电机与拖动基础实验报告(一)

实验名称: 直流电机认识实验

实验成员:

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、改变电机转向与调速的方法。

 二、实验项目

    1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、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。

三、实验方法

1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。

    2、用伏安法测电枢的直流电阻

 

图2-1 测电枢绕组直流电阻接线图

    

    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。

   （1）电压量程的选择

    如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为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A₃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A₁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。

   （4）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，电枢回路R₁可选用D44挂件的1.3A的90Ω与90Ω串联电阻,磁场回路R_f1可选用D44挂件的0.41A的900Ω与900Ω串联电阻。

    4、直流他励电动机的起动准备

    按图2-2接线。图中直流他励电动机M用DJ15，其额定功率P_N=185W，额定电压U_N=220V，额定电流I_N=1.2A,额定转速n_N=1600r/min,额定励磁电流I_fN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测功机使用，TG为测速发电机。直流电流表选用D31。R_f1用D44的1800Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。R_f2选用D42的1800Ω阻值的变阻器。作为MG励磁回路串接的电阻。R₁选用D44的180Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R₂选用D41的90Ω电阻6只串联和D42的900Ω与900Ω并联电阻相串联作为MG的负载电阻。 接好线后，检查M、MG及TG之间是否用联轴器直接联接好。

    5、他励直流电动机起动步骤

（1）检查按图2-2的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，

电动机励磁回路接线是否牢靠。然后，将电动机电枢串联起动电阻R₁、测功

 

              

 图2－2  直流他励电动机接线图 

机MG的负载电阻R₂、及MG的磁场回路电阻R_f2调到阻值最大位置，M的磁场调节电阻R_f1调到最小位置，断开开关S，并断开控制屏下方右边的电枢电源开关，作好起动准备。

   （2）开启控制屏上的电源总开关，按下其上方的“开”按钮，接通其下方左边的励磁电源开关，观察M及MG的励磁电流值，调节R_f2使I_f2等于校正值（100mA）并保持不变，再接通控制屏右下方的电枢电源开关，使M起动。

   （3）M起动后观察转速表指针偏转方向，应为正向偏转 ，若不正确，可拨动转速表上正、反向开关来纠正。调节控制屏上电枢电源‘电压调节’旋钮，使电动机端电压为220伏。减小起动电阻 R₁阻值，直至短接。

   （4）合上校正直流测功机MG的负载开关S，调节R₂ 阻值，使MG的负载电流I_F 改变，即直流电动机M的输出转矩T₂改变（按不同的I_F值，查对应于I_f2=100mA时的校正曲线T₂=f(I_F)，可得到M不同的输出转矩T₂值）。

   （5）调节他励电动机的转速

    分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R₁和励磁回路的调节电阻R_f1，观察转速变化情况。

   （6）改变电动机的转向

    将电枢串联起动变阻器R₁的阻值调回到最大值，先切断控制屏上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。在断电情况下，将电枢（或励磁绕组）的两端接线对调后，再按他励电动机的起动步骤起动电动机，并观察电动机的转向及转速表指针偏转的方向。

注意事项

    1、直流他励电动机起动时，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R₁调至最大,然后方可接通电枢电源。使电动机正常起动。起动后，将起动电阻R₁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R₁调回到最大值，励磁回路串联的电阻R_f1调回到最小值。给下次起动作好准备。

    3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。

    4、若要测量电动机的转矩T₂，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。

   四、实验报告 

1、在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？

增大电枢回路的调节电阻，电机的转速减小。

增大励磁回路调节电阻，电机转速增大。

   2、用什么方法可以改变直流电动机的转向？

    将电枢或者励磁绕组的两队接线对调后，直流电动机反转。

   五、实验感想

      本次实验，我们对直流电机有了初步的认识。我们首先根据实验要求和电路图，连接了电路，在连接的开始出现了一些正负极的错误，使得电流过大，造成了过流现象。在随后的修正中，我们认真重新修改了电路，终于成功使得电机转动并按照实验步骤得到了正确的分析结果。

      通过此次实验，我们对我们所学的知识有了更多的理解，通过调节R2阻值，R1，Rf阻值，我们对转速的观察，得到了所要研究的问题的答案，也对书本上的曲线图有了真实的感知。

 

第二篇：电机与拖动基础实验报告二

 

电机与拖动基础实验报告(二)

实验名称: 直流并励电动机

实验成员:

一、实验目的

    1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。

    2、掌握直流并励电动机的调速方法。

 二、实验项目

    1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、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。  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）。

   （2）改变励磁电流调速

    保持U=U_N，T₂=常数，测取n=f（I_f）。

   （3）观察能耗制动过程

三、实验方法

  1、实验设备

    2、屏上挂件排列顺序

    D31、D42、D51、D31、D44

    3、并励电动机的工作特性和机械特性

    1）按图2-6接线。校正直流测功机 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选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。

 

图2－6  直流并励电动机接线图

    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，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（50mA或100 mA），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（由校正曲线查出电动机输出对应转矩T₂）。共取数据9-10组，记录于表2-7中。

表2－7        U＝U_N＝  220  V     I_f=I_fN=  74 mA       I_f2=  100  mA  

    4、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，将电阻R₁调至零，I_f2调至校正值，再调节负载电阻R₂、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MG的I_F值。0.37A

    2）保持此时的I_F值（即T₂值）和I_f＝I_fN不变，逐次增加R₁的阻值，降低电枢两端的电压U_a，使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。

    3）共取数据8-9组，记录于表2-8中

表2－8         I_f＝I_fN＝  74   mA        T₂＝    0.320   N·m

   （2）改变励磁电流的调速

     1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R₁和磁场调节电阻R_f1调至零，将MG的磁场调节电阻I_f2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=U_N，I＝0.5I_N记下此时的I_F值。

    2）保持此时MG的I_F值（T₂值）和M的U＝U_N不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n＝1.3n_N，每次测取电动机的n、I_f和I_a。共取 7－8组记录于表2－9中。

表2－9       U＝U_N＝   220  V          T₂＝   0.336   N·m

   

   四、实验报告 

  1、由表2-7计算出P₂和η，并给出n、T₂、η＝f（I_a）及n＝f（T₂）的特性曲线。

    电动机输出功率：     P₂＝0.105nT₂

    式中输出转矩T₂的单位为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：     P₁=UI

    输入电流：           I=I_a+I_fN

    电动机效率：         

由工作特性求出转速变化率：

2、绘出并励电动机调速特性曲线n＝f（U_a）和n=f（I_f）。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。

五、思考题

     1、并励电动机的速率特性n＝f（I_a）为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？

励磁电流不变，电枢端电压不变，转速下降之后，反电动势减小，电枢电流会变大，电磁转矩变大。

   也可以这样分析，负载转矩变大，电机转速下降，反电动势减小，电枢电流变大，电磁转矩变大，电机在比较低的速度下保持恒速运行。

2、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？

电磁转矩与电枢电流成正比，减小电枢端电压，电枢励磁电流也会下降，电动机在新的转速下保持恒速运行。

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？

转速不变时，反电动势与励磁电流成正比，减小励磁电流，反电动势会减小，电枢电流变大，电动机会加速，直到比较高的转速，保持恒速运行。

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

不一定，如果励磁回路断线，电磁转矩立即减小，如果电机在负载运行，因为没有足够的电磁转矩，电机会停转，电枢电流立即上升，超过额定值，长时间之后电枢绕组烧坏。

空载运行时，因为铁芯剩磁的存在，电枢会转动，但是因为磁场弱，反电动势太小，所以转速会一直上升，电枢高速运行，导致“飞车”事故。

   五、实验感想

        本次实验我们研究了直流并励电动机，主要用实验方法测取了直流并励电动机的工作特性和机械特性，以及直流并励电动机的调速方法。在实验中，我们开始实验时候，出现了R2烧断的现象，由于我们操作时候的一些错误，所以出现了这样的状况，接下来的实验，我们做的比较细心，又重新检查了实验电路，最终得到了正确的结果。这次实验，在调节数值的时候比较复杂，也提高了我们的细心与耐心。