他励直流电动机的机械特性曲线的分析

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他励直流电动机的机械特性曲线的分析

浅析：他励直流电动机的机械特性在电源电压U 和励磁电路的电阻R f 为常数的条件下，表示电动机的转矩n 和转矩之间的关系n=f （T ）曲线，称为机械特性曲线。

利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速，在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及电流随时间的变化规律。

可见，电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。

下图是他励直流电动机的电路原理图，他励直流电动机的机械特性方程式，可由他励直流电动机的基本方程式导出。

由公式，和导出机械特性方程式 ( 1-1 )他励直流电动机电路原理图当电源电压U =常数，电枢回路总电阻R ＝常数，励磁磁通Φ＝常数时，电动机的机械特性如下图所示，是一条向下倾斜的直线，这说明加大电动机的负载，会使转速下降。

特性曲线与纵轴的交点为n 0时的转速，称为理想空载转速。

他励直流电动机的机械特性a a a R I E U +=n E a Φe C =φa T em I C T =em T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φe 0C U n =实际上，当电动机旋转时，不论有无负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩，而电动机的实际空载转速将低于n 0。

由此可见式（1-1）的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降，用表示，则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲线的斜率。

β越大，越大，机械特性就越“软”，通常称β大的机械特性为软特性。

一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，机械特性都比较“硬”。

机械特性的硬度也可用额定转速调整率△n N %来说明，转速调整率小，则机械特性硬度就高。

电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性。

固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性，其方程式为固有机械特性如下图中的曲线所示，由于较小，故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。

他励直流电动机的机械特性(精)

反之，如果电网电压波动使机械特性偏低，由曲线1转为曲线3，则瞬间工作点将转到 B 点，电磁转矩小于负载转矩，转速将由 B点降低到 C 点，在 C 点取得新的平衡；而当扰动消失后，工作点将又恢复到原工作点A。这种情况我们就称为系统在A点能稳定运行，而图2.16（b）则是一种不稳定运行的情况，读者可自己分析。由以上分析，可得出如下结论：若两条特性曲线有交点（必要条件），且在工作点上满足 dTem dTL （2-11）＜
dn dn
（充分条件）则系统能稳定运行，式（211 ）即为稳定运行条件。对恒转矩负载 , 则 dT / dn 0即电磁转矩的变化与转速的变化要异号,图示则为电动机的机械特性曲线应是往下倾斜的。显然在图2.16（b） dTL / dn 0 dT / dn 0 中的A点，，因此不能稳定运行。
图2.14 他励直流电动机改变电枢电压时的机械特性
3．减弱磁通时的人为机械特性可以在励磁回路内串接电阻R pf或降低励磁电压U f 来减弱 R pa 0 特磁通，此时 U U N ，性方程式为； UN Ra （2-10） n T 2 em Ce CeCT
由于磁通的减少，使得理想空载转速 n 0 和斜率都增大，其特性曲线如图2.15 所图示。
2.3.1
机械特性方程式
图 2.11 是他励直流电动机的电路原理图，他励直流电动机的机械特性方程式，可由他励直流电动机的基本方程式导出。由式 U Ea I a Ra 、 E a C e n 和式 Tem CT I a 可求得机械特性方程式;
←
U R n T C C C
U n C
0 e
图2.12 他励直流电动机的机械特性

直流他励电动机实验

1-2 直流他励电动机一、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、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）。

四、实验设备及仪表五、实验方法1、他励电动机的工作特性和机械特性（1）按图1-2接线。

涡流测功机T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。

Rf 选用D44的1800Ω阻值。

Rst用D44的180Ω阻值。

图1－2 直流他励电动机接线图(2) 将直流他励电动机M的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R st调至最大值，接通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，调节电枢电源的电压为220V，将其电枢串联电阻R st 调至零，再调节给定调节增加负载和电动机的磁场调节电阻R f，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共取数据9-10组，记录于表1-2中。

表1－2 U＝U N＝V I f=I fN= mA实验数据I a（A）n（r/min）T2（N·m）计算P2（W）P1（W）2 、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，将电枢电阻R 1调至零，再调节给定调节增加负载、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 记下此时的T 2值。

2）保持此时的即T 2值和I f ＝I fN 不变，逐次增加R 1的阻值，降低电枢两端的电压U a ，使R 1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 。

实验2 直流他励电动机机械特性测定

实验二直流他励电动机机械特性测定一、实验目的掌握直流电动机机械特性的测定方法。

二、实验项目1、固有机械特性测定2、电枢回路串电阻人为机械特性测定3、降低电枢电源电压人为机械特性测定三、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。

本次实验使用设备包括：1、DD01电源控制屏2、两个D31挂件3、D44挂件4、D51挂件5、D42挂件6、D55－1挂件7、DD03测试台、直流发电机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，本次实验使用两块毫安表和两块安培表。

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。

D51挂件，由波形测试部分和开关S1、S2、S3组成，本次实验只使用开关S1 。

D42挂件，由三只相同的可调电阻器R1、R2、R3组成。

R1、R2串并联后，作为发电机的负载电阻R L，R3作为发电机励磁绕组串联电阻。

D55－1挂件，由数字转矩表、数字转速表和数字输出功率表组成。

并有转速输入端口和电枢电流输入端口以及5个功能按键。

5个功能按键分别是：复位键、功能鍵、确定键、数位键和数据键。

DD03测试台包括导轨、测速发电机和指针式转速表直流发电机和直流电动机之间是用联轴器直接联接好的，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。

直流发电机，电枢绕组有两个接线端，励磁绕组有两个接线端。

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”按钮直流他励电动机机械特性测定实验接线图。

图3-1 直流他励电动机机械特性测定实验接线图直流电动机按他励电动机接线。

他励直流电动机的机械特性方程

他励直流电动机是一种利用直流电源进行驱动的电机，具有转矩大、速度稳定、结构简单、容易控制等优点。

它的机械特性方程是一种描述电动机的力学性能的数学表达式，其具体表达形式为：T=Kt*i，其中T表示他励直流电动机的转矩，Kt表示电机的转矩系数，i表示电机的电流。

他励直流电动机机械特性方程的另一种表达形式为：ω=Kω*i，其中ω表示他励直流
电动机的转速，Kω表示电机的转速系数，i表示电机的电流。

从上述两个机械特性方程可以看出，他励直流电动机的转矩和转速与电流成正比。

当电流增大时，他励直流电动机的转矩和转速也会相应增大；当电流减小时，他励直流电动机的转矩和转速也会相应减小。

此外，他励直流电动机的机械特性方程还可以描述转矩与转速之间的关系，即T=K*ω，其中K表示电机的功率系数，T表示他励直流电动机的转矩，ω表示电机的转速。

从这一关系可以看出，当转速增大时，他励直流电动机的转矩也会增大；当转速减小时，他励直
流电动机的转矩也会减小。

总之，他励直流电动机的机械特性方程可以用来描述电动机的力学性能，揭示转矩和转速与电流之间的关系以及转矩与转速之间的关系，为电动机的设计和控制应用提供了重要的参考。

他励直流电动机的机械特性

一.能耗制动 1.他励电动机能耗制动电路图及电路特点 1.他励电动机能耗制动电路图及电路特点
他励电动机能耗制动电路原理( 他励电动机能耗制动电路原理(图9-18)
能耗制动时的机械特性为：
Ra + R B Tem = 0 − β Tem 2 C eCT Φ N
n=−
n
制动瞬间工作点
电动机状态工作点
启动时电枢电流过渡过程( 启动时电枢电流过渡过程(图9-12)
(7)结论请看下表：可以看出：理论上，只有当时间 n 趋于无穷时，转速才能达到稳态值，但实际上，由于当 t =（3 ~ 4）TtM 时，系统转速已达到稳定运行转速 nz 的 95% ~ 98% 所以，一般可认为经过 3 ~ 4 个时间常数，转速便达到稳定值，过渡过程结束
任意给出两点如 T = 0（空载点）和 T = TN通过这两点得连线即为固有机械特性 (二)人为机械特性的绘制二人为机械特性的绘制各种人为机械特性的计算较为简单，把相应的参数值代入对应的人为机械特性方程式即可。
四.电力拖动系统稳定运行的条件
我们的任务是什么？分析生产机械负载转矩特性与电动机的机械特性的配合问题 1.稳态时电动机电流由负载大小决定 1.稳态时电动机电流由负载大小决定 (1)转矩平衡当他励电动机机械特性 n = f(T)为 3，恒转矩负载特性 n = f(TZ)为 1 因转矩 T 与 TZ 方向相反、大小相等而相互平衡时，转速为某一稳定值，拖动系统处于稳态 (2)稳态运行两个特性的交点 A ，转速都是 nA，电磁转矩等于负载转矩（= TZ1）交点A表明电力拖动系统的某一稳态运行点 (3)负载发生变化如负载增大，负载转矩特性由 1 变为 2 。转速开始时仍为 nA，电磁转矩 T 还是由 A 点决定,因为 T = TZ1< TZ2 所以 dn/dt < 0 ，系统进入动态减速过程两种不同负载的n= 31，2—两种不同负载的n=f(TZ) 3- n=f(T) 两种不同负载的

8 直流他励电动机机械特性分析

转速特性曲线
电枢磁通密度
N
S
电枢磁动势
1560
转速n(r/min)
1540 1520 1500 1480 30 系列1 1540 171 1530 342 1520 513 1510 684 1505 855 1505 1026 1508 1094 1512
电枢电流Ia(A)
交轴电枢反应使主极磁场发生畸变，磁路饱和时有效磁通减少，如图 3。在有效磁通随着电枢电流增加而减少时，如果励磁电流保持一定，则随着负载电流的增加，会引起电动机转速上升，乃至得不到稳定运行。
图 2: 负载时电枢磁动势磁通密度分布
ZIa/8ap
n U ( I a Ra Ub ) / Ce
可见，当U为常数，电枢电流变化时，影响转速特性的因素是电枢回路电阻压降与气隙磁通的变化。他励电机 I f =定值，气隙磁通只受电枢反应的影响。电枢电流 I a 增大，电枢电路电阻压降使转速下降，电枢反应去磁效应使转速上升，因而转速变小，为硬转速特性。通常电阻压降影响较大，转速略为下倾。过载时，电枢反应影响增大，转速曲线上翘。如下图(直流电动机为 Z4-280-22 280KW 440V 1500RPM 他励 180V)：
力拖动系统）在交点处稳定运行，由于出现某种干扰作用，使原来两种特性的平衡变成不平衡，电动机转速便稍有变化，这时，当干扰消除后，拖动系统必须有能力使转速恢复到原来交点处的数值。电力拖动系统如能满足这样的特性配合条件，则该系统是稳定的，否则是不稳定的。（1）下倾时机械特性曲线稳定性分析
n TL A A TL
参考文献
[1] 电机工程手册. 北京：机械工业出版社. [2] 上海电气科学研究所.中小型电机设计手册. 北京：机械工业出版社. [3] 陈世坤. 电机设计[M]. 北京：机械工业出版社. [4] 汤蕴缪、史乃. 电机学. 北京：机械工业出版社

他励直流电动机的人为机械特性设计

他励直流电动机的人为机械特性（串电阻）一.直流电机基本工作原理与结构直流电机是指能输出直流电流的发电机，或通入直流电流而产生机械运动的电动机。

直流电动机具有良好的起动性能和宽广平滑的调速特性，因而被广泛应用于电力机车、无轨电车、轧钢机、机床和起动设备等需要经常起动并调速的电气传动装置中。

直流发电机主要作直流电源。

此外，小容量直流电机大多在这种控制系统中以伺服电动机、测速发电机等形式作为测量、执行元件使用。

1.直流电动机的工作原理图1.直流电动机工作原理若把上述电机模型作为直流电动机模型，如图2所示，由外电源由电刷A引入直流电源，使电流从正极电刷A流入，由负极电刷B流出。

此时，线圈中电流的路径：电源正极——电刷A——a——b——c——d——电刷Ｂ——电源负极。

根据左手定则确定的电磁方向可知，此时的电磁转矩是逆时针的。

设电枢在电磁转矩的作用下按逆时针方向旋转，当线圈边ａｂ由Ｎ极下面转到Ｓ极下面，线圈边ｃｄ由Ｓ极下面到Ｎ极下面时，由于换向器的作用，使线圈中的电流改变方向，此时电流的路径：电源正极——电刷——ｄ——ｃ——ｂ——ａ——电刷Ｂ——电源负极。

因为各磁极下线圈中的电流方向并不改变，所以就保证了电磁转矩的方向不变，从而使电枢能够连续旋转。

2.直流电机的基本结构（1）直流电机的静止部分1、主磁极2、机座3、换向极4、电刷装置（2）直流电机的转动部分1、电枢铁心2、电枢绕组.3、换向器.图2.电枢铁芯直流电机的额定值直流电机的额定数据有：1、额定功率 P N（瓦/千瓦，W/KW）2、额定电压 U N（伏V）3、额定电流 I N（安A）4、额定转速 n N (转/分 r/min)5、额定励磁电压 U Fn（伏V）6、额定励磁电流 I fN（安A）二、他励直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性是指：在U1=UN，If=IfN的条件下，电枢回路无外接电阻时，转速n和转矩Tem以及效率与输出功率之间的关系。

他励直流电动机的机械特性

当U、R、Φ为常数时，得他励直流电动机的机械特性n=f(Mem)— 一条向下倾斜的直线
转速n随转矩Mem的增大而降低
M0 MN Mem
二、新课导入
利用机械特性和负载转矩特性，可以确定电动机在拖动系统的稳定转速。
Байду номын сангаас
在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程来分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及电流随时间的变化规律。
EN U N I N Ra Ce N nN nN
其中，IN、UN及nN为已知，Ra可实测或由经验公式估算： 1 2 U N I N PN Ra ~ 2 2 3 I N
四、机械特性曲线的绘制
• 额定运行点（MN, nN）：
M N CMN I N 9.55CeN I N
CM——转矩常数
•R ——电枢电路总电阻，包括电枢电阻Ra和串联电阻RΩ •Ce——电动势常数
Ce pN / 60a
CM pN / 2 a
CM 9.55Ce
二、新课导入

电动机的机械特性：是指电动机的转速n与转矩M 的关系n=f(M)。机械特性方程式：
U R n M em 2 Ce CeCM
2、人为机械特性的绘制
• 只要把相应的参数值代入相应的人为机械特性方程式即可计算出来。
四、机械特性曲线的绘制
例：Z2 型他励直流电动机的铭牌数据如下，计算其机 r / min 械特性。 PN 22kW U N 220V I N 116A nN 1500
解
2 U N I N PN 2 220116 22000 Ra Ω 0.174Ω 2 2 3 IN 116 3

他励直流电动机的机械特性曲线的分析

浅析：他励直流电‎动机的机械‎特性在电源电压‎U 和励磁电‎路的电阻R ‎f 为常数的‎条件下，表示电动机‎的转矩n 和‎转矩之间的‎关系n=f （T ）曲线，称为机械特‎性曲线。

利用机械特‎性和负载转‎矩特性可以‎确定拖动系‎统的稳定转‎速，在一定条件‎下还可以利‎用机械特性‎和运动方程‎式分析拖动‎系统的动态‎运动情况，如转速、转矩及电流‎随时间的变‎化规律。

可见，电动机的机‎械特性对分‎析电力拖动‎系统的启动‎、调速、制动等运行‎性能是十分‎重要的。

下图是他励‎直流电动机‎的电路原理‎图，他励直流电‎动机的机械‎特性方程式‎，可由他励直‎流电动机的‎基本方程式‎导出。

由公式，和导出机械特‎性方程式 ( 1-1 )他励直流电‎动机电路原‎理图当电源电压‎U =常数，电枢回路总‎电阻R ＝常数，励磁磁通F ‎＝常数时，电动机的机‎械特性如下‎图所示，是一条向下‎倾斜的直线‎，这说明加大‎电动机的负‎载，会使转速下‎降。

特性曲线与纵轴‎的交点为n ‎0时的转速，称为理想空‎载转速。

他励直流电‎动机的机械‎特性a a a R I E U+=n E a Φe C =φa T em I C T =emT R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φe 0C U n =实际上，当电动机旋‎转时，不论有无负‎载，总存在有一‎定的空载损‎耗和相应的‎空载转矩，而电动机的‎实际空载转‎速将低于n0‎。

由此可见式‎（1-1）的右边第二‎项即表示电‎动机带负载‎后的转速降‎，用表示，则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲‎线的斜率。

β越大，越大，机械特性就‎越“软”，通常称b 大‎的机械特性‎为软特性。

一般他励电‎动机在电枢‎没有外接电‎阻时，机械特性都‎比较“硬”。

机械特性的‎硬度也可用‎额定转速调‎整率△n N%来说明，转速调整率‎小，则机械特性‎硬度就高。

电动机的机‎械特性分为‎固有机械特‎性和人为机‎械特性。

他励直流电动机特性实验报告

实验报告他励直流电动机的机械特性一、实验原理1、当在他励直流电动机上加上一定电压U和一定的励磁电流时，电磁转矩与转速之间将呈现的关系。

而励磁电压，励磁转矩T=。

可得。

这便是直流他励电动机机械特性的一般表达式。

实验中可以先不串电阻R，测量出励磁电流和相应转速n的一系列对应值，作图得出的空载转矩，并得出和的值。

串入R后得出T的另外对应值，作图得出的他励直流电动机的机械特性曲线2、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。

3、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。

4、熟悉他励电动机的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。

5、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。

二、实验注意事项1、实验时，人体不可接触带电线路。

2、接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。

3、学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。

实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。

4、电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。

5、总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。

6、在做直流电动机实验时，要注意开/关机顺序先开“直流电机励磁电源”，后开“可调直流稳压电源”先关“可调直流稳压电源”，后关“直流电机励磁电源”三、实验安全要求1、实验时，人体不可接触带电线路。

2、接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。

3、学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。

实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。

4、电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。

5、总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。

直流他励电动机的机械特性测定

实验1 直流他励电动机的人为机械特性一、实验目的了解和测定他励直流电动机的人为机械特性二、预习要点1、改变他励直流电动机的机械特性有哪些方法？2、什么叫电动机的人为机械特性？3、他励直流电动机的人为机械特性有哪几种？画出典型的机械特性曲线。

三、实验项目1、电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性；2、改变电枢电压时的人为机械特性；3、改变磁通Ф时的人为机械特性。

四、实验方法1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D51、D31、D42、D41、D31、D443、实验接线图1'励磁电源电枢电源图 1 他励直流电动机人为机械特性测定的实验接线图按图1接线，其中(1) M 用编号为DJ15的直流并励电动机(接成他励方式)； (2) MG 用编号为DJ23的校正直流测功机； (3) 直流电压表V1、V2的量程为1000V ； (4) 直流电流表A1、A3的量程为200mA ； (5) 直流电流表A2、A4的量程为5A ；(6) 可调电阻R1选用D44上的1800Ω加上180Ω串联共1980Ω阻值； (7) 可调电阻R2选用D42上的900Ω并联900Ω共450Ω阻值；(8) 可调电阻R3选用D42上的1800Ω加上D41上的180Ω共1980Ω阻值； (9) 可调电阻R4选用D42上的1800Ω加上D41上的4个90Ω串联共2160Ω； (10) 开关S1、S2选用D51上的双刀双掷开关。

4、电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性测定操作步骤：(1) 可调电阻的设定：R1阻值置最小位置，R2、R3及R4阻值置最大位置，转速表置正向1800r/min 量程。

(2)开关S 1、S 2选用D51挂箱上的对应开关，并将S 1合向1电源端接通电枢电源，S 2合向2'短接端(见图1)。

(3) 开机时必须检查的事项：➢控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置；➢R1阻值置最小位置，R2、R3及R4阻值置最大位置。

他励直流电动机的机械特性(4.20)

题解
解 : （ 1） E ＝ k e Φ N n N ，
UN I N Ra k eN nN
ktΦN＝9.55 keΦN
，代入下式
UN Ra n T 2 K eN K eK t N
即得固有机械特性方程式。
题解（续）
（2）将Rad＝3，5，分别代入下式：
UN R a R ad n T 2 K eN K eK t N
三、固有机械特性
固有机械特性：当他励电动机电压U＝UN，磁通Φ＝ΦN，电枢没有串联电阻Rad＝0时，这一机械特性称为固有机械特性:
UN Ra n M 2 Ce N CeCm N
人为机械特性：可用改变电动机参数的方法获得，即机械特性三个变量中任有一个或一个以上值非额定时得到的机械特性即为人为机械特性。

Ra K eK t N
2
T
n0∝ U ，Δn不变。
特点和机械特性图
特点人为机械特性是几根平行线，它们低于固有机械特性 1，但与固有机械特性相平行机械特性图改变电压时的人为机械特性图如右图。
3. 减弱磁通时的人为机械特性
改变磁通实际上是减弱励磁。此时电枢电压 U = UN，电枢不串联电阻(Rad=0), 电动机磁通Φ<ΦN 。减弱磁通时人为机械特性方程式：
他励直流电动机正反转时的固有机械特性
习题
已知某他励直流电动机的铭牌数据如下： PN＝7.5kW，UN=220V，nN=1500r/min， ηN＝88.5%。试求该电机的额定电流和额定转矩。
题解
解： ∵ PN＝UNINηN , ∴ IN＝PN/(UNηN)＝¨¨¨＝38.5A； TN＝9.55PN/nN＝¨¨¨＝47.74N· m

他励直流电动机机械特性的测定实验报告

实验一他励直流电动机机械特性的测定一.实验目的1．掌握用实验方法测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。

2．掌握他励直流电动机的调速方法。

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．实验设备及仪器1．SMCL电力电子及电气传动教学实验台的主控制屏。

2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（NMEL-13F）。

3．可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表）。

4．直流电压、毫安、安培表（NMEL-06）。

5. 直流励磁及电源（NMEL－18A）。

6．他励直流电动机M03。

7．开关板（NMEL-05B）。

8．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）。

四．实验内容1．学习起动直流电动机。

2．测定他励直流电动机固有机械特性。

3．测定改变电源电压及串电阻的人为机械特性。

五．实验方法1 . 他励直流电动机固有机械特性的测定M03为他励直流电动机U N=220V，I N=1.1A，n N=1600r/min，P N=185W；励磁电压U f=220V，励磁电流I f≤0.080A。

直流电压表V为220V可调直流稳压电源自带；直流电流表mA1、A1分别为220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；按图1-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置。

实验步骤：（1）R2电阻位于NMEL-09中间电阻，顺时针调到底（最小）；（2）R1电阻位于NMEL-04最上面电阻，逆时针调到底（最大）；（3）R4电阻位于NMEL －03最上面电阻，逆时针调到底（最大）；（4）NMEL-05B 开关S 1合向“1”端（5）按下绿色“闭合”电源开关按钮（左下方主电源开关）；（6）调节电压调节电位器，使电压输出显示（V ）显示220V ；（7）按下NMEL-18复位按钮，电机起动后将R1顺时针调至底；（8）调节NMEL －09上中间励磁电阻，使转速显示为1500转，读取电枢电流，转速（n=1500n/min ）；（9）在不串电阻的情况下，调节测功机“转速转矩给定”，使电枢电流在额定内的变化，读取8组数据：（Ia=0.1，0.15，0.2，0.25，0.3，0.35，0.4，0.45）记录电流I a ，转速n ，转矩T 2；（10）保持U=U N ，I f =I fN 不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器，测取电动机电枢电流I a 、转速n 和转矩T 2，共取数据8组填入表1-1中。

他励直流电动机机械特性的测定实验报告

他励直流电动机机械特性的测定实验报告实验报告：直流电动机机械特性的测定引言：直流电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产中。

机械特性是指电动机在不同负载条件下的转速、转矩和功率之间的关系。

通过测定直流电动机的机械特性，可以了解电动机在不同负载下的性能指标，为电动机的选择和应用提供参考。

实验目的：1.测定直流电动机的转速-负载特性曲线；2.测定直流电动机的转速-电机电枢电流特性曲线；3.测定直流电动机的效率。

实验原理：1.转速-负载特性曲线实验原理：通过改变电动机的负载，测量不同负载下的转速和转矩，并计算功率，得到转速-负载特性曲线。

2.转速-电机电枢电流特性曲线实验原理：通过改变电动机的电枢电流，测量不同电流下的转速和转矩，并计算功率，得到转速-电机电枢电流特性曲线。

3.效率测定原理：根据直流电动机的输入功率（电源电压×电机电枢电流）和输出功率（机械功率），计算出直流电动机的效率。

实验步骤：1.测定转速-负载特性曲线：（1）将电动机空载转动，通过转速计测量电动机的空载转速；（2）依次添加不同的负载，分别测量旋钮开度、载荷质量、电机输出转矩；（3）根据测得的数据，计算负载对应的转速和功率；（4）绘制转速-负载特性曲线。

2.测定转速-电机电枢电流特性曲线：（1）设置电动机的负载为一定值，将旋钮开度调至合适位置；（2）改变电动机电枢电流的大小，使用电流表测量电枢电流；（3）测量电动机的转速和转矩；（4）根据测得的数据，计算电枢电流对应的转速和功率；（5）绘制转速-电机电枢电流特性曲线。

3.测定效率：（1）选择一个转速和负载，测量相应的电机电枢电流、输入功率和输出功率；（2）根据测得的数据，计算出效率。

实验结果和数据处理：1.转速-负载特性曲线：[插入转速-负载特性曲线图]2.转速-电机电枢电流特性曲线：[插入转速-电机电枢电流特性曲线图]3.效率测定：根据测得的数据计算得到效率为XX%。

他励直流电动机的机械特性

接称为硬特性。性曲线结论：下斜的机械特性与恒转矩负载配合, 系统能够稳定运行; 上翘的机械特性与恒转矩负载配合, 系统不能稳定运行。
减小，β 增大，n0增大
线
反之称为软
图
特性
1、他励电动机的固有机械特性
U=UN、Φ=ΦN， Rpa=0的机械特性称固有机械特性
n UN CeΦN
Ra CeCT ΦN2
恒转矩负载
不
特性在A点的斜率：
系统电压
稳定
dn/dTL=∞, 则dTL/dn=0
波动机特
运行
下斜的机械特性在
上翘的机械特性在
A点其dn/dT<0,则 dT/dn<0，在A点满足dT/dn<dTL/dn
A点其dn/dT>0,则 dT/dn>0，在A点不满足dT/dn<dTL/dn
结论：下斜的机械特性与恒转矩负载配合, 系统能够稳定运行; 上翘的机械特性与恒转矩负载配合, 系统不能稳定运行。
斜率β越小，下斜的机械特性在A点其dn/dT<0,则dT/dn<0，在A点满足dT/dn<dTL/dn
机斜率β越小，特性越平，称为硬特性。
特性越平，电力拖动系统的稳定运行，是指在某种外界因素(如电网电压波动或负载的微小变化)的扰动下，系统离开原来的平衡状态，达到新的平衡状态；
的机械特 (3)改变磁通的人为机械特性
《电机与辅助控制系统》课程
知识点他励直流电动机的机械特性
直流电动机的机械特性就是指在稳定运行情况下，电动机的转速与电磁转矩之间的关系，即
n=f(T)。机械特性是电动机的主要特性，是分析
电动机起动、调速、制动等问题的重要工具。下面以他励直流电动机为例讨论机械特性。

3他励直流电动机的机械特性

特点：（1 弱磁，增大；特点：（1）弱磁，n0 增大；：（（2）弱磁，β增大弱磁，
n02
ΦN
Tem TK2 TK1 TK 6
他励直流电动机的机械特性
三、机械特性的求取
1、固有机械特性（已知：PN ,U N , I N , nN 求两点：1）理想空载点：求两点：理想空载点：
）
(Tem = 0, n = n0)
UN Ra n= − Tem Ce Φ N CeCT Φ 2 N
2、人为机械特性
当改变 U 或
R a或 Φ得到的机械特性称为人为机械特性
3
他励直流电动机的机械特性
1）电枢串电阻时的人为特性
保持 U = U N , Φ = ΦN不变，只在电枢回路中串入电阻 RS的人为特性： n
n0 UN Ra + R S n= − Tem 2 C e Φ N C e CT Φ N
4）计算额定工作点： N = CT Φ N I N , n = nN T
8
1 2 U N I N − PN Ra = ( ~ ) 2 2 3 IN
他励直流电动机的机械特性
2、人为机械特性的求取在固有机械特性方程 n = n 0 − β Tem 的基础上，根据人为特性所对应的参数 R S 或 U 或 Φ 变化，重新计算 n o 和 β ，然后得（0 , n 0 ）、（T N , n ）。
2）额定运行点：额定运行点：
(Tem = TN , n = nN )
7
他励直流电动机的机械特性
步骤：
1）估算 R : a
U N I N − PN 2）计算 CeΦN 和CT ΦN : CeΦN = nN CT Φ N = 9.55CeΦ N UN 3）计算理想空载点： em = 0, n0 = T CeΦ N

直流电机实验报告

电机实验报告电气1209高树伦12292002实验一：他励直流发电机一、实验电路图按图接线：图中直流发电机G 选用DJ15，其额定值P N＝100W，U N＝180V，I N＝0.5A，n N＝1600r/min。

校正直流测功机MG 作为G 的原动机（按他励电动机接线）。

MG、G 及TG 由联轴器直接连接。

开关S 选用D51组件。

R f1 选用D44 的1800Ω变阻器，R f2 选用D42 的900Ω变阻器，并采用分压器接法。

R1 选用D44 的180Ω变阻器。

R2 为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。

当负载电流大于0.4 A 时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。

直流电流表、电压表选用D31、并选择合适的量程。

二、实验器材三、实验步骤（1）测空载特性1）把发电机G 的负载开关S 打开，接通控制屏上的励磁电源开关，将R f2 调至使G 励磁电流最小的位置。

2）使MG 电枢串联起动电阻R1 阻值最大，R f1 阻值最小。

仍先接通控制屏下方左边的励磁电源开关，在观察到MG 的励磁电流为最大的条件下，再接通控制屏下方右边的电枢电源开关，起动直流电动机MG，其旋转方向应符合正向旋转的要求。

3）电动机MG 起动正常运转后，将MG 电枢串联电阻R1 调至最小值，将MG 的电枢电源电压调为220V，调节电动机磁场调节电阻R f1，使发电机转速达额定值，并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。

4）调节发电机励磁分压电阻R f2，使发电机空载电压达U0＝1.2U N 为止。

5）在保持n=n N＝1600r/min 条件下，从U0＝1.2U N 开始，单方向调节分压器电阻R f2 使发电机励磁电流逐次减小，每次测取发电机的空载电压U0 和励磁电流I f，直至I f＝0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。

6）测取数据时U0＝U N 和I f＝0 两点必测，并在U0＝U N 附近测点应较密。