直流电机实验

实验十直流电机调速实验一、实验目的：了解直流电机调速的原理与方法。

二、实验原理：（一）直流电机调速的方法有：1.调节电枢供电电压U改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。

变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。

2.改变电动机主磁通改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。

变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。

3.电枢回路串电阻调速电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。

但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。

（二）ETD 790 791系列装置是三相全数字式直流调速器，其工作电压最高可达500 Vac，工作电流可达4000A，频率范围为45－62赫兹，可用来控制电机的转速和转矩。

通过采用不同的外形尺寸，装置的电流最大可达到9000A。

调速器可分为两种类型：不可逆（791）和可逆（790）。

不可逆调速器仅用来控制一个方向的转速和转矩，而可逆调速器则可用来控制两个方向的速度和转矩。

当使用可逆调速器时，通过使用全控的反并联的可控硅模块，使电机电枢实现了真正四象限控制。

在制动期间，电机的能量可迅速反馈回电网。

调速器内部标配一个可调的励磁模块，用来调整电机励磁电流或者弱磁控制。

通过ETD 10.07.0 调控板上的一个32位的微处理器实现对调速器进行控制。

调控板同时可用于不可逆和可逆调速器。

微处理器的功能包括：主调节功能、与外部设备的接口功能、诊断功能。

这些功能可概括为：各种输入/输出信号，可进行自由组态；PID（三项控制器）速度环调节器；电流预控控制器，自动计算电机电阻，电感；辅助PID功能块，可自由配置；2层保护（报警与警告）；控制面板可以自由配置参数，监视变量；通过RS232、RS422和RS485串行口实现的外部通信功能；内嵌CAN现场总线，且可通过不同的模块选择不同的现场总线。

直流电机的特性测试一、实验要求在实验台上测试直流电机机械特性、工作特性、调速特性（空载）和动态特性, 其中测试机械特性时分别测试电压、电流、转速和扭矩四个参数, 根据测试结果拟合转速—转矩特性（机械特性）, 并以X轴为电流, 拟合电流—电压特性、电流—转速特性、电流—转矩特性, 绘制电机输入功率、输出功率和效率曲线, 即绘制电机综合特性曲线。

然后在空载情况下测试电机的调速特性, 即最低稳定转速和额定电压下的最高转速, 即调速特性；最后测试不同负载和不同转速阶跃下电机的动态特性。

二、实验原理图三、实验操作步骤1.测量直流电机的机械特性和动态特性①首先将负载旋钮逆时针拧至最小, 然后将实验设备面板上的直流电机的电枢电压和电枢电流信号引出, 分别接至计算机的采集数据端口上, 打开计算机中的测试软件, 进入测试界面, 设定每个通道的测量范围。

②系统上电。

③用计算机给定电机的电枢电压信号, 逐渐增加负载（顺时针转动负载旋钮）, 选择记录下此过程中的20组数据, 每组数据包括测量电枢电压、测量电枢电流、电机转速和电磁转矩值。

④计算机停止给定电机的电枢电压信号, 系统电源关闭。

2.测量直流电机的调速特性本实验要求测量的是空载下的调速特性, 测量额定电压下的最高转速和最低稳定转速。

步骤如下:①首先将负载旋钮逆时针拧至最小, 然后将实验设备面板上的直流电机的电枢电压信号引出, 接至计算机的采集数据端口上, 打开计算机中的测试软件, 进入测试界面, 设定通道的测量范围。

②利用式（1-7）计算电机额定电压（3V）对应的测量电压值, 为5.16V。

电机实际电压=（前面板测量电压-0.76）*2.75-0.1③系统上电。

④不断改变计算机输出的电机电压信号, 直至测量电压信号的值为5.16V。

记录下此时的转速值, 即为额定电压下的最高稳定转速。

⑤不断减小计算机输出地电机电压信号, 观察转速逐渐减小和稳定的情况, 记录下最低稳定转速值。

直流电动机实验报告电机实验报告课程名称：______电机实验_________指导老师：___ _____成绩：__________________实验名称：_______直流并励电动机___________实验类型：________________同组学生姓名：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、η4.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。

实验报告系院电气与电子工程学院专业电气工程及其自动化班级学生姓名学号指导教师成绩2020年06月10日教务处印制广东···实验报告系：电气与电子工程学院专业：电气工程及其自动化年级：姓名：学号：实验时间： 2020.06.10 指导教师签字：成绩：（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可选用直流安培表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16A，选用直流毫安表的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4-2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D42上的900Ω串900Ω加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值作为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。

（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固。

然后，将电动机电枢串联起动电阻R1、测功机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，并确认断开控制屏下方右边的电枢电源开关，作好起动准备。

实验一 直流电机实验一、 实验目的1．了解实验室电源状况及具体布置。

2．认识电机机组及常用测量仪器、仪表等组件。

3．熟悉直流电机运行前的一般性检查。

4．掌握直流电动机的基本接线方法。

5．掌握直流电机起动及调速方法。

二、 实验内容1．了解实验室基本状况。

2．直流电机运行前的一般性检查。

3．直流电动机的接线。

4．直流电动机的起动、调速及转向的改变。

三、 预习要点1．直流电动机起动时应注意的问题。

2．直流电动机停机时应注意的问题。

3．使用测量仪表时应注意的问题。

4．安全操作的注意事项。

四、 原理简述电机是用来进行机电能量转换的电磁装置。

将直流电能转换为机械能的电机叫做直流电动机，将机械能转换为直流电能的电机叫做直流发电机。

直流电机由静止部分和转动部分组成。

静止部分称为定子，包括主磁极、换向极、电刷装置和机座等主要部件。

转动部分称为转子，又称电枢，它主要包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件。

电动机从静止到稳定运行状态的过程,称为起动过程。

为了克服静摩擦转矩和负载转矩，缩短起动时间，提高生产效率，要求电动机有足够的起动转矩St T 。

直流电动机在起动瞬间（n =0）的电磁转矩称为起动转矩St T St I C T Φ=（Nm ）式中：St I —为起动电流，即在起动瞬间的电枢电流。

要使起动转矩St T 足够大，就要求磁通Φ和起动电流St I 也足够大。

在起动开始瞬间，先将励磁绕组接上电源，并将其回路中的调节电阻全部切除或予以短路，使励磁电流尽可能大些，以保证起动时磁通为最大。

起动瞬间转速n =0，电枢电动势0=Φ=n C E e a ，流过电枢的起动电流St I 即为堵转电流I ka N k St R U I I ==由于电枢电阻a R 的数值很小，St I 的数值可能达到额定值的十多倍，这样大的电枢电流将会导致换向困难，换向器上将产生很大的火花。

同时电动机将产生过大的转矩和很高的加速度，使传动机构与生产机械受到很大的冲击力，可能损坏设备。

直流电机实验实验一认识实验一．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、改变电机方向与调速的方法。

二．预习要点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。

2．直流他励电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器？不连接会产生什么严重后果？3．直流电动机起动时，励磁回路连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？4．直流电动机调速及改变转向的方法。

三．实验项目1．了解MEL系列电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安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。

四．实验设备及仪器1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）或电机导轨及校正直流发电机3．直流并励电动机M034．220V直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）5．电机起动箱（MEL-09）。

6．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。

五．实验说明及操作步骤1．由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，实验台各面板的布置及使用方法，注意调节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 M 和电流I a 。

将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U M 、I a ，填入表1-1。

（3）增大R （逆时针旋转）使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用上述方法测取六组数据，填入表1-1。

取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=3132a a a R R R ++。

电机实验实验报告电机实验实验报告引言：电机是现代社会中不可或缺的重要设备之一，它在工业生产、交通运输、家庭用电等方面都起着至关重要的作用。

为了深入了解电机的原理和性能，我们进行了一系列的电机实验。

本实验报告将详细介绍我们的实验过程、结果和分析。

实验目的：1. 了解电机的基本原理和工作方式；2. 掌握电机的性能参数测量方法；3. 分析电机的性能曲线。

实验器材：1. 直流电机；2. 电流表和电压表；3. 变阻器；4. 实验电路板；5. 实验电源。

实验过程：1. 首先，我们搭建了一个简单的直流电机实验电路。

将直流电源与电流表、电压表和直流电机依次连接起来。

2. 调节电源的电压，观察电机的转动情况。

根据电机的转速和电压的关系，我们可以得到电机的转速特性曲线。

3. 接下来，我们使用变阻器来改变电路中的电阻，观察电机的转速变化。

通过记录不同电阻下的电机转速，我们可以得到电机的负载特性曲线。

4. 最后，我们将电机的电流和电压进行测量，并计算出电机的效率。

通过比较不同负载下的效率，我们可以分析电机的工作效率与负载之间的关系。

实验结果：1. 在不同电压下，电机的转速呈线性增长。

随着电压的增加，电机的转速也随之增加，符合电机的基本工作原理。

2. 在不同电阻下，电机的转速呈非线性变化。

随着电阻的增加，电机的转速逐渐降低，说明电机在负载下的性能受到限制。

3. 在不同负载下，电机的效率呈现出不同的变化趋势。

在低负载下，电机的效率较高，而在高负载下，电机的效率逐渐降低。

实验分析：1. 电机的转速与电压呈线性关系，这是因为电机的转速取决于电压提供的动力。

当电压增加时，电机受到的驱动力也增加，从而使转速增加。

2. 电机在负载下的性能受到限制，这是因为负载会产生阻力，使电机需要更多的功率来克服阻力。

随着负载的增加，电机需要消耗更多的能量来维持转速，因此转速逐渐降低。

3. 电机的效率与负载之间存在着一定的关系。

在低负载下，电机的效率较高，因为电机需要消耗较少的能量来维持转速。

实验一直流电机实验2-1 认识实验一、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、预习要点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选择。

2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接将会产生什么严重后果?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?4、直流电动机调速及改变转向的方法。

三、实验设备及挂件排列2直流电机和测功机的连接。

四、实验说明及操作步骤1、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1）按图2-1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挂件上的直流安培表，量程选用5A档。

开关S选用D51挂件上的开关。

图2-1 测电枢绕组直流电阻接线图（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），用计算机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2-1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2-1中。

取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值室温℃表2-1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 ℃。

直流电机的实验报告2-2直流发电机一、实验目的1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。

2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。

二、预习要点1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。

2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？3、并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？4、如何确定复励发电机是积复励还是差复励？三、实验项目1、他励发电机实验（1）测空载特性保持n=n N使I L=0，测取U0=f（I f）。

（2）测外特性保持n=n N使I f=I fN，测取U=f（I L）。

（3）测调节特性保持n=n N使U=U N，测取I f=f（I L）。

2、并励发电机实验（1）观察自励过程（2）测外特性保持n=n N使R f2=常数，测取U=f（I L）。

3、复励发电机实验积复励发电机外特性保持n=n N使R f2＝常数，测取U＝f（I L）。

四、实验设备及挂件排列顺序1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D55-4，D31、D44、D31、D42、D51五、实验方法1、他励直流发电机（必做）按图1-2-1接线。

图中直流发电机G选用DJ13，其额定值PN＝100W，UN ＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/min。

直流电动机DJ23-1作为G的原动机（按他励电动机接线）。

涡流测功机、发电机及直流电动机由联轴器同轴联接。

开关S选用D51组件上的双刀双掷开关。

Rf1选用D44的1800Ω变阻器，Rf2 选用D42的900Ω变阻器，并采用分压法接线。

R1选用D44的180Ω变阻器。

R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。

当负载电流大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。