《机电传动控制》实验1-直流电动机机械特性
直流电动机机械特性
1.反抗性恒转矩负载
TL
n
2.位能性恒转矩负载
TL
n
二、恒功率负载特性
恒功率负载特点是：负载转矩与转速的乘积为一常数，即 与 成反比，特性曲线为一条双曲线。
TL
n
三、泵与风机类负载特性
2.5.2 能耗制动
在电动状态（开关S打到电源上），电枢电流、电枢电动势、转速及驱动性质的电磁转矩如图实线箭头所示。
制动时将开关S打到制动电阻RB上，由于惯性，电枢保持原来方向继续旋转，电动势 Ea 方向不变。由 Ea 产生的电枢电流IaB的方向与电动状态时 Ia 的方向相反,对应的电磁转矩 TemB与 Tem方向相反,为制动性质,电机处于能耗制动状态。
具体步骤：
（1）估算
（2）计算
（3）计算理想空载点：
（4）计算额定工作点：
二、人为特性的求取
在固有机械特性方程 的基础上，根据人为特性所对应的参数 或 或 变化，重新计算 和 ，然后得到人为机械特性方程式。
2.4 他励直流电动机的起动
电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。
2）D与δ%的关系：
D与δ%相互制约:δ越小,D越小,相对稳定性越好;在保证一定的δ指标的前提下,要扩大D,须减少Δn,即提高机械特性的硬度。
3、调速的平滑性
越接近1，平滑性越好，当 时，称为无级调速，即转速可以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。特性为一条抛物线。
TL
n
1
2
TL0
2.3 他励直流电动机的机械特性
2.3.1 机械特性的表达式
电机与拖动控制实验1 直流他励电动机的人为机械特性
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。
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。
3.3直流电动机的机械特性
2. 改变电枢电压 时的人为特性 (Φ = Φ N , Rad = 0 ) 改变电枢电压U时的人为特性
UN Ra T 把n = − 2 K eΦ N K e K mΦ N
转速降落不变； 转速降落不变；
与n =
U K eΦ N
−
U N − I N Ra 故 K eΦ N = nN (3) 求理想空载转速 求理想空载转速: UN n0 = 得 (0 , n0 ) K eΦ N (4) 求额定转矩 求额定转矩: PN PN TN = = 9.55 得 (TN , nN ) ϖN nN
根据 (0 , n0 )、(TN , nN ) 两点，就可作出他励直流电动机近似机械特性曲线 两点，就可作出他励直流电动机近似机械特性曲线 近似
dT ∆ T β= = × 100% dn ∆ n
→∞:交流同步电动机 （1）绝对硬特性β→∞ 交流同步电动机 ） （3）软特性β<10 ：直流串励电动机 ）
（2）硬特性β>10：直流他励电动机、交流异步电动机曲线上部 ） ：直流他励电动机、
二、固有机械特性 直流他励电动机的固有机械特性指的是在额定条件（ 直流他励电动机的固有机械特性指的是在额定条件（额定电压 UN和额定磁通 ΦN )下和电枢电路内不外接任何电阻时的 n=f(T) 下和电枢电路内不外接任何电阻时的 即: UN Ra n= T 是一条直线。 − 是一条直线。 2 K eΦ N K e K mΦ N
(1) 估算电枢电阻 a 估算电枢电阻R 依据：电动机在额定负载下的铜耗 约占总损耗∑ 依据：电动机在额定负载下的铜耗Ia2Ra约占总损耗∑∆ PN的 50%～75%。 ～ 。
输入功率－ Q ∑∆ PN＝输入功率－输出功率 ＝ U NI N − PN ＝ U N I N − η NU N I N ＝(1 − η N )U N I N ∴ I a 2 Ra = (0.5 ~ 0.75)(1 − η N )U N I N
最终版实验一____直流他励电动机机械特性
实验一直流他励电动机机械特性一．实验目的了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性二．预习要点1．改变他励直流电动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．直流他励电动机机械特性。
2．回馈制动特性3. 自由停车及能耗制动。
4．反接制动。
四．实验设备及仪器1．NMEL系列电机系统教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及转速表（MMEL-13）3．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）4．三相可调电阻90Ω（NMEL-04）5．波形测试及开关板（NMEL-05B）6、直流电压、电流、毫安表（NMEL-06）7．电机起动箱（NMEL-09）五．实验方法及步骤1．直流他励电动机机械特性及回馈制动特性接线图如图1-1M为直流他励电动机M12，U N=220V，I N=0.55A，n N=1500r/min，P N=80W；励磁电压U f=220V，励磁电流I f＜0.13A。
G为直流发电机M03，U N=220V，I N=1.1A，n N=1600r/min;直流电压表V1为220V可调直流稳压电源（电枢电源）自带，V2的量程为300V （MEL-06）；图1-1直流他励电动机机械特性实验线路图直流电流表mA1、A1分别为直流励磁及220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表（NMEL-06）R1选用1800Ω欧姆电阻（NMEL-03）R2选用180欧姆电阻（NMEL-04中两90欧姆电阻相串联）R3选用3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09）R4选用2250Ω电阻（用NMEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联）开关S1、S2选用NMEL-05中的双刀双掷开关。
直流电动机的机械特性ppt课件
➢当电枢以转速n转动时，电枢绕组的导体便会切割磁力线， 产生感应电势；
➢当电枢绕组通过电流时，与气隙磁场作用会产生电磁转矩。
电势常数 结构常数
E = Ke n T = Kt Ia
Kt = 9.55 Ke
每极主磁通 电枢电流
发电机和电动机均有电枢电势 E 、电磁转矩 T， 但性质却有很大不同。（见下表）
换向极
转子 （电枢）
气隙
主磁极
磁极数:主磁极的个数 磁极对数(P)=磁极数/2
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
定子的作用：产生主磁场及机械支撑
机座
换向绕组
— 起支撑作用; 作为部分磁路
上输出直流电能；若从电刷上输入直流电能, 又可作为直流电动机，从轴上输出机械能。
(2) 换向器的作用： 将电机内部的交流电 外部的直流电。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
转矩方程式 电势方程式 电压平衡方程式
启动、调速和制动
机械特性
分析依据：
电磁力定律、电磁感应定 律
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
3.1
直流电机的构造和工作原理
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
《机电传动控制》实验1-直流电动机机械特性
《机电传动控制》实验1-直流电动机机械特性《机电传动控制》实验指导书实验⼀直流电动机的机械特性⼀、实验⽬的掌握⽤实验⽅法测取直流并励电动机的机械特性。
⼆、实验内容1、实验设备1)、电源控制屏、D31直流数字电压电流表（2件）、D42三相可调电阻器、D44可调电阻器，挂箱排列顺序见图1-1。
2）、DD03导轨、测速发电机及转速表DJ23校正直流测功机参数：I N=2.2A，P N=355W，n N=1500r/min，U fN=220A，R f=26Ω，R=2090ΩDJ15直流并励电动机参数：I N=1.2A，P N=185W，n N=1600r/min，U fN=220A，R f=57Ω，R=1387Ω转速表DJ23 DJ15 DJ15直流并励电动机电阻串联接法：旋钮在最⼤值时R=1800Ω电阻并联接法：旋钮在最⼤值时R=450Ω图1-1实验挂件及顺序D 42 D 31 （1） D 31 （2）D 44电源控制屏量程选择1000v量程选择200m A励磁电源电枢电源接线图2、实验步骤1）按上图接线。
图中直流电动机M⽤DJ15，其额定电压U N=220V，额定励磁电流I fN<0.16A。
校正直流测功机MG⽤DJ23，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，R1⽤D44的180Ω阻值，R2⽤D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
接好线后，检查M、MG之间是否⽤联轴器直接联接好。
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启动，其旋转⽅向应符合转速表正向旋转的要求。
3）M启动正常后，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（100mA），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。
直流发电机电动机的机械特性和过渡过程实验报告
直流发电机电动机的机械特性和过渡过程实验报告一、实验目的：1.了解直流发电机和直流电动机的工作原理和基本结构；2.掌握直流发电机和直流电动机的机械特性曲线特点；3.观察和分析直流发电机和直流电动机在启动、转速调节和制动过程中的现象。
二、实验设备和材料：1.直流发电机实验箱；2.直流电动机实验箱；3.直流调速电机实验箱；4.实验电源；5.测功机。
三、实验原理：1.直流发电机的机械特性曲线：直流发电机的机械特性曲线表示发电机在不同负载情况下的输出特性，通常以机械输出功率与机械转速的关系表示。
当发电机转速恒定时，输出电压与负载电流成正比；当输出电流恒定时，输出电压与转速成正比。
2.直流电动机的机械特性曲线：直流电动机的机械特性曲线表示电动机在不同负载情况下的转速特性，通常以电动机输出转矩与机械转速的关系表示。
当转矩恒定时，转速与负载电流成反比；当转速恒定时，转矩与负载电流成正比。
四、实验步骤：1.将直流发电机实验箱接入实验电源，并接上表测设备；2.通过调节实验电源输出电压和表测设备的转速调节旋钮，测量不同电压和转速下的输出功率和转速数据；3.绘制直流发电机的机械特性曲线，并分析曲线特点。
1.将直流电动机实验箱接入实验电源，并接上表测设备和测功机；2.通过调节实验电源输出电压和表测设备的转速调节旋钮，测量不同电压和转速下的转矩和转速数据；3.绘制直流电动机的机械特性曲线，并分析曲线特点。
五、实验结果和分析：1.直流发电机的机械特性曲线图如下所示：【插入机械特性曲线图】从图中可以看出，当负载电流恒定时，输出电压与转速成正比关系；当输出电压恒定时，输出电流与转速成反比关系。
这说明直流发电机的输出电压和输出电流与转速密切相关，发电机在不同负载情况下都能保持较稳定的输出。
2.直流电动机的机械特性曲线图如下所示：【插入机械特性曲线图】从图中可以看出，当转矩恒定时，转速与负载电流成反比关系；当转速恒定时，转矩与负载电流成正比关系。
实验一、直流电机工作特性
实验一、并励直流电动机工作特性测定
一．实验目的:
用实验的方法求直流电机的工作特性
二．实验内容:
作并励直流电机的负载实验,在额定电压与额定励磁电流的条件下，测量直流电机的工作特性（转速特性 n=f (P2)、转矩特性 M= f (P2)、）效率特性η= f (P2)）实验原理图见图一。
R2
K1
图一：
三、操作步骤:
（1）按图接线后，合直流驱动器电源开关K1、控制电源开关K2，按起动按钮，合使能开关，然后合上K3给电机带上负载。
（2）在逐步减小R2以增加电机负载直至I a=1.1I e=7A为止，每改变一次R2记录相应的N、I的值到表1中。
四、实验报告要求：
用直角坐标纸画出下列特性曲线。
（1）转速特性 n=f (P2)
（2）转矩特性 M= f (P2)
（3）效率特性η= f (P2)
( 注.Ra=3.2Ω P0=1/2U0I0 )
五、思考题：
(1) 电动机的空载损耗决定与那些因素?为什么在本实验中可近似认为不变?
(2) 为什么当电枢电流太大时,效率反而降低了.。
直流电动机的机械特性PPT课件
I
F
16
2.2 直流电机的基本原理
4.直流电动机的基本关系
1）电磁力矩方程
+
U
Tem Cm Ia （2-1）
_
式中
pN
Cm 2 a
当磁场 一定时
电机转矩常数；
Tem Km Ia
式中 Km Cm —转矩系数；
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IB
nF n
I
F
17
2.2 直流电机的基本原理
4.直流电动机的基本关系
+
U
应用：机电系统驱动控制
_
2）发电机原理
I，U 直流电机
T，n
应用：机电系统制动控制
+
U
电机：电 能 机械能，称可逆原理
_
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IB
nF n
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F
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n
I
T
n
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2.2 直流电机的基本原理
4.直流电动机的基本关系
1）电磁力矩方程
+
电磁力定律： （左手定理）
U
_
载流导体在磁场中，受电磁力作用；
p p0 pCua pFe pm ps pCua
24
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2.2 直流电机的基本原理
4.直流电动机的基本关系
5）功率平衡关系
他励电机稳态运行时的功率流程图
P1 P2 p
p pCua pFe pm ps
25
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2.3 直流电动机的机械特性
2.3.1 他励电动机的机械特性
I
E
7
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2.1 直流电机的基本结构及类型
机电传动控制-小结1-直流电机
本节将介绍直流电机的基础知识、种类、结构和工作原理、性能特点、应用 范围、维护保养、故障排除与维修等内容。
直流电机的基础知识
电机定义
电动机是将电能转化 为机械能的装置。
直流电机构造
由定子、转子、碳刷、 电枢绕组和磁铁等部 分组成。
直流电机原理
依靠电磁感应定律和 洛伦兹力的作用实现 电能到机械能的转换。
定期润滑
根据规定的时间和方式，对电机的轴承 等部分进行润滑。
直流电机故障排除与维修
1 电机不运行
检查电源是否正常接通，电机是否存在损坏或接线松动等问题。
2 电机发热
可能是负载过重、电机内部有故障或换向器问题，需要进行维修。
3 电机转速异常
可能是电枢绕组或磁铁损坏，需要进行定位并进行相应的修复。
直流电机分类
包括直流励磁电动机、 直流永磁电动机和直 流复合励磁电动机。
直流电机的结构和工作原理
1 定子和转子
定子是不动部分，转子是旋转部分，通过磁场作用实现电流转动。
2 碳刷和换向器
碳刷与电刷架相连，用于维持电流方向稳定；换向器用于改变电流的方向。
3 电枢绕组和磁场
电枢绕组产生电流，磁场则在定子和转子之间形成。
直流电机的性能特点
高效运行
相较于其他驱动方式，直流电机具有更高的效 率和能量转换效率。
启动转矩大
直流电机在启动时具有较高的转矩，适用于各 种负载情况。
调速性能好
通过改变电枢电流或磁场强度，可以实现较广 范围内的调速操作。
响应速度快
响应速度快，转速变化范围广，适用于快速变 化的工况。
直流电机的应用范围
汽车工业
广泛应用于汽车的发动机、空调 压缩机、电动车辆等。
直流发电机电动机的机械特性和过渡过程实验报告
直流发电机电动机的机械特性和过渡过程实验报告实验目的：1.了解直流发电机和电动机的机械特性。
2.研究直流发电机和电动机的过渡过程。
实验原理：直流发电机和电动机是一种将电能和机械能相互转换的装置。
它们的机械特性可以通过转速和负载之间的关系进行描述，包括转速-负载曲线、转速-电流曲线和转矩-电流曲线等。
过渡过程是指在启动、制动或改变负载时，直流发电机和电动机的性能随时间变化的过程。
实验步骤：1.实验准备：a.将直流电动机与直流发电机分别连接到电源。
b.接通电源，调整电压以适应实验要求。
c.准备测量仪器，如电流表、电压表、转速表等。
2.机械特性实验：a.将直流发电机的输出轴连接到转速表，记录不同负载下的转速和输出电压。
b.在适当电压下改变负载，并记录转速-负载曲线和转速-电流曲线。
c.重复步骤a和b，得到完整的机械特性曲线。
3.过渡过程实验：a.将直流电动机连接到负载。
b.启动电动机，并记录起始转速和电流。
c.改变负载，观察和记录电动机的响应，包括转速的变化和电流的变化。
d.制动电动机，记录制动过程中的转速和电流的变化。
e.重复步骤b到d，得到完整的过渡过程。
实验结果：根据实验数据，绘制直流发电机和电动机的机械特性曲线和过渡曲线。
实验讨论：根据机械特性曲线，可以分析直流发电机和电动机在不同负载下的性能表现。
转速-负载曲线可以用来评估机械传动系统的效率和输出能力。
转速-电流曲线可以用来评估电机的电磁特性和工作状态。
而转矩-电流曲线可以用来评估电机的负载能力和性能稳定性。
过渡过程的实验结果可以揭示直流发电机和电动机在启动、制动和改变负载过程中的响应特性。
通过观察转速和电流的变化，可以评估电机系统的动态性能和控制策略的有效性。
在实际应用中，掌握过渡过程的特点对于电机系统的设计和优化至关重要。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了直流发电机和电动机的机械特性和过渡过程。
我们通过实验数据绘制了机械特性曲线和过渡曲线，并对实验结果进行了讨论和分析。
机电传动控制(第3章)直流电机的工作原理及特性
技术创新
未来直流电机技术将继续创新，如新材料、新工艺 、新结构的应用将进一步提升直流电机的性能和可 靠性。
环境友好
随着环保意识的提高，直流电机的发展将更 加注重环保和节能，如采用更高效的冷却技 术、减少噪音和振动等。
THANKS
感谢观看
调速效率
在额定负载范围内，直流电机调 速效率较高，能够实现高效平稳 的调速。
直流电机的启动与制动特性
启动特性
直流电机启动时，由于反电动势 的存在，会产生一定的启动电流 ，随着转速的增加，电流逐渐减 小。
制动特性
直流电机可以通过能耗制动、反 接制动和回馈制动等方式实现制 动，制动效果稳定可靠。
04
空调与冰箱
家用机器人
直流电机在家用空调和冰箱中用于控 制风门、调节温度和实现精准控温。
家用机器人内部也使用了直流电机， 实现各种动作和功能，如扫地机器人、 教育机器人等。
电动工具
手电钻、角磨机等家用电动工具中， 直流电机提供动力，方便用户进行各 种作业。
05
结论
直流电机的发展趋势
高效能
随着技术的进步，直流电机正向着更高效率的方向发展，以减少 能源消耗和运营成本。
直流电机的重要性
直流电机具有简单、可靠、高效的特 点，在许多工业领域中发挥着关键作 用，如电力、交通、制造业等。
直流电机的发展对于提高生产效率、 推动工业自动化和智能化具有重要意 义。
02
直流电机的工作原理
直流电机的结构
直ห้องสมุดไป่ตู้电机主要由定子 和转子两部分组成。
转子由导电的电枢绕 组和铁芯组成，在磁 场中旋转。
转矩与转速关系
02
在一定条件下，直流电机的转矩与转速成反比，即转速越高，
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%。
《机电传动控制》实验指导书
调节R1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），改变电压表量程为20V，迅速测取电机电枢两端电压UM和电流Ia。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取UM、Ia，填入表1-1。
六．注意事项
1．直流他励电动机起动时，须将励磁电源调到最大，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同时必须将电枢电源调至最小，然后方可接通电源，使电动机正常起动，起动后，将电枢电源调至220V，使电机正常工作。
2．直流他励电机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时，必须将电枢电源调回最小值，励磁电源调到最大值，给下次起动作好准备。
b．从数字转速表上观察电机旋转方向，若电机反转，可先停机，将直流电动机电枢或励磁两端接线对调，重新起动，则电机转向应符合正向旋转的要求。
d．调节电动机电枢电源至220V，再调节电动机励磁电流，使电动机（发电机）转速达到1600r/min（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。
e．调节发电机励磁电流，使发电机空载电压达UO=1.2UN（240V）为止。
2．在控制屏上按次序悬挂NMEL-13C、NMEL-03/4组件，并检查NMEL-13C和M01直流电机测功机的连接。
3．用伏安法测电枢的直流电阻，接线原理图见图1-1。
R：可调电阻箱（NMEL-03/4）中的单相可调电阻R1。
V：直流电压表
A：直流安培表
（1）经检查接线无误后，直流电动机电枢电源调至最小，R1调至最大，直流电压表量程选为300V档，直流电流表量程选为2A档。
直流电动机机械特性
直流电动机机械特性直流电动机是一种广泛应用于工业领域的电动机，其机械特性对于在实际工程中使用起着至关重要的作用。
本文将介绍直流电动机的机械特性，包括其基本结构、工作原理、性能参数以及特性曲线等内容。
基本结构直流电动机主要由定子、转子、换向器、电刷、轴承等部件组成。
定子是固定的部件，包括定子铁心、定子绕组等；转子是旋转的部件，包括转子铁心、励磁绕组等；换向器用于改变电流方向，使电机正常运转；电刷与换向器配合使用，传递电流到转子绕组上；轴承则支撑转子的转动。
直流电动机的工作原理是利用电磁感应的原理，当电流通过转子绕组时，会在空间产生磁场，与定子的磁场相互作用产生转矩，推动转子旋转，从而实现电动机的工作。
性能参数直流电动机的性能参数主要包括额定电压、额定功率、额定转速、额定电流、效率等。
其中，额定功率是指电动机在额定电压、额定电流条件下所能输出的功率；额定转速是指电动机在额定电压下转动的转数；效率则是指电动机输出功率与输入功率之比。
特性曲线直流电动机的特性曲线包括转矩-转速曲线和效率-输出功率曲线。
转矩-转速曲线表示在不同负载下电动机的转子转速和输出转矩的关系，通常转矩与转速呈线性关系；效率-输出功率曲线则表示在不同输出功率下电动机的效率变化情况，一般在额定功率附近效率最高。
直流电动机广泛应用于各种机电设备中，包括传送机械、起动机、升降机、风机等，其机械特性对于实现各种功能起着关键作用。
结论直流电动机的机械特性是其性能的重要指标，了解并掌握电机的特性对于工程设计、运行维护等都有着重要的意义。
通过本文的介绍，相信读者对直流电动机的机械特性有了更深入的了解。
机电传动控制实验报告
机电传动控制实验报告《机电传动控制》实验报告天津理⼯⼤学机械⼯程学院2014年9⽉实验⼀直流他励电动机调速实验⼀、实验⽬的1.深⼊了解直流他励电动机的调速性能；2.进⼀步学习PLC 控制系统硬件电路设计和程序设计、调试。
⼆、实验原理1.直流他励电动机的调速原理、调速⽅法电动机的调速就是在⼀定的负载条件下，⼈为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。
从直流他励电动机机械特性⽅程式T K K R R K Un t e ad a e 2φφ+-=可知，改变串⼊电枢回路的电阻Rad ，电枢供电电压U 或主磁通Φ，都可以得到不同的⼈为机械特性，从⽽在负载不变时可以改变电动机的转速，以达到速度调节的要求，故直流电动机调速的⽅法有以下三种。
（1）改变电枢回路外串电阻Rad如图7.1所⽰为串电阻调速的特性曲线，从图中可看出，在⼀定的负载转矩T L 下，串⼊不同的电阻可以得到不同的转速，如在电阻分别为R a 、R 3、R 2、R 1的情况下，可以得到对应于A 、C 、D 和E 点的转速n A 、n C 、n D 和n E 。
在不考虑电枢回路的电感时，电动机调速时的机电过程（如降低转速）见图中沿A →B →C 的箭头⽅向所⽰，即从稳定转速n A 调⾄新的稳定转速n C 。
这种调速⽅法存在不少缺点，如机械特性较软，电阻愈⼤则特性愈软，稳定度愈低；在空载或轻载时，调速范围不⼤；实现⽆级调速困难；在调速电阻上消耗⼤量电能等。
图7.1 电枢回路串电阻调速的特性曲线（2）改变电动机电枢供电电压U改变电枢供电电压U可得到⼈为机械特性，如图7.2所⽰，从图中可看出，在⼀定负载转矩T L下，加上不同的电压U N、U1、U2、U3、…，可以得到不同的转速n a、n b、n c、n d、…，即改变电枢电压可以达到调速的⽬的。
这种调速⽅法的特点是：①当电源电压连续变化时，转速可平滑⽆级调节，⼀般只能在额定转速以下调节；②调速特性与固有特性互相平⾏，机械特性硬度不变，调速的稳定度较⾼，调速范围较⼤；③当T L=常数时，稳定运⾏状态下的电枢电流Ia与电压U⽆关，且Φ=ΦN，故电动机转矩T=KtΦN Ia不变，属于恒转矩调速，适合于对恒转矩型负载进⾏调速；④可以靠调节电枢电压来启动电动机，⽽不⽤其他启动设备。
机电传动控制实验指导书
机电传动控制实验指导书2022年3月-1-实验一他励直流电动机（2节）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、掌握他励直流电动机的接线方法，以及启动、换向、调速和制动的方法。
3、掌握使用相关仪器仪表测量他励直流电动机的工作特性和机械特性。
二、实验设备及仪器1、NMEL系列电机教学实验台的主控制屏（NMCL-II）。
2、电机导轨及涡流测功机、转矩/转速调节及测量组件（NMEL-13）。
3、可调直流稳压电源（NMEL-18，含直流电压、电流、毫安表）4、直流电压、毫安、安培表（NMEL-0010）。
5、直流他励电动机（M03）。
6、波形测试及开关板（NMEL-05）。
7、可调电阻箱（NMEL-03/4）三、实验内容及步骤实验电路图1-1M：他励直流电动机（M03）。
U1：可调直流稳压电源（NMEL-18/1），为电枢绕组供电。
Uf：可调直流稳压电源（NMEL-18/2），为励磁绕组供电。
R1：电枢调节电阻（NMEL-03/4）。
-2-＋AR112SRLIaV2M－mA＋RfIf＋U1V1UfUa－－GIRf：励磁调节电阻（NMEL-03/4）。
RL：能耗制动限流电阻（NMEL-03/4中的900Ω可变电阻）。
S：能耗制动开关（NMEL-05）。
V1：可调直流稳压电源自带直流电压表（NMEL-18/1）。
A：可调直流电源自带直流电流表（NMEL-18/1），或量程为2A的直流电流表（NMEL-0010）。
V2：量程300V的直流电压表（NMEL-0010）。
mA：可调直流电源自带直流毫安表（NMEL-18/2），或量程为200mA的直流电流表（NMEL-0010）。
G：涡流测功机，涡流测功机的转矩/转速调节（NMEL-13）。
按实验电路图1-1所示连接好实验设备和线路。
经检查无误后，按以下项目及步骤进行实验，测量实验数据。
根据数据计算分析后完成实验报告。
1、他励直流电动机的启动（先励磁通电，后电枢通电）（1）将R1调至最大，Rf调至最小，将MEL-13“转速控制/转矩控制”选择开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底(转矩最小)。
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、实验目的测量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。
通过试验掌控直流电动机在各种运转状态时的特点和能量切换的规律。
二、预习要点1、发生改变他励直流电动机机械特性存有哪些方法？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LX1刹车时，能量传递关系，电动势均衡方程式及机械特性。
三、实验项目1、电动及答谢刹车状态下的机械特性2、电动及LX1刹车状态下的机械特性3、能耗刹车状态下的机械特性四、实验设备及挂件排列顺序1、实验设备序号12345型号dd01dd03dj15dj23d51名称电源控制屏不锈钢电机导轨、测距系统及lenses转速表直流并励电动机校正直流测功机波形测试及控制器板数量1台1件1台1台1件2、屏上挂件排序顺序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(K817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采用r1、r3上的900ω电阻分后甩三相，r1采用r2、r4上4个90ω串联，r3采用r5上的900ω并联加之r6上的90ω串联和实验台面上两个1300ω并联。
控制器s1、s2采用d51上的双刀双投掷控制器。
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)试验详述：(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。
机电传动控制-小结1-直流电机
① 在了解直流电动机的基本结构的基础上， 着重掌握直流电机的基本工作原理，特别应掌 握转矩方程式、电势方程式和电压平衡方程式；
基本要求
② 掌握直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性；
③ 掌握直流电动机启动、调速和制动 的各种方法，以及各种方法的优缺点和应用场所；
n0
0
间接制动
电动机 的制动过程 分析
直流电机的工作原理及特性 小结
n0
0
间接制动
电源 反接 制动
能耗 制动
反馈制动 反接制动 能耗制动
电动机 的制动过程 分析
n=0 停止
n≠0 运行
①
直流电机的工作原理及特性 小结
n0
①
③
②
A
B
0
间接制动
电源 反接 制动
④ 学会用机械特性的四个象限分析直流 电动机运行状态； ⑤ 学会根据他励直流电动机的铭牌技术 数据，确定电动机启动等运行特性。
学习 重点
理解 基础
拓展 应用
控制 电动机
选择 电动机
直流电机的工作原理及特性 小结
由于机械特性是根据转矩、电势、电压平衡方程式推 导出来的，而机械特性又是分析启动、调速和制动特 性的依据，所以机械特性是电动机内容的重中之重； 他励直流电动机的启动特性； 他励直流电动机的调压调速特性。
基本 方程式
各物理量 参考方向
电路原理图
①
③
直流电机的工作原理及特性 小结
他励电动机的 机械特性
各物理量 参考方向
电路原理图
①
③
转速 方程
人为机械特性
直流电机的工作原理及特性 小结
直接制动
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《机电传动控制》实验指导书
实验一直流电动机的机械特性
一、实验目的
掌握用实验方法测取直流并励电动机的机械特性。
二、实验内容
1、实验设备
1)、电源控制屏、D31直流数字电压电流表（2件）、D42三相可调电阻器、D44可调电阻器，挂箱排列顺序见图1-1。
2）、DD03导轨、测速发电机及转速表
DJ23校正直流测功机参数：I N=2.2A，P N=355W，n N=1500r/min，U fN=220A，R f=26Ω，R=2090ΩDJ15直流并励电动机参数：I N=1.2A，P N=185W，n N=1600r/min，U fN=220A，R f=57Ω，R=1387Ω
转速表DJ23 DJ15 DJ15直流并励电动机
电阻串联接法：旋钮在最大值时R=1800Ω电阻并联接法：旋钮在最大值时R=450Ω
图1-1实验挂件及顺序
D 42 D 31 （1） D 31 （2）
D 44
电源控制屏 量程选择1000v
量程选择200m A
励磁电源 电枢电源
接线图
2、实验步骤
1）按上图接线。
图中直流电动机M用DJ15，其额定电压U N=220V，额定励磁电流I fN<0.16A。
校正直流测功机MG用DJ23，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，R1用D44的180Ω阻值，R2用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
接好线后，检查M、MG之间是否用联轴器直接联接好。
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启动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。
3）M启动正常后，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（100mA），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，逐次增加负载电阻R2（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（由校正曲线查出对应电动机输出转矩T2）。
共取数据5-6组，记录于表1-1中。
表1-1 U=U N= V I f=I fN= mA I f2= mA
左侧为测功机电路右侧为电动机电路
图1-2 电动机接线原理图
三、实验报告
1、由表1-1计算出P2和η，并给出n、T
2、η=f(I a)及n=f(T2)的特性曲线，与理论计算值比
较，并分析误差原因。
电动机输出功率：P2＝0.105nT2，式中输出转矩T2单位为N.m（由I f2及I F值，从校正曲线T2=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： 四、注意事项
1、直流他励电动机启动时，须将励磁回路串联的电阻R f1调至最小，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同时必须将电枢串联起动电阻R 1调至最大，然后方可接通电枢电源，使电动机正常启动。
启动后，将启动电阻R 1调至零，使电机正常工作。
2、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源同时必须将电枢串联的起动电阻R 1调回到最大值，励磁回路串联的电阻R f1调回到最小值，给下次启动作好准备。
3、若要测量电动机的转矩T 2，必须将校正直流测功机MG 的励磁电流调整到校正值100mA ，以便从校正曲线中查出电动机M 的输出转矩。
4、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。
1）电压量程的选择：测量电动机两端为220V 的直流电压，选用直流电压表1000V 量程档。
2）电流量程的选择：因为直流并励电动机的额定电流为1.2A ，测量电枢电流的电表A 3可选用直流电流表的5A 量程档；额定励磁电流小于0.16A ，电流表A 1选用200mA 量程档。
3）电机额定转速为1600r/min ，转速表选用1800r/min 量程档。
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