电机与拖动基础实验报告实验名称: 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R 1
调至零，I f2调至校正值，再调节负载电阻R 2、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 。
3）共取数据8-9组，记录于表2-8中
表2－8 I f ＝I fN ＝ 74 mA T 2＝ 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、T
2、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？
%
100n n n %n N
N 0?-=
?%1001
2
?=
P P η
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