实验二 直流电动机特性研究与测定

实验二直流电动机特性研究与测定

一.实验目的

1．掌握用实验方法测取直流电动机的工作特性和机械特性。

2．掌握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？

3．实验中，直流发电机的作用是什么？如何调到电动机的额定工作点？如何保证电动机励磁电流不变？

4．直流电动机调速时，如何保证负载转矩不变？

5．实验中，减小负载是指增大负载电阻值还是减小负载电阻值？负载电流是增加还是减小？

三.实验项目

1．直流电动机的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、 =f(I a)及n=f(T2)。

2．直流电动机的调速

（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，R1 =0，测取n=f(I f)。

四．实验设备及仪器

1．实验台主控制屏

2．电机导轨（NMEL-14C）

3．直流电机仪表、电源（NMEL-18）

4．电机起动箱（NMEL-09）

5．直流电压、毫安、安培表（NMCL-001）

6．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）

7．三相可调电阻1800Ω（NMEL-03）

8．转速、转矩、功率测量（NMEL-13C）

9．直流电动机M03

10．直流发电机M01

五．实验内容

1．测定直流电动机的工作特性和机械特性

实验线路如图2-1所示。

G：直流发电机M01，他励，P N=100W，

U N=200V，I N=0.5A，n N=1600r/min 图2-1 直流电动机特性测定实验接线图M：直流电动机M03，他励，P N=185W，U N=220V，I N=1.1A，n N=1600r/min

S1：双刀双掷开关，位于NMEL-05B

R1：电枢调节电阻100Ω/1.22A，位于NMEL-09。

R f1：磁场调节电阻3000Ω/200mA，位于NMEL-09。

R f2：磁场调节变阻器，采用NMEL-03上端900Ω与900Ω串联共1800Ω阻值，见图2-2。

R2：发电机负载电阻，采用NMEL-03中间端和下端变阻器，采用串并联接法，阻值为2250Ω(900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联)，见图2-3。调节时先调节串联部分，当负载电流大于0.4A时用并联部分，并将串联部分阻值调到最小并用导线短接以避免烧毁熔断器。

图2-2 R f2的接线图2-3 R2的接线

mA1、A1：分别为毫安表和电流表，位于直流电源(NMEL-18)上。

U1、U2：分别为可调直流稳压电源和电机励磁电源(NMEL-18)。

V2、mA2、A2：分别为直流电压表（量程为300V档，调速特性实验时再接入），直流毫安表（量程为200mA档），直流安倍表（量程为2A档）

a．断开开关S1，将R1调至最大，R f1调至最小，毫安表量程为200mA，电流表量程为2A档，电压表量程为300V档。打开船形开关，按实验一方法接入直流电源，使电机起动旋转，并调整电机的旋转方向，使电机正转。

b．直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R1调至零，合上开关S1，调节直流可调稳压电源的输出至220V，再分别调节磁场调节电阻R f2和发电机负载电阻R2（保持发电机的励磁电流不变，使mA2=130mA左右），使电动机达到额定值：U1=U N=220V，I a=I N=1.1A，n=n N=1600r/min，此时直流电动机的励磁电流I f1=I f1N（额定励磁电流），记录至表2-1中。

c．保持U1=U N，I f1=I f1N不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即调节(增加)发电机负载电阻R2，测取电动机电枢电流I a、转速n和转矩T2，共取数据7-8组填入表2-1中。

表2-1 U1=U N=220V I f1=I f1N= A R a= Ω

d．实验结束后，调节R1到最大，将电枢电源调到最小，再关闭电枢电源开关，最后关闭励磁电源。

2．直流电动机的调速

（1）改变电枢端电压的调速

a．按上述方法起动直流电机后，将直流电压表V2(量程为300V)接到电动机电枢两端。将电阻R1调至零，并同时调节负载R2，电枢电压和磁场调节电阻R f1，使电动机的U1=U N，I a=0.5I N，I f1=I f1N，记录此时的T2= N.m及I2、I f2。

b．保持T2不变(I2、I f2不变)，I f1=I f1N不变，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压U a，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，共取7-8组数据填入表2-2中。

表2-2 I

（2）改变励磁电流的调速

a．直流电动机起动后，将电枢调节电阻R1和磁场调节电阻R f1调至零，调节可调直流电源的输出为220V及发电机负载，使电动机的U1=U N，I a=0.5I N，记录此时的T2= N.m及I2、I f2。

b．保持T2(I2、I f2不变)和U1=U N不变，逐次增加磁场电阻R f1阻值，直至n=1.3n N，每次

测取电动机的n、I f1和I a，共取7-8组数据填写入表2-3中。

1.由表2-1计算出P2和η，并绘出n、T2、η=f(I a)及n=f(T2)的特性曲线；并根据工作特性求出转速变化率：

Δn=

N N

0 n n

n

×100％

2．由表2-2、2-3绘出电动机调速曲线n=f(U a)和n=f(I f1)。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．讨论并回答以下问题：

1)电动机的转速特性n=f(I a)为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的转速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．总结实验体会。