电机实验报告

课程名称： 电机实验 

实验名称： 直流并励电动机 

一、实验目的和要求

1.掌握用实验方法测取直流并励电机的工作特性和机械特性。

2.掌握直流并励电机的调速方法。

二、主要仪器设备

D17直流并励电动机，测功机，实验工作台

三、实验步骤与内容

1.记录名牌数据：额定电压220V，额定电流1.1A，额定功率185W，额定转速1600r/min，

额定励磁电流 ＜0.16A

特性和机械特性

＜1＞ 电动机启动前，将R1最大，Rf调至最小，测功机常规负载旋钮调至零，直流电压调至零，各个测量表均调至最大量程处。

＜2＞ 接通实验电路，将直流电压源调至25伏左右，在电动机转速较慢的情况下，判断其转向是否与测功机上箭头所示方向一致。若不一致，则将电枢绕组或励磁绕组反接。

＜3＞ 将R1调至零，调节直流电压源旋钮，使U=220V，转速稳定后将测功机转矩调零。同时调节直流电源旋钮，测功机的加载旋钮和电动机的磁场调节电阻Rf，使U=UN=220V，I=IN=1.1A，n=nN=1600r/min，记录此时励磁电流If，即为额定励磁电流IfN。

＜4＞ 在保持U=UN=220V，If=IfN=0.071A及R1=0不变的条件下，逐次减小电动机的负载，测取电动机输入电流I，转速n和测功机转矩M，其中必要测量额定点和空载点。

＜5＞ 根据公式 P2=0.105*n*M2，P1=U*I η= P2/ P1*100% Ia=I-IfN, 计算出Ia、P2、η

4.调速特性

（1）改变电枢端电压的调速

＜1＞ 直流电动机启动后，将电枢调节电阻R1调至0，同时调节测功机、直流电源及电阻Rf，使U=UN=220V，M2=500mN.m，If=IfN=0.071A

＜2＞ 保持此时的M2和If=IfN，逐次增加R1的阻值,即降低电枢两端的电压Ua，测取Ua，n, I

（2）改变励磁电流的调速

＜1＞ 直流电动机启动后，将电阻R1和Rf调至0，同时调节测功机、直流电源，使电动机U=UN=220V，M2=500mN.m。

＜2＞保持此时的M2和U=UN=220V，R1=0，逐次增加Rf的阻值至n=1.1nN=1760r/min,测取电动机的n, If, I 。

四、实验数据记录，处理与分析

1．工作特性和机械特性

测得实验数据与计算数据如下表

表格一

U=UN=220V，If=IfN=0.071A，Ra=20Ω

Δn=(n0-nN)/ nN=(1768-1600)/1600=10.5%

n=f(Ia)的曲线特性

n=f(M2)的曲线特性

效率与输出功率的关系曲线

转速与输出功率的关系曲线

转矩与输出功率的关系曲线

3.调速特性

（1）改变电枢端电压的调速

测得实验数据如下表

表格二

If=IfN=0.071A，M2=500mN.m

n=f(Ua)的曲线特性

(2)改变励磁电流的调速

测得实验数据如下表

表格三

U=UN=220V，M2=500mN.m

n=f(If)的曲线特性

(3)在恒转矩负载时，两种调速方法电枢电流变化规律

＜1＞改变电枢端电压的调速时，由公式Tem=CTΦIa可知，M与If不变时，Tem与Φ均不变，故Ia也不变，于此可知Ia在实验中几乎不变，从表格二中的数据可以证实这个结论。

＜2＞改变励磁电流的调速时，由公式Tem=CTΦIa可知，M不变时，Tem不变，Φ与If成正相关，因此可知Ia与If成反相关，当励磁电流减小时，Ia会增加，表格三中的数据可得，Ia=f(If)的曲线特性若下图所示

Ia=f(If)的曲线特性

（4）两种调速方法的优缺点

改变电枢端电压调速可以连续平滑的无极调速，机械特性硬，对于轻载与重载具有明显的调速效果。但转速只能从额定转速往下调，初投资大，维护要求高。

改变励磁电流调速在恒转矩负载时，因磁通减小，导致电枢电流Ia增大，电机效率降低，而且长时间运行会导致电机发热，故弱磁调速适合恒功率场合。弱磁调速可以连续平滑调速，改变励磁电流控制方便，但转速只能从额定转速往上调，最高转速受机械强度与换向能力的限制。

五、思考题

1.并励电动机的速率特性n=f(Ia)为什么是略微下降？是否出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机有何影响？

答：n=U/CeΦ-RaTem/CeCTΦ2=n0-βTem，为一条下垂的斜线，由于直流电动机中的Ra＜＜ CeCTΦ2, 故β很小，只是略微下降。当Ia增加时，由于电枢反应的去磁作用，导致Φ的减小，E=CeΦn知，n会增加，故可能出现上翘现象。

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？

答：当M和If不变时，由E=CeΦn知，电动机转速会下降

3.当电动机的负载转矩和电枢电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？

答：当M和Ua不变时，由E=CeΦn知，减小励磁电流会使Φ减小，而E几乎不变，故n升高

4.并励电动机在负载运行时，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”？为什么？

答：当磁场回路断线时，Φ值骤减，但由于但由于磁滞效应，仍有剩磁存在，

由公式n=U/CeΦ-RaTem/CeCTΦ2=n0-βTem可得，n0, β均变得很大，而且β＞n0,于是当负载转矩很小时，可能会导致飞速。若负载转矩较大，这可能产生制动效果

 

第二篇：电力电子实验报告(三相桥式全控整流和有源逆变电路实验)docx

实验报告

课程名称： 电力电子技术 指导老师： 成绩：

实验名称： 三相桥式全控整流和有源逆变电路实验 实验类型： 探索验证 同组学生姓名：

三相桥式全控整流和有源逆变电路实验

一、实验目的

(1)熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。

(2)了解集成触发器的调整方法及各点波形。

二、实验线路及原理

实验线路如图4-7所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。

三、实验内容

(1)三相桥式全控整流电路。

(2)三相桥式有源逆变电路。

(3)观察整流状态下模拟电路故障现象时的波形。

图4－7 三相桥式全控整流及有源逆变电路图

四、实验设备

(1)MCL现代运动控制技术实验台主控屏。

(2)给定、零速封锁器、速度变换器、速度调节器、电流调节器组件挂箱。

(3)三相芯式变压器。

(4)滑线变阻器。

(5)双踪记忆示波器。

(6)数字式万用表。

五、思考题

(1)如何解决主电路和触发电路的同步问题?本实验中，主电路三相电源的相序能任意确定吗?

从同一个三相电源接出两路，一路接到整流变压器，由整流变压器得到主电路电压，这就是晶闸管两端电压；而另一路接到同步变压器，通过同步变压器再结合阻容滤波器得到触发电路的输入电压。通过整流变压器连接组与同步变压器连接组配合，再结合阻容滤波器产生的移相效应得到相匹配的主电路电压和触发脉冲。一般来说采用宽脉冲触发或双窄脉冲触发，而本实验采用的是双窄脉冲触发

不能任意确定三相电源相序，因为三相全控整流电路由六只晶闸管控制，按一定顺序导通。若三相电源相序发生变化，触发脉冲无法同步，则电路不能正常工作。

(2)本实验中，在整流向逆变切换时，对α角有什么要求?为什么?

α角要大于90°，因为只有这样，才有Ud=Ud0(α=0时的Ud值)*cosα＜0,从而使变流电路工作在逆变状态，实现逆变功能。此外α不能过于接近180°，防止逆变颠覆。

六、实验方法

1、接线与调试

(1)按图4-7接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。打开电源开关，给定电压Ug有电压显示。

(2)用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60°的幅度相同的双脉冲。

(3)检查相序，用示波器观察1，2单脉冲观察孔，1脉冲超前2”脉冲60°，则相序正确，否则，应调整输入电源。

(4)用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V～2V的脉冲。

注：将面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1～VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个按键设置到“接通”。

(5)将给定器输出Ug 接至Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使a=150o。此时的触发脉冲波形如图4-8所示。

图4-8  触发脉冲与锯齿波的相位关系

2、三相桥式全控整流电路

(1)按图4-7接线，将开关“S”拨向左边的短接线端，给定器上的“正给定”输出为零(逆时针旋到底)；合上主电路开关，调节给定电位器，使α角在30°～90°范围内调节（α角度可由晶闸管两端电压uT波形来确定），同时，根据需要不断调整负载电阻Rd，使得负载电流Id保持在0.5A左右(注意Id不得超过1A)。用示波器观察并记录α=30°，60°，90°时的整流电压ud和晶闸管两端电压uT的波形，并记录相应的Ud、Uct数值于下表中。

计算公式    （4-4）

(2)模拟故障现象

当α=60°时，将示波器所观察的晶闸管的触发脉冲按扭开关拨向“脉冲断”位置，模拟晶闸管失去触发脉冲的故障，观察并记录这时的ud、uT的变化情况。

3、三相桥式有源逆变电路

断开主电源开关后，将开关“S”拨向右边的不控整流桥端。调节给定电位器逆时针到底，即给定器输出为零；合上电源开关，观察并记录α=90°，120°，150°时电路中ud、uT的波形，并记录相应的Ud、Uct数值于上表中。

七、实验报告

(1)画出电路的移相特性Ud=f(α)。

由实验数据所得的Ud=f(α)如下所示：

(2)画出α=30°，60°，90°、120°、150°时的整流电压ud和晶闸管两端电压uT的波形。α=30°：

α=60°：

α=90°：

α=120°：

α=150°：

(3)简单分析模拟故障现象。

正常工作时情况如下：

其中一相失去脉冲的情况：

可以看出，由于晶闸管触发脉冲其中一相丢失（由360°变为240°），导致有两个晶闸管不工作，输出电压Ud缺一相，平均电压减小，波形变差。具体说来，桥式整流必须要两个晶闸管同时导通，而去掉一路触发之后该路晶闸管不工作，无整流波形输出。

八、实验心得

本实验操作较为简单，电路搭建也较易完成，但在实验中还是增长了一些实验技巧。

在实验示波器的使用上，在两个通道只有一个接地线时，需要合理利用这一接地线。在本实验中为了同时检测晶闸管电压与直流电压，将接地线置于晶闸管阳极处，通过示波器的反向功能实现同时检测。