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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。
《机械设备控制技术—基础知识》试题库1.直流电机是直流电能与机械能相互转换之间的电力机械。
2.直流电动机具有优良的调速性能和起动性能。
3．直流电动机在定子和转子之间存在一个间隙，称为气隙。
4．直流电动机的工作原理：当直流电动机接入直流电源时，借助于电刷和换向器的作用，使直流电动机电枢绕组中流过方向交变的电流，从而使电枢产生恒定方向的电磁转矩，保证了直流电动机朝一定方向连续运转。
5．主磁极的作用是（）。
A.产生附加磁场B.完成能量转换C.产生主磁场D.连接外界电路答案：Ｃ6．电刷的制作材料为（）。
A. 硅钢片B.铜片C. 石墨D.碳答案：C7．机座是直流电机的核心部件，能实现机电能量转换。
（×）8．直流电动机的励磁方式只有他励和自励两种。
（×）9．简述可逆原理答案：同一台电机，既能作发电机运行，又能作电动机运行的原理，称为电机的可逆原理。
10．换向器的作用答案：将直流电动机输入的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流，进而产生恒定方向的电磁转矩，使电动机连续运转。
11.电气传动系统一般由电动机、传动机构、生产机械的工作机构、控制设备及电源五部分组成。
12.电气传动系统的运动方程可看出：T>T时，系统处于加速运动过程。
L13.只要电动机具有下降的机械特性，就能稳定运行。
14.下列（）不属于直流电动机的负载特性。
A.恒转矩B.恒功率C.通风机型D.变电流答案：D15.理想空载转速由（）表示。
A.nB.nND.vC.n答案：C16．车床在不同转速下，负载转矩基本上与转速成正比。
（×）17.电枢串电阻、弱磁及降压三种调速方法都只能降压调速。
（×）18.直流电动机在调速时还要考虑经济性这一指标。
（√）19. 简述稳定运行的条件答案：一般来说只要电动机具有下降的机械特性，就能稳定运行；除非像通风机这样的特殊负载，在一定条件下，才能稳定运行。
20.他励直流电动机有那几种调速方法？电枢回路串电阻调速和弱磁调速分别属于那种负载调速方式？答案：包括电枢串电阻调速、弱磁调速及降压调速。
他励直流电机的运行直流电动机的起动电动机接到规定电源后，转速从0上升到稳态转速的过程称为起动过程。
他励直流电动机起动时，必须先保证有磁场（即先通励磁电流），而后加电枢电压。
合闸瞬间的起动电流很大应尽可能的缩短启动时间，减少能量损耗以及减少生产中的损耗起动电流大的原因：１、起动开始时：n=0,Ea=CeΦn=0,２、电枢电流：Ia=(U-Ea)/Ra=U/Ra Ra一般很小这样大的起动电流会引起后果：１、电机换向困难，产生严重的火花２、过大转矩将损坏拖动系统的传动机构和电机电枢３、供电线路产生很大的压降。
变频器整流回路的启动电阻结论：因此必须采取适当的措施限制起动电流，除容量极小的电机外，绝不允许直接起动起动方法：电枢串电阻启动——起动过程中有能量损耗，现在很少用，在实验室中用降压启动——适用于电动机的直流电源是可调的，投资较大，但启动过程中没有能量损耗。
直流启动器电枢串电阻起动：最初起动电流：Ist=U/(Ra+Rst) 最初起动转矩：Tst=ＫＴΦIst启动电阻：Rst＝（UN／λi IN）－Ra为了在限定的电流Ist下获得较大的起动转矩Tst,应该使磁通Φ尽可能大些，因此起动时串联在励磁回路的电阻应全部切除。
有了一定的转速n后，电势Ea不再为0，电流Ist会逐步减小，转矩Tst 也会逐步减小。
为了在起动过程中始终保持足够大的起动转矩，一般将起动器设计为多级，随着转速n的增大，串在电枢回路的起动电阻Rst逐级切除，进入稳态后全部切除。
起动电阻Rst一般设计为短时运行方式，不容许长时间通过较大的电流。
降压起动：对于他励直流电动机，可以采用专门设备降低电枢回路的电压以减小起动电流。
起动时电压Umin,起动电流Ist：Ist= Umin/Ra< λiIN启动过程中U随Ea上升逐渐上升，直到U=UN串励电动机绝对不允许空载起动。
串电阻起动设备简单，投资小，但起动电阻上要消耗能量；电枢降压起动设备投资较大，但起动过程节能。
