机的结构应由定子和转子两 大部分组成。直流电机运行时静止不动 的部分称为定子，定子的主要作用是产 生磁场，由主磁极、换向极、轴承和电 刷等组成。运行时转动的部分称为转子， 其主要作用是产生电磁转矩和感应电动 势，是直流电机进行能量转换的枢纽， 所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁 心、电枢绕组、换向器等组成。
直流电机的调速
直流电动机的转速N和其他参量的关系可表示为
Байду номын сангаас
N= (Ua- Ia*Ra)/ CE*Ф；
式中 Ua——电枢供电电压（V）； Ia ——电枢电流（A）； Ф——励磁磁通（Wb）； Ra——电枢回路总电阻（Ω）； CE——电势系数。 可以看出，式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量， 只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以 直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻 Ra；；(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф。
当分别改变Ua、Ra和Ф时，可以得到不同的转速N，从而实现对速度 的调节。由于Ф=F(Ia)，当改变励磁电流Ia 时，可以改变磁通量Ф的大 小，从而达到调速的目的。但由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限 制，电动机的励磁电流Ia和磁通量Ф 只能在低于其额定值的范围内调 节，故只能弱磁调速。而对于调节电枢外加电阻Ra 时，会使机械特 性变软，导致电机带负载能力减弱。所以调速时，改变电枢电压，实 现对直流电机速度调节的方法被广泛采用。改变电枢电压可通过多种 途径实现，如晶闸管供电速度控制系统、大功率晶体管速度控制系统、 直流发电机供电速度控制系统及晶体管直流脉宽调速系统等。 PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端 的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在 许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制 的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改 变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电 枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转 速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。
第一章.直流电机
直流电机的基本结构总结
主要由定子、转子两部分组成
直流电机
定子
转子
机座 主磁极
电枢铁心
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
1－3 直流电机分类－励磁方式
他励
串励
I Ia I Ia I f
并励
I Ia I f
注： I ：电源输入电流； I a ：电枢电流； I f ：励磁电流
复励
4
5
6 S7
8
9
10 N11
12 13 14 S 15 16
15 16 1 2 3 4
+
5 67
－
8 9 10 11 12 13 14
+
－
+
－
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。
• 并联支路数等于磁极数， 2a=2p;
• 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为 零， 绕组内部无环流；
电刷位置对电枢反应的影响
1. 交轴磁势
与主极轴线正交的轴线通常称为交轴 与主极轴线重合的轴线称为直轴；
2 交轴电枢反应
N
S
主极产生磁场的磁密波形
电枢绕组产生磁场的磁密波形
Fax
1 2
( Nia
Da
2x)
Bax
0
Fax
合成磁场的磁密波形
3 直轴磁势
电刷不在几何中心线上， 电枢磁势分为交轴和直轴分量
n
N：总导体数 Ce：电势常数
电枢电势的认识
Ea
pN 60aLeabharlann nCe n
对电枢电势的认识：
一台制造好的电机， 它的电枢电势(V)正比于每极 磁通φ（韦伯)和转速n（r/min), 与磁密分布无关。
第三章 直流电机
（1）用原动机拖动电枢逆时 针方向恒速转动（原动机输入 机械力【机械功率】） （2）线圈边ab和cd以相同转 速顺次切割不同极性磁极下的 磁场，线圈中产生了交变的电 动势；（机械能转换为电能） （3）换向器配合电刷对电流 的换向作用，电刷A、B端的 电动势为直流电动势。（交流 转换为直流）
Flash：电刷上的电动势
一台直流电机作为
电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋 转，拖动生产机械旋转 ，输出机械能；
电能转换为机械能
发电机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流 电动势，作为直流电源，输出电能。
机械能转为电能
注意：不要孤立的看待发电机和电动机问题
视频：直流发电机－直流电动机系统
换向器节距:yc=(K-1)/p=7
元件数S＝槽数Q＝换向片数K＝15；
yc =8-1=7
y1＝4-1=3
电流流向： A1—5号换向片－5上－8下－12上－15下－4上－7下－11上－14下 －3上－6下－10上－13下－2上－5下－12号换向片－B1 A2—12号换向片4上－7下－11上－14下－3上－－6下－10上－3下 －15上－15号换向片－B2
N
N － U ＋
＋ U －
S
S
由电磁力产生转矩的过程：
（1）线圈ax中通入直流电流时,电流从 a端流入，从x端流出；
B
A（2）线圈边a和x上均受到电磁力，根
据左手定则确定力的方向。 （3）这一对电磁力形成了作用于电枢 的一个电磁转矩，将产生逆时针旋转。
把这个装有线圈的铁质 圆柱体称为电枢。 （1）按照这种模式下，电枢将如何运动？
P 1
额定电流
N
PN
12 13.45(kw) 0.892
叙述直流电动机的特点
叙述直流电动机的特点
直流电动机是一种常见的电动机类型，其特点如下：
1. 特征速度调节范围广：直流电动机具有较宽的调速范围，可在很广的转速范围内进行调整，适用于各种工况需求。
2. 启动性能好：直流电动机具有良好的启动性能，即使在负载较大的情况下，亦能稳定启动，能够提供较大的起动转矩。
3. 转速稳定性好：直流电动机在恒载运行时，转速相对稳定，具有较高的转速精度，能够满足对转速要求较高的工艺需求。
4. 调速性能优越：直流电动机能够通过改变电枢电流或磁场磁通来实现调速，调速性能非常优越，反应速度快，调节范围广。
5. 起动转矩大：直流电动机在起动过程中能够提供较大的转矩，对于起动一些重载或高起动转矩的负载非常适用。
6. 控制精度高：直流电动机的转速和转矩可以通过控制电枢电流和磁场磁通来进行调节，具有较高的控制精度和可调节性。
7. 可逆性好：直流电动机具有较好的可逆性，即可通过改变电枢电流的方向来改变电机的运行方向。
8. 结构简单、维护方便：直流电动机结构相对简单，易于维护和维修，且零部件易于更换。
实验1 直流电机认识实验
实验7 三相笼型异步电动机的参数测定7.1 实验目的1、测定三相笼型异步电动机的参数。
7.2 实验项目1、测量定子绕组的冷态电阻。
2、判定定子绕组的首末端。
3、空载试验。
4、短路试验。
7.3 实验方法7.3.1 测量定子绕组的冷态直流电阻将电机M04在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁心的温度。
当所测温度与冷却介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态。
记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻，此阻值即为冷态直流电阻。
1、伏安法图7-1 伏安法测量定子绕组的冷态直流电阻线路图量程的选择：测量时通过的测量电流约为电机额定电流的10％，即约为50毫安，因而直流电流表的量程用200mA档。
三相笼型异步电动机定子一相绕组的电阻约为50 欧姆，因而当流过的电流为50毫安时二端电压约为2.5伏，所以直流电压表量程用20V档。
测量线路图为图7-1。
将励磁电流源调至25mA。
接通开关S1，调节励磁电流源使试验电流不超过电机额定电流的10％(为了防止因试验电流过大而引起绕组的温度上升)，读取电流值，再接通开关S2,读取电压值。
读完后，先打开开关S2，再打开开关S1，每一电阻测量三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻，记录于表7-1中。
表7-1 伏安法测量定子绕组的冷态直流电阻数据表注意事项（1）在测量时，电动机的转子须静止不动。
（2）测量通电时间不应超过1分钟。
2、电桥法：用单臂电桥测量电阻时，应先将刻度盘旋到电桥能大致平衡的位置，然后按下电池按钮，接通电源，等电桥中的电源达到稳定后，方可按下检流计按钮接入检流计。
测量完毕，应先断开检流计，再断开电源，以免检流计受到冲击。
记录数据于表7-2中电桥法测定绕组直流电阻准确度及灵敏度高，并有直接读数的优点。
表7-1 伏安法测量定子绕组的冷态直流电阻数据表R(Ω)7.3.2 判定定子绕组的首末端图7-2 三相交流绕组末端测定先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意两相绕组串联，施以单相低电压U=80～100V，注意电流不应超过额定值，如图7-2所示，测出第三相绕组的电压，如测得的电压有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联。
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U(V) 193 186 185 185 184 183 180 178 177 175
IF(A) 0
0.16 0.28 0.37 0.44 0.56 0.80 0.92 1.14 1.2
他励直流发电机外特性 曲线
21.92 27.94
2．他励直流电动机运行实验
（1）起动：接通励磁电源，观察励磁电流IfM，调节励磁回 路电阻RfM 使IfM 到额定值。再接通电枢电源，使电动机 旋转起来。观察电枢电压Ua、电枢电流IaM。将Ua 调到 额定值，再调节电枢回路电阻RaM 直至最小然后短接， 调节过程中注意观察转速n 和电枢电流IaM。 （2）调速：调节Ua、RaM、RfM，观察转速n 的变化，记录 在表1-3 中。 （3）停机：先断开电枢电源，再断开励磁电源。将励磁回 路调节电阻，RfM （4）反向：将电枢绕组（或励磁绕组）两端接线对调，重 复（2）（3）步骤，观察转向
表1-4他励直流发电机实验观察记录
调节 调节转速 减小RfG
加大RfG 减小RL 加大RL
参数变化 n：升高 n：降低 IfG(Φ):增大
IfG(Φ):减小 IF：增大 IF：减小
电压变化 增大 减小 增大
减小 减小 增大
（4）外特性：设法使发电机励磁电流IfG 保持为额 定值，同时使发电机转速n 保持为额定值，调节负载 电阻RL 使负载电流IF 从0 逐步加大到约1.2A（注意保 持转速额定）。调节过程中选择合适测量点，测量发 电机端电压U 和负载电流IF，记录在表1-5 中。完成后 迅速停机，初步绘制发电机外特性曲线，判断所测特 性是否合理。
伏安法测取电枢 （电机：DJ15，室温：15℃）
角度 0° 120° 240° 0° 120° 240° U(V) 4.40 5.01 4.62 2.63 2.24 2.21 I(A) R(Ω) (取约 989 0.2A) 989 989 (取约 1980 0.1A) 1980 1980 Ra(Ω) Ra75℃(Ω)
13.3~17.8
（2）按图1-4 所示选择电源、仪表和变阻器，并按 电路接线。检查无误后接通电枢电源，迅速测取 直流电机（M）电枢两端电压U 和电枢电流I。拨 动电机转轴，使之分别旋转约1/3和2/3 周，再次 测取U、I 值记录于表1-2 中，取三次测量的平均 值作为实际冷态电阻值。调整电阻R 再测一次， 平均后换算到基准工作温度的电枢绕组电阻值。
（1）准备：不改变直流电动机DJ15（M）的接线，将 DJ15 作为原动机，参照图1-7 所示将校正直流测功机 DJ23（MG）连接成他励直流发电机形式，用RL 模拟负 载电阻。 （2）空载：接通电源使直流电动机（M）旋转，观察 发电机（MG）空载电压U。 （3）负载：合上负载开关，设法调节发电机（MG） 的转速n、励磁电流IfG、负载电流 IF（正比于负载转矩TL），观察发电机的端电压U，将观 察结果记录在表1-4 中。
电机拖动实验答辩
实验一 直流电机认识实验（认知性）
一、实验目的
• 1．了解电机及拖动实验的基本要求，熟悉 实验装置安全操作注意事项。 • 2．认识直流电机实验所使用的电机、仪表、 辅助器材等组件及其使用方法。 • 3．熟悉实验电路结构，掌握直流电动机、 直流发电机的接线方法。 • 4．理解直流电动机、直流发电机实验主要 内容。
二、实验内容和原理
• 1．测取直流电动机或直流发电机电枢绕组电阻值 用电机铭牌数据可以估算Ra 值：
• 2．他励直流电动机起动、调速、改变转向实验 • 3．他励直流发电机外特性实验
四、实验步骤
• 1．用伏安法测取电枢绕组电阻 （1）抄写直流电机铭牌数据，估算电枢绕组电阻Ra，记录 于表1-1 中。 表1-1 电机铭牌数据
实验二 直流发电机实验（验证性）
一、实验目的 1．测定直流发电机的各种工作特性，掌握实验方法。 2．根据所测得的工作特性评定直流发电机的有关性能。 3．通过实验，观察并励发电机的自励过程和自励条件。
实验步骤
• 1．他励直流发电机实验
G： PN=100W，UN=200V。
IN=0.5A, nN=1600r/min
表1-3他励直流电动机实验观察记录
序号 调节 参数变化 1 调节电枢电源 Ua：升高 2 3 4 5 6 转速变化 增大 减小 增大 减小 增大 减小
减小RfM 加大RfM 减小RaM 加大RaM
Ua：降低 IfM(Φ):减小 IfM(Φ):增大 IaM：不变 IaM：不变
3．他励直流发电机外特性实验
电机编号
名称
直流并励电动机 校正直流测功机
PN 185 355
UN 220 220
DJ15 DJ23
估算电枢绕组电阻Ra
直流并励电动机 （DJ15）<0.13 2.2 1500 220 <0.16 27.43~36.57
IN
校正直流测功机 （DJ23）
Uo(V) 240
215 200 193 180 170 153 129 51
IfG(A) 0.124 0.102 0.090 0.079 0.071 0.059 0.048 0.029 0
（2）测取外特性
合上开关（注意先将负载电阻调到最大）使发电机带上 载，设法使发电机在额定点运行：IL = IN，U = UN，n = nN， 此时励磁电流额定IfG = IfN。 调节负载电阻时，注意先调节电流能力较小（阻值较大） 的变阻器，在将它调到最小后，用导线将其两端短接，以避 免烧断保险丝或损坏变阻器。 逐步减轻负载直至空载（断开开关），过程中应保持n = nN，IfG = IfN，同时选择合适测量点，记录端电压U 和负载电 流IL。
（1）测取空载特性 按图2-5 接线，断开开关，起动电动机（注意先 接通励磁电源，再接通电枢电源）。调节并保持n = nN，从发电机端电压U0 = 1.2UN 开始磁电流IfG 直 至为零，同时选择合适测量点，记录空载端电压U0 和励磁电流IfG。
表2-1 他励直流发电机空载特性（n = nN =1600 r/min，IL = 0）