直流电动机实验报告
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实验报告
电机
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，R f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R f，使U=U N=220V，I=I N=1.1A，n=n N=1600r/min，记录此时励磁电流I f，即为额定励磁电流I fN。
<4> 在保持U=U N=220V，I f=I fN=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-I fN, 计算出Ia、P2、η
4.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=U N=220V，M2=500mN.m，I f=I fN=0.071A
<2> 保持此时的M2和I f=I fN，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=U N=220V，M2=500mN.m。
<2>保持此时的M2和U=U N =220V ，R1=0，逐次增加Rf 的阻值至n=1.1n N =1760r/min,测取电动机的n, I f , I 。
四、实验数据记录，处理与分析
1．工作特性和机械特性
测得实验数据与计算数据如下表
表格一
U=U N =220V ，I f =I fN =0.071A ，Ra=20Ω
Δn=(n 0-n N )/ n N =(1768-1600)/1600=10.5%
n=f(I a )的曲线特性
实验内容I （A ）
1.10 1.00 0.82 0.55 0.43 0.31 0.20 n （r/min ） 1599 1612 1642 1691 1719 1748 1768
M 2(N.m)
1.01 0.91 0.71 0.40 0.26 0.12 0 计算数据I a （A ）
1.029 0.929 0.749 0.479 0.359 0.239 0.129
P 2（W ） 169.6 154.0 122.4 71.0 46.9 22.0 0 η (%)
70.1
70.0
67.9
58.7
49.6
32.3
n=f(M2)的曲线特性
效率与输出功率的关系曲线
转速与输出功率的关系曲线
转矩与输出功率的关系曲线
3.调速特性
（1）改变电枢端电压的调速
测得实验数据如下表
表格二
I f=I
fN=0.071A，M2=500mN.m
U a(V) 219 210 197 190 187 174 166 162 n（r/min）1669 1594 1496 1446 1423 1317 1257 1225 I（A）0.638 0.641 0.643 0.642 0.645 0.647 0.648 0.649 I a（A）0.567 0.570 0.572 0.571 0.574 0.576 0.577 0.578
n=f(U a)的曲线特性
(2)改变励磁电流的调速
测得实验数据如下表
表格三
U=U N=220V，M2=500mN.m n（r/min）1483 1539 1598 1650 1700 1754 1676 I f（mA）106.9 91.0 79.1 70.6 65.9 60.6 69.1 I（A）0.614 0.620 0.628 0.642 0.655 0.669 0.648 I a（A）0.507 0.53 0.543 0.571 0.589 0.608 0.579
n=f(I f)的曲线特性
(3)在恒转矩负载时，两种调速方法电枢电流变化规律
<1>改变电枢端电压的调速时，由公式Tem=C TΦIa可知，M与I f不变时，Tem与Φ均不变，故Ia
也不变，于此可知Ia在实验中几乎不变，从表格二中的数据可以证实这个结论。
<2>改变励磁电流的调速时，由公式Tem=C TΦIa可知，M不变时，Tem不变，Φ与I f成正相关，因
此可知Ia与I f成反相关，当励磁电流减小时，Ia会增加，表格三中的数据可得，Ia=f(I f)的曲线特性若下图所示
Ia=f(I f)的曲线特性
（4）两种调速方法的优缺点
改变电枢端电压调速可以连续平滑的无极调速，机械特性硬，对于轻载与重载具有明显的调速效果。
但转速只能从额定转速往下调，初投资大，维护要求高。
改变励磁电流调速在恒转矩负载时，因磁通减小，导致电枢电流Ia增大，电机效率降低，而且长时间运行会导致电机发热，故弱磁调速适合恒功率场合。
弱磁调速可以连续平滑调速，改变励磁电流控制方便，但转速只能从额定转速往上调，最高转速受机械强度与换向能力的限制。
五、思考题
1.并励电动机的速率特性n=f(Ia)为什么是略微下降？是否出现上翘现象？为什么？上翘的速率
特性对电动机有何影响？
答：n=U/CeΦ-RaTem/CeC TΦ2=n0-βT em，为一条下垂的斜线，由于直流电动机中的Ra<< CeC TΦ2,故β很小，只是略微下降。
当Ia增加时，由于电枢反应的去磁作用，导致Φ的减小，E=CeΦn知，n会增加，故可能出现上翘现象。
2.当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电动机转速降低？答：当M和If不变时，由E=CeΦn知，电动机转速会下降
3.当电动机的负载转矩和电枢电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？
答：当M和Ua不变时，由E=CeΦn知，减小励磁电流会使Φ减小，而E几乎不变，故n升高
4.并励电动机在负载运行时，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”？为什么？
答：当磁场回路断线时，Φ值骤减，但由于但由于磁滞效应，仍有剩磁存在，
由公式n=U/CeΦ-RaTem/CeCTΦ2=n0-βTem可得，n0, β均变得很大，而且β>n0,于是当负载转矩很小时，可能会导致飞速。
若负载转矩较大，这可能产生制动效果。
