实验一 他励直流电动机的起动与调速
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直流电动机起动实验
实验一直流电动机起动实验一、实验目的理解直流电机的工作原理，测试直流电动及直接起动的波形。
说明负载转矩、转速、电流、电磁转矩之间为何具有相应的对应关系。
二、实验的主要内容仿真一台直流并励电动机的起动过程。
电动机参数为: PN =17kW, U N = 220V, n0= 3000r/min,电枢回路电阻R a =0. 0870，电枢电感La =0. 0032H，励磁回路电阻RF=181.50,电机转动惯量J=0.76 kg ?m2。
三、实验的基本原理直流电动机刚与电源接通的瞬间，转子尚未转动起来时，他励和串励电动机的电枢电流以及并励和复励电动机的输入电流称为起动电流，这时的电磁转矩称为起动转矩。
一般情况下，在额定电压下直接起动时，起动电流可达电枢电流额定值的10~20倍，起动转矩也能达到额定转矩的10~20倍，这样的起动电流是换向所不允许的，而且过大的起动转矩会使电动机和它所拖动的生产机械遭受突然的巨大冲击，以致损坏传动机械和生产机械。
由此可见，除了额定功率在数百瓦以下的微型直流电动机，因电枢绕组导线细、枢电阻大以及转动惯量又比较小，可以直接起动以外，一般的直流电动机是不允许采用直接起动的。
四、实验步骤1) 建立并激电动机的仿真模型:直流电动机DCmotor 的电枢和励磁并联后由直流电源DC 供电，用Step 模块给定电动机的负载转矩，在DCmotor 的m 端连接了Demux 模块,将m 端输出的4 个信号分为4 路，以便通过示波器Scope 观察，m 端输出的转速单位为rad/s,这里使用了一个放大器(Gain), 将rad/s 转换为习惯的r/min,变换系数为:k=60/2 π =9.55。
2) 计算电动机参数:励磁电流励磁电感在恒定磁场控制时可取“ 0” 电枢电阻R a =0.0870电枢电感估算3）设置仿真参数:在Simulation 菜单栏下选择Simulation parameters, 设置仿真参数，仿真时间取ls,在0. 5s 时加额定负载,仿真算法取ode45,点击菜单栏中的“? ”按钮启动仿真。
直流电动机启动、调速控制电路实验
实验题目类型：设计型《电机与拖动》实验报告实验题目名称：直流电动机启动、调速控制电路实验室名称：电机及自动控制实验组号：X组指导教师：XXX报告人：XXX 学号：XXXXXXXXX 实验地点：XXXX 实验时间：20XX年XX月X日指导教师评阅意见与成绩评定一、实验目的掌握直流电动机电枢电路串电阻起动的方法；掌握直流电动机改变电枢电阻调速的方法；掌握直流电动机的制动方法；二、实验仪器和设备验内容（1）电动机数据和主要实验设备的技术数据四、实验原理直流电动机的起动：包括降低电枢电压起动与增加电枢电阻起动，降低电枢电压起动需要有可调节电压的专用直流电源给电动机的电枢电路供电，优点是起动平稳，起动过程中能量损耗小，缺点是初期投资较大；增加电枢电阻起动有有级（电机额定功率较小）、无极（电机额定功率较大）之分。
是在起动之前将变阻器调到最大，再接通电源，随着转速的升高逐渐减小电阻到零。
直流电动机的调速：改变Ra、Ua和∅中的任意一个使转子转速发生变化。
直流电动机的制动：使直流电动机停止转动。
制动方式有能耗制动：制动时电源断开，立即与电阻相连，使电机处于发电状态，将动能转化成电能消耗在电路内。
反接制动：制动时让E与Ua的作用方向一致，共同产生电流使电动机转换的电能与输入电能一起消耗在电路中。
回馈制动：制动时电机的转速大于理想空转，电机处于发电状态，将动能转换成电能回馈给电网。
五、实验内容（一）、实验报告经指导教师审阅批准后方可进入实验室实验（二）、将本次实验所需的仪器设备放置于工作台上并检查其是否正常运行，检验正常后将所需型号和技术数据填入到相应的表内（若是在检验中发现问题要及时调换器件）（三）、按实验前准备的实验步骤实验直流电动机的起动1、取来本次试验所用器件挂置在实验工作台上2、在试验台无电的前提下，按照实验原理图接线3、请老师查看接线，待老师检查所接线路无误、批准后执行以下操作4、用万用表检查线路的通断（三相可调变阻器），检查无误后方可通电5、按动电源总开关，将电源控制屏上的直流电压调制220V左右6、按下“启动”按钮，便接通了直流电源7、搬动励磁、电枢电源按钮，直流电机启动8、逐渐减少R1阻值，电动机达到额定转速（也可通过调节R1来进行调速）9、搬动励磁电源按钮，直流电机能耗制动停车，收线，整理试验台R2直流电动机的起动、调速、制动原理图直流电动机的起动、调速、制动接线图若在实验中发现问题及时的找出问题的原因，排查问题后方可继续进行试验三相可调变阻器的检查：将其与直流电源接通，串入直流电流表，并入直流电压表。
他励直流电动机起动方法(一)
他励直流电动机起动方法(一)他励直流电动机起动1. 简介•了解他励直流电动机起动的基本原理•探讨为什么需要使用他励直流电动机2. 常见起动方法钥匙启动•使用钥匙来启动他励直流电动机•需要先将钥匙插入启动开关，然后拧动键位来启动电动机按钮启动•使用按钮来启动电动机•按下按钮后，电动机会被启动，可以通过调节按钮的位置来调整启动电流和加速度脚踏启动•使用脚踏来启动电动机•脚踏启动器通常连接到电动机控制台的底部，通过踩踏脚踏来启动电动机3. 特殊起动方法遥控启动•使用遥控器来启动电动机•遥控启动器通常是通过无线方式与电动机控制台连接，通过按下遥控器上的按钮来启动电动机变频起动•使用变频器来启动电动机•变频器可以调节电动机的转速和起动过程中的电流变化，提供更精确的控制感PLC控制启动•使用PLC（可编程逻辑控制器）来启动电动机•通过编写PLC程序，控制电动机的启动过程，可以根据实际需求进行灵活调整和自动化控制4. 结论•了解不同的他励直流电动机起动方法•根据实际需求选择合适的起动方式•在电动机起动过程中，注意安全和效率的平衡以上是针对”他励直流电动机起动”的相关内容介绍，希望可以对您有所帮助。
5. 选用适当的起动方法在选择适当的起动方法之前，需要考虑以下几个因素：动力需求•评估所需的起动电流和加速度•不同起动方法对电动机的动力需求有所不同，根据实际情况选择合适的方法控制要求•考虑是否需要对起动过程进行精确的控制•如果需要精确控制电动机起动过程中的转速和电流变化，可以选择使用变频器或PLC控制启动方便性和安全性•考虑操作的方便性和安全性•钥匙启动和按钮启动较为常见，操作简单方便，但可能缺乏精确控制•脚踏启动需要特定的脚踏装置，操作相对不太方便•遥控启动可以远程操作，但需要有相应的遥控器和接收器自动化需求•考虑是否需要自动化控制电动机的起动过程•如果需要自动化控制，可选择使用PLC控制启动，并根据实际需求编写相应的PLC程序综合考虑这些因素，选择适合自己需求的起动方法是关键。
实验一 他励直流电动机特性以及调速运行
实验一他励直流电动机特性以及调速运行一、实验目的1.了解他励直流电动机的基本原理和结构；2.掌握他励直流电动机的特性曲线及其调速方法；3.通过实验研究，掌握生产过程中如何实现合理的调速运行。
二、实验原理电动机是将电能转换为机械能的机械装置。
其构成包括定子和转子两个部分。
定子为不可移动部分，包括电控系统和一个磁场。
转子为可动部分，通常包括电枢和磁极，磁极的极性可以根据需要改变。
当通入可变直流电流时，电枢内产生电磁场与磁极产生的磁场相互作用，使电枢开始转动。
2.调速运行原理他励直流电动机的调速可以通过改变电枢电流、定子电流、磁极电流等方式实现。
其调速原理基于电机理论和电气控制原理，根据负载要求设定输出转矩或转速目标值，然后通过电器控制手段，调整电机输出、电机参数变化来完成调速。
三、实验设备数字万用表、直流电动机、直流电源、变阻器、稳压电源、转速计、电阻箱、实验箱、电压表、电流表、按键板等。
四、实验步骤1.将直流电动机与直流稳压电源接通，检测电动机运行状态是否正常。
2.测量电动机的空载电压和空载电流，在此基础上绘制空载特性曲线。
3.通过调节变阻器中的电阻，改变电动机的负载电路，测量电动机各负载点的电流和电压，然后绘制负载特性曲线。
4.利用变阻器调节直流稳压电源输出电压，测量不同电压下电动机转速，并绘制调速特性曲线。
5.掌握电流和电压的比例关系，通过调整调速器中的电阻值，控制稳压电源输出电压，从而控制电动机的转速。
6.掌握电枢电流和输出转矩的关系，通过改变电枢电流改变电动机的输出转矩，进而控制电动机的输出功率。
五、实验结果分析通过实验，我们可以得到电动机的空载特性曲线、负载特性曲线和调速特性曲线。
通过这些特性曲线，我们可以了解该电动机的电流、电压、负载情况和运行状态。
在生产实际中，需要根据实际需要调节电动机输出的功率和转速。
六、实验注意事项1.实验前，需要仔细查看电动机和稳压电源的连接方式及电路图。
2.操作时，需仔细确认电路连接是否正确，不得错误接线。
他励直流电动机调速方法
他励直流电动机调速方法拖动肯定的负载运行，其转速由工作点打算。
假如调整某些参数，则可以转变转速。
n = U / (CeΦ) - [(Ra+Rp) / (CeCTΦ2)]×T = n0L - kT直流电动机的调速方法有三种: (1)转变电枢回路外串电阻Rtj；(2)转变励磁回路外串电阻Rf即转变磁通Φ；(3)转变电枢电压U。
三种调速方法实质上都是转变了电动机的机械特性曲线外形，使之与负载机械特性曲线的交点转变，以达到调速的目的。
一、转变电枢电压调速（设TZ为常数）降低电枢电压时，电动机机械特性平行下移。
负载不变时，交点也下移，速度也随之转变。
优点：调速后，转速稳定性不变、无级、平滑、损耗小。
便于计算机掌握。
缺点：需要特地设备，成本较高。
（可控硅调压调速系统）二、转变励磁电流调速(调整励磁电阻)（设TZ为常数）增大励磁电阻即削减励磁电流时，磁通Φ削减，电动机机械特性n0L 点和斜率增大。
负载不变时，交点也下移，速度也随之转变。
优点：励磁回路电流小约为(1~3)% IN , 损耗小，连续调速，易掌握。
缺点：只能上调，最高转速受机械强度的限制，负载转矩大时调速范围小。
三、电枢回路串入调整电阻调速调整电阻Rp增大时，电动机机械特性的斜率增大，与负载机械特性的交点也会转变，达到调速目的。
优点：设备简洁、操作便利。
缺点：只能在低于固有机械特性的范围内调速，低转速时变化率较大，电枢电流较大，调速过程中有损耗。
四、转变电动机转向的方法要转变电动机转向，就必需转变电磁转矩的方向。
T = CT Φ Ia依据电动机的工作原理，单独转变磁通方向（即通过转变励磁绕组连接）或者单独转变电枢电流的方向，均可以转变电磁转矩的方向。
故转变转向的方法：(1)对于并励电动机，单独将励磁绕组引出端对调。
(2)单独将电枢绕组引出端对调。
对于复励电动机，应将电枢引出端对调或者同时将并励绕组和串励绕组引出段分别对调（维持加复励状态）。
任务3.3 直流电动机的启动、反转、调速与制动
【任务实施】
1.任务实施的内容 直流电动机的启动、反转、调速与制动试验。 2.任务实施的要求 掌握直流电动机的启动、反转方法、调速和制动的方法。 3.设备器材 导轨、测速发电机及转速表，1套；校正直流测功机，1台；他 励直流电动机，1台；直流电压表，2块；直流电流表，3块；可调 电阻器，3只 。 4.任务实施的步骤 (1)他励直流电动机的启动 按图3-37接线。图中他励直流电动机M用DJ15，其额定功率PN ＝185W，额定电压UN＝220V，额定电流IN＝1.2A，额定转速nN＝ 1600r/min，额定励磁电流IfN＜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A1、A2选用200mA挡， A3 、A4选用5A挡。直流电压表V1、V2 选用1000V挡。
3.他励直流电动机的回馈制动 图3-36(a)是电车下坡时正回馈制动机械特性，这时n＞n0，是 电动状态，其机械特性延伸到第二象限的直线。图3-36(b)是带位 能负载下降时的回馈制动机械特性，直流电动机电动运行带动位 能性负载下降，在电磁转矩和负载转矩的共同驱动下，转速沿特 性曲线逐渐升高，进入回馈制动后将稳定运行在F点上。需要指出 的是，此时转子回路不允许串入电阻，否则将会稳定运行在很高 转速上。
(2)直流电动机的反转 将电枢串联启动变阻器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，将电枢的两端接线对调后，再按他励电 动机的启动步骤启动电动机，并观察电动机的转向及转速表指针偏 转的方向。 (3)调速特性 ①电枢回路串电阻(改变电枢电压Ua)调速。保持U＝UN、If＝IfN ＝常数，TL＝常数，测取n＝f(Ua)。 按图3-37接线。直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调 至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U ＝UN，Ia＝0.5IN，If＝IfN，记下此时MG的IF值。 保持此时的IF值(即T2值)和If＝IfN不变，逐次增加R1的阻值，降 低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端 电压Ua，转速n和电枢电流Ia，记录于表3.6中。
他励直流电动机实验(1)
变化，至少测量3-5个点（Ia=0.1、0.2、0.3、0.4、 0.5A）。
22
实验内容—他励直流电动机的机械特性
二、人为机械特性—电枢串电阻 1. 励磁电流调至100mA左右 2. 电枢回路调节至1/3位置（R=30Ω） 3. 电枢电压调至约最小，开始起动电机 4. 电枢电压调至约200V 5. 调节测功机转矩设置钮（小→大），不要超过额
电枢串电阻、降压）。并进行简单分析。 3. 说明电枢回路串接的变阻器和励磁回路串接的
变阻器的作用？起动电机时两个变阻器分别应 调节在什么位置最好？ 4. 说明励磁电源开关和电枢电源开关的开、关顺 序。 5. 如何改变直流电动机的转向？
28
表2-1
U1=UN= 220 V
I（A）
实 验 数 n (r/min) 据
T2（N·m）
计 算
P2（W）
数
据 η（%）
If2= 100 mA
画出机械特性曲线 29
电源+
A
励磁
Rf
励磁调节电阻
电源-
电源+
A
电枢
电源-
Ra
电枢调节电阻
30
数量 1台 1台 1件
1件 1件
9
10
11
他励直流电机实验连线
12
13
PN=80w UN=220v IN=0.55A nN=1500rpm
14
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功 能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
2. 接通“可调直流稳压电源”开关，按复位开关，可获得 80～250V、3A可调节的直流电压输出，供直流电机电枢绕 组使用。
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实验内容—他励直流电动机的机械特性
二、人为机械特性—电枢串电阻 1. 励磁电流调至100mA左右 2. 电枢回路调节至1/3位置（R=30Ω） 3. 电枢电压调至约最小，开始起动电机 4. 电枢电压调至约200V 5. 调节测功机转矩设置钮（小→大），不要超过额
电枢串电阻、降压）。并进行简单分析。 3. 说明电枢回路串接的变阻器和励磁回路串接的
变阻器的作用？起动电机时两个变阻器分别应 调节在什么位置最好？ 4. 说明励磁电源开关和电枢电源开关的开、关顺 序。 5. 如何改变直流电动机的转向？
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表2-1
U1=UN= 220 V
I（A）
实 验 数 n (r/min) 据
T2（N·m）
计 算
P2（W）
数
据 η（%）
If2= 100 mA
画出机械特性曲线 29
电源+
A
励磁
Rf
励磁调节电阻
电源-
电源+
A
电枢
电源-
Ra
电枢调节电阻
30
数量 1台 1台 1件
1件 1件
9
10
11
他励直流电机实验连线
12
13
PN=80w UN=220v IN=0.55A nN=1500rpm
14
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功 能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
2. 接通“可调直流稳压电源”开关，按复位开关，可获得 80～250V、3A可调节的直流电压输出，供直流电机电枢绕 组使用。
他励直流电动机实验报告
一、实验目的1. 理解他励直流电动机的结构和工作原理。
2. 掌握他励直流电动机的接线方法。
3. 学习测量他励直流电动机的起动电流、额定电流和额定电压。
4. 熟悉他励直流电动机的调速方法。
二、实验原理他励直流电动机是一种将直流电能转换为机械能的电动机，其工作原理是基于电磁感应定律。
当直流电源给电动机的电枢绕组供电时，电枢绕组中产生电流，进而产生磁场。
该磁场与固定磁场相互作用，产生电磁转矩，驱动电动机转动。
三、实验器材1. 他励直流电动机一台2. 直流电源一台3. 电流表、电压表各一台4. 电阻器一台5. 导线若干6. 电位计一台四、实验步骤1. 搭建实验电路：将直流电源、电流表、电压表、电阻器、电位计和电动机连接成闭合回路。
2. 调整电阻器阻值：将电阻器串联在电动机电枢回路中，调整电阻器阻值，使电动机电枢回路总电阻约为额定电阻的1/2。
3. 测量起动电流：闭合电路，逐渐增加直流电源电压，观察电流表读数，记录电动机起动电流。
4. 测量额定电流和额定电压：继续增加直流电源电压，当电动机转速稳定时，记录电流表和电压表读数，分别得到电动机的额定电流和额定电压。
5. 调速实验：将电阻器阻值调至较小值，观察电动机转速变化；将电阻器阻值调至较大值，观察电动机转速变化。
6. 改变电动机转向：将电动机电枢接线柱中的一个与直流电源负极相连，另一个与正极相连，观察电动机转向变化。
五、实验结果与分析1. 起动电流：实验中测得起动电流约为额定电流的1.5倍，说明电动机在启动过程中电流较大。
2. 额定电流和额定电压：实验中测得电动机的额定电流为IN，额定电压为UN，符合电动机铭牌参数。
3. 调速实验：实验中发现，减小电阻器阻值，电动机转速增加；增大电阻器阻值，电动机转速降低。
这说明通过改变电枢回路电阻，可以实现对电动机转速的调节。
4. 改变电动机转向：实验中发现，改变电动机电枢接线柱中一个与直流电源负极相连，另一个与正极相连，可以改变电动机转向。
他励直流电动机的调速控制
电动运行过程中，调节调速电阻RRF，改变励磁电流的大小，即可 改变励磁磁通的强弱，从而实现电动机转速n的调节。
3.停车及制动控制
按下停止按钮SB1（长按，电机停车后再松开），KM2和KM3线圈 断电释放，主触头断开，切断电动机电枢电路。 紧接着，KM1线圈通电吸合，主触头闭合，通过电阻R接通能耗制 动电路，KM1的辅助常开触头闭合，短接电容器C，使电源电压全 部加在励磁线圈两端，起到强励作用，以加强能耗制动效果。
他励直流电动机改变电枢电压极性正反转控制电路
（二）电气控制原理图设计
4.对电路进行修改完善的步骤如下：
1）原电路中的启动和正反转控制部分保持不变。 2）在励磁回路中增加主令控制器SA，控制正反转和调速。 去掉原电路中的正、反转转行程开关SQ1和SQ2。利用主令 控制器SA手柄在不同位置时能接通不同触点的特性，来换接 电枢回路的正、反向电源，并通过电枢回路分级电阻的接入 与切除进行调速控制。 3）设置电路的保护环节。 ①保留原电路的过电流保护KA1和弱磁保护KA2。 ②用主令控制器SA控制，就要去掉控制按钮与接触器的自锁 环节，这样电路就没有了欠压失压保护功能，需要设置电压 继电器KV做欠压失压保护。主令控制器SA在启动初始位接通 电压继电器KV并自锁，当SA换到其他操作档位时，电压继电 器的自锁环节为KM1、KM2、KM3、KM4提供电源通路。 4）对整个电路进行综合审查。
机为3左右。
一般直流电动机 较好 好
减弱磁通 为1~2左右；变
调速
磁通电动机最大
可达到4。
经济性
调速设备 投资少， 电能损耗 大。
调速设备 投资大， 电能损耗 小。
调速设备 投资少， 电能损耗 小。
应用
对调速性能要求 不高的场合，适 用于与恒转矩负 载配合。
3.停车及制动控制
按下停止按钮SB1（长按，电机停车后再松开），KM2和KM3线圈 断电释放，主触头断开，切断电动机电枢电路。 紧接着，KM1线圈通电吸合，主触头闭合，通过电阻R接通能耗制 动电路，KM1的辅助常开触头闭合，短接电容器C，使电源电压全 部加在励磁线圈两端，起到强励作用，以加强能耗制动效果。
他励直流电动机改变电枢电压极性正反转控制电路
（二）电气控制原理图设计
4.对电路进行修改完善的步骤如下：
1）原电路中的启动和正反转控制部分保持不变。 2）在励磁回路中增加主令控制器SA，控制正反转和调速。 去掉原电路中的正、反转转行程开关SQ1和SQ2。利用主令 控制器SA手柄在不同位置时能接通不同触点的特性，来换接 电枢回路的正、反向电源，并通过电枢回路分级电阻的接入 与切除进行调速控制。 3）设置电路的保护环节。 ①保留原电路的过电流保护KA1和弱磁保护KA2。 ②用主令控制器SA控制，就要去掉控制按钮与接触器的自锁 环节，这样电路就没有了欠压失压保护功能，需要设置电压 继电器KV做欠压失压保护。主令控制器SA在启动初始位接通 电压继电器KV并自锁，当SA换到其他操作档位时，电压继电 器的自锁环节为KM1、KM2、KM3、KM4提供电源通路。 4）对整个电路进行综合审查。
机为3左右。
一般直流电动机 较好 好
减弱磁通 为1~2左右；变
调速
磁通电动机最大
可达到4。
经济性
调速设备 投资少， 电能损耗 大。
调速设备 投资大， 电能损耗 小。
调速设备 投资少， 电能损耗 小。
应用
对调速性能要求 不高的场合，适 用于与恒转矩负 载配合。
直流他励电动机启动调速和改变转向数据误差分析
直流他励电动机启动调速和改变转向数据误差分析直流他励电动机是一种常用的电动机，广泛应用于各种工业领域。
在启动调速和改变转向过程中，可能会产生数据误差。
1.启动误差分析：
启动时，电动机的实际速度可能与预期速度不完全一致。
这可能是由于电源电压波动、机械负载变化或电机参数误差等原因导致的。
对于启动误差，可以通过采用闭环控制系统、使用编码器进行反馈等方法来减小误差，并提高启动的精度和稳定性。
2.调速误差分析：
在运行过程中，电动机的实际速度与设定速度之间可能存在误差。
这可能是由于负载变化、传感器误差、电机参数变化等原因造成的。
调速误差可以通过采用PID控制算法、使用高精度传感器、进行定期校准等方法来减小。
同时，合理设计控制系统的参数和参数补偿也可以改善调速性能。
3.转向误差分析：
在改变电动机的转向时，可能会出现转向误差，即实际转向角度与预期转向角度之间的差异。
这可能是由于机械结构的松动、传感器精度、控制算法等因素引起的。
为减小转向误差，可以采用精密的机械结构设计、使用高精度的转向传感器、优化控制算法等方法。
此外，定期维护和检查也是减小
转向误差的重要环节。
直流他励电动机启动调速和改变转向过程中的数据误差分析是
一个复杂的问题，需要综合考虑多个因素。
通过合理的控制系统设计、传感器选择和参数优化等方法，可以减小误差，提高电动机的性能和稳定性。
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上海开放大学电气传动技术及应用实验一他励直流电动机的起动与调速实验报告分校：_____ _____班级：__________________学生姓名：__________________学号：__________________实验成绩：__________________批阅教师：__________________实验日期年月日实验一他励直流电动机的起动与调速一、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、实验设备及控制屏上挂件排列顺序12、控制屏上挂件排列顺序D31、D42、D41、D51、D31、D44四、实验说明及操作步骤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1-1 测电枢绕组直流电阻接线图（1）按图1-1接线，电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。
A 表选用D31直流、毫安、安培表，量程选用5A 档。
开关S 选用D51挂箱。
（2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V 。
调节R 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），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。
将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表1-1中。
（3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表1-1中。
取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值)(31321a a a a R R R R ++=表中：（4）计算基准工作温度时的电枢电阻由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。
冷态温度为室温。
按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：式中R aref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。
（Ω）。
R a ——电枢绕组的实际冷态电阻。
（Ω）。
θref ——基准工作温度，对于E 级绝缘为75 ℃。
θa ——实际冷态时电枢绕组的温度。
（℃） 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。
（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R 1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 f N ＜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)(311312111a a a a R R R R ++=)(312322212a a a a R R R R ++=)(313332313a A a a R R R R ++=aref aaref R R θθ++=235235D44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。
R 1选用D44的180Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R 2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1-2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R 1、测功机MG 的负载电阻R 2、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 R 1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R 2 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T 2 改变（按不同的I F 值，查对应于励磁电I +－电枢电源II 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。
五、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。
六、实验报告1、如何正确选择使用仪器仪表。
特别是电压表电流表的量程。
答：（1）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。
（2）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可选用直流选用200mA量程档。
电流表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16A，电流表A12、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？答：（1）在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路的调节电阻R1，电机的转速将减小。
（2）增大励磁回路的调节电阻，转速将上升。
3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?答：（1）直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器R f1应调到最小位置，使得励磁回路的励磁电流I f为额定电流I N，产生的磁通φ为额定磁通φN。
（2）若励磁回路断开造成失磁时,即励磁电流If =0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机负载较重，电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电动机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。
4、用什么方法可以改变直流电动机的转向？答：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，即可改变电动机的转向。