实验一直流并励电动机
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.预习要点
1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？
答：工作特性：当U = U
N ， R
f
+ r
f
= C时，η, n ,T分别随P
2
变；
机械特性：当U = U
N ， R
f
+ r
f
= C时， n 随 T 变；
2.直流电动机调速原理是什么？
答：由n=(U-IR)/Ceφ可知，转速n和U、I有关，并且可控量只有这两个，我们可以通过调节这两个量来改变转速。即通过人为改变电动机的机械特性而使电动机与负载两条特性的交点随之改变，从而达到调速的目的。
三.实验项目
1.工作特性和机械特性
保持U=UN和If=IfN不变，测取n=f(Ia)及n=f(T2)。
2.调速特性
(1)改变电枢电压调速
保持U=UN、If=IfN=常数，T2=常数，测取n=f(Ua)。
(2)改变励磁电流调速
保持U=UN，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(If)。
(3)观察能耗制动过程
四．实验设备及仪器
1．MEL-I系列电机教学实验台的主控制屏。
2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（MEL-13）、编码器、转速表。3．可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表）
4．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。
5．直流并励电动机。
6．波形测试及开关板（MEL-05）。
7．三相可调电阻900Ω（MEL-03）。
压表（MEL-06）
G：涡流测功机
I
S
：涡流测功机励磁电流调节，位于MEL-13。
（2）测取电动机电枢电流I
a 、转速n和转矩T
2
，共取数据7-8组填入表1-8中
表1-8U=U
N =220V I
f
=I
f N
=0.0748A K
a
=Ω
2．调速特性
（1）改变电枢端电压的调速
表1-9 I
f =I
fN
= 0.0748 A,T
2
=0.60 N.m
（2）改变励磁电流的调速
表1-10 U=U
N =220V，T
2
= 0.60N.m
(3)能耗制动
1一7接线
f
：直流电机电枢调节电阻和
MEL-09）
MEL-03中两只900Ω电
阻并联。
S：双刀双掷开关（MEL-05）六．注意事项
1．直流电动机起动前, 测功机加载旋钮调至零. 实验做完也要将测功机负载钮调到零，否则电机起动时，测功机会受到冲击。
2．负载转矩表和转速表调零.如有零误差，在实验过程中要除去零误差。
3．为安全起动, 将电枢回路电阻调至最大, 励磁回路电阻调至最小。
4．转矩表反应速度缓慢，在实验过程中调节负载要慢。
5．实验过程中按照实验要求, 随时调节电阻, 使有关的物理量保持常量, 保证实验数据的正确性。
七．实验数据及分析
1.由表1-8计算出P2和η，并绘出n、T2、η=f(I
a )及n=f(T
2
)的特性曲线。
电动机输出功率
P 2=0.105nT
2
式中输出转矩T
2
的单位为N·m，转速n的单位为r／min。
电动机输入功率：P
1
=UI
电动机效率
η=
1
2P P ×100％
电动机输入电流：I =I a +I fN 由工作特性求出转速变化率： Δn=
N
N O n n n ×100％
解：对第一组数据，有：P 2=0.105×1600×1.18=198.24w I =I a +I fN =1.1+0.0748A=1.1748A
P1=220×1.1748=258.46w
η= P 2/ P 1×100％=198.24/258.46=77％ Δn=（1600-1600）/1600 ×100％=0.00％ 同理可得其他数据，见表1-8。
转速n 的特性曲线如下： 转矩T 2的特性曲线如下： η=f(I a )的特性曲线如下： n=f(T 2)的特性曲线如下：
并励电动机调速特性曲线n=f(Ua)如下： 并励电动机调速特性曲线n=f(I f )如下：
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。
解：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为：
调压调速是在基速以下调节转速的方法，电压越小，转速越小。调压调速的优点：（1）可实现无级调速；（2）相对稳定性较好；（3）调速范围较宽，D可达10-20；（4）调速经济性较好。调压调速的缺点：需要一套可控的直流电源。
弱磁调速是在基速以上调节转速的方法，励磁电流减小，磁通变小，转速升高。弱磁调速的优点：（1）控制方便，能量损耗小；（2）可实现无级调速。弱磁调速的缺点：由于受电动机机械强度和换向火花的限制，转速不能太高，调速范围窄，一般要与调压调速配合使用。
3．能耗制动时间与制动电阻R
的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么
L
缺点？
能耗制动时间与制动电阻R
的阻值的大小有关，制动电阻越大，制动过程的时
L
，间越长；反之制动时间越短。这是因为在能耗制动过程中，制动时间主要取决于T
Mn 与制动电阻成正比，所以制动电阻越大，制动过程的时间越长。采用能耗制动方T
Mn
法停车的缺点在于在制动过程中，随着转速的下降，制动转矩随着减小，制动效果变差。
八．问题讨论
)为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为
1.并励电动机的速率特性n=f(I
a
什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？
答：根据并励电动机的速率特性公式，若忽略电枢反应，当电枢回路电流增加时，转速下降；若考虑电枢反应的去磁效应，磁通下降可能引起转速的上升，即出现上翘现象。这样的变化与电枢回路电流增大引起的转速降相抵消，对电动机的影响是使电动机的转速变化很小。
