直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性_實(shí)驗(yàn)報(bào)告.docx

實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱：電機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 第3次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2015年xx月xx日實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：xxxxxxxxxx組號(hào)_ 學(xué)號(hào)：xxxxxxxxxx 姓名：xxxxx指導(dǎo)老師：xxxxxx 評(píng)定成績(jī)：_實(shí)驗(yàn)三 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庵绷魉麆?lì)電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的機(jī)械特性。二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)1 改變直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性有哪些方法。2 直流電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)及反接制動(dòng)時(shí)，能量傳遞關(guān)系、電勢(shì)平衡方程式以及機(jī)械特性。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)及回饋制動(dòng)特性2直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)及反接制動(dòng)特性3直流電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)特性四、實(shí)驗(yàn)線路及操作步驟圖31 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)線路如圖31所示。圖中被試直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)選用D26。其額定點(diǎn)為UN220V、IN0.55A、nN1500r/min、PN80W；勵(lì)磁電流If0.13A。1電動(dòng)及回饋制動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)線路按圖31接線。實(shí)驗(yàn)設(shè)備有：直流電動(dòng)機(jī)（D26），直流負(fù)載機(jī)（D17），電機(jī)導(dǎo)軌，220V直流電源，220V勵(lì)磁電源，直流電壓電流表，900/0.41A可變電阻箱，90/1.3A可變電阻箱，雙刀開關(guān)，磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻（03000）。量程選擇為：直流電壓表V1、V2量程選為250V，直流電流表量程選為：A1為0.2A，A2為2.5A，A3為0.2A，A4為2.5A，R1選用900可變電阻，R2選用兩個(gè)90電阻串聯(lián)，R3選用磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻（03000），R4取阻值2250（2個(gè)900(0.41A)并聯(lián)再與2個(gè)900串聯(lián)）。若儀表自動(dòng)切換量程則無(wú)需選擇。安裝電機(jī)時(shí)，將被試電動(dòng)機(jī)和負(fù)載電機(jī)與測(cè)功機(jī)同軸相聯(lián)，旋緊固定螺絲先將開關(guān)S1合向11端，S2合向22端，R2、R3及R4置最大值，R1置最小值。接通220V直流可調(diào)電源，使D26電機(jī)起動(dòng)，然后把R2調(diào)至零，調(diào)節(jié)電源電壓、R1、R2、R3及R4，使UUN220V、nnN1500r/min、I1I20.55A，此時(shí)I1IfN，保持D26電機(jī)的UUN220V、I1IfN不變，改變R4和R3阻值，測(cè)取在額定負(fù)載至空載范圍內(nèi)的n、I2，共取45組數(shù)據(jù)記錄于表31中。表31 UN220VIfN AI2 ( A )n ( r/min ) 拆掉22端短接線，調(diào)節(jié)R3，使負(fù)載電機(jī)的空載電壓與220V直流電源電壓接近相等，并且極性相同，把S2合向11端，把R4阻值減小，直至為零，再調(diào)節(jié)R3使阻值逐漸增加，的轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)其理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，則被試電動(dòng)機(jī)從第一象限進(jìn)入了第二象限回饋制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，繼續(xù)增加R3阻值直至I2為額定值。測(cè)取n、I2，共取45組數(shù)據(jù)記錄于表32中。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意電機(jī)轉(zhuǎn)速不超過(guò)2100轉(zhuǎn)/分。表32 UN220VIfN AI2 ( A )n ( r/min ) 因?yàn)镸2CMI2，而CM為常數(shù)，則MI，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，只要求畫nf ( I2 )特性，其圖見(jiàn)圖3-2。圖3-2 電動(dòng)及回饋制動(dòng)特性2電動(dòng)及反接制動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)電路圖同圖61中，其中R1選用磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻（03000），R2選用900/0.41A可調(diào)電阻箱，R3不用，R4選用阻值2250（2個(gè)900(0.41A)并聯(lián)再與2個(gè)900串聯(lián)）。其余各量程同實(shí)驗(yàn)1。先將開關(guān)S1合向11端，S2合向22端(短接線拆掉)，把D17負(fù)載電機(jī)電樞二個(gè)插頭對(duì)調(diào)，R1置最小值，R2置300左右，R4置最大值。起動(dòng)D26被試電機(jī)，測(cè)量D17負(fù)載電機(jī)的空載電壓是否和220V電源電壓極性相反，若極性相反可把S2合向11端。調(diào)節(jié)R2為900，調(diào)節(jié)220V直流電源電壓使UUN220V，調(diào)節(jié)R1使I1IfN，保持以上值不變，逐漸減小R4阻值，電機(jī)減速直至為零，仍減小R4阻值，此時(shí)D26被試電機(jī)工作于反接制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行(第四象限)，電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示為負(fù)值；再減小R4阻值，直至D26電機(jī)的I2為I2N，測(cè)取被試電機(jī)在1、4象限內(nèi)的n、I2，共取56組數(shù)據(jù)記錄于表33中。表33 R2900UN220VIfNAI2 ( A )n ( r/min ) 注意：在電機(jī)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，要記錄兩個(gè)被試電機(jī)的電樞電流（一個(gè)是從正轉(zhuǎn)到剛停，另一個(gè)是從停止到剛反轉(zhuǎn)），并分析存在這兩個(gè)電流的原因。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，畫nf(I2)特性，見(jiàn)圖33。圖3-3 電動(dòng)及反接制動(dòng)特性3能耗制動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)電路圖同圖61中，其中R1選用磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻（03000），R2選用360電阻、（四個(gè)90電阻串聯(lián)），R3選用900/0.41A可調(diào)電阻箱，R4選用阻值2250（2個(gè)900(0.41A)并聯(lián)再與2個(gè)900串聯(lián)）。其余各量程同實(shí)驗(yàn)1。為了能獲得某一制動(dòng)電阻值時(shí)的能耗動(dòng)曲線，操作前把S1合向22端，R2置360，R1置最大值，R3置最小值，R4置300（把兩只串聯(lián)電阻調(diào)在零位，把兩只并聯(lián)電阻調(diào)在300位置），S2合向11端。起動(dòng)D17負(fù)載電機(jī)，調(diào)節(jié)電源電壓使U220V，調(diào)節(jié)R1使D26被試電機(jī)的I1IfN，調(diào)節(jié)R3使D17負(fù)載電機(jī)的I3If100mA，調(diào)節(jié)R4并先使R4阻值減小，然后逐漸增加R4阻值，使D26電機(jī)的制動(dòng)電流在I2N以內(nèi)測(cè)取I2、n，共取45組數(shù)據(jù)記錄于表64中。表34R2360IfNmAI2 ( A )n ( r/min ) 調(diào)節(jié)R2為180，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)取I2、n，共取45組數(shù)據(jù)記錄于表65中。表35R2180IfNmAI2 ( A )n ( r/min ) 畫出以上二條能耗制動(dòng)特性曲線nf（I2），見(jiàn)圖34。圖34 能耗制動(dòng)特性五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)調(diào)節(jié)串并聯(lián)電阻時(shí)，要按電流的大小而相應(yīng)調(diào)節(jié)串聯(lián)或并聯(lián)電阻，防止電阻器過(guò)流引起燒壞。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出D26電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在第一、第二、第四象限的制動(dòng)特性n=f（I2）及能耗制動(dòng)特性n=f（I2）。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1.電動(dòng)及回饋制動(dòng)特性表31 UN220VIfN0.1137 AI2 ( A )0.410.400.380.350.320.30n ( r/min ) 150715111519152315301534N和I2的擬合公式為y = -234.69x + 1605.2，R2 = 0.97553，其中有兩個(gè)點(diǎn)明顯偏離其他點(diǎn)，故舍去，由此可見(jiàn)，理想空載轉(zhuǎn)速為1605.2r/min。表32 UN220VIfN0.1137 AI2 ( A )0.3620.20370.05182-0.0833-0.207-0.3163n ( r/min ) 150215511602165017011752N和I2的擬合公式為y = -365.47x + 1627，R2 = 0.99453，電動(dòng)機(jī)由正向電動(dòng)運(yùn)行逐漸變成正向回饋制動(dòng)運(yùn)行。2.能耗制動(dòng)特性表34R2360IfN112.3mAI2 ( A )-0.412-0.3463-0.3128-0.2784-0.2441-0.21n ( r/min ) 11991001902800700601N和I2的擬合公式為y = -2959.9x - 22.581，R2 = 0.99994，能耗制動(dòng)時(shí)不接電源，理想應(yīng)該過(guò)原點(diǎn)，實(shí)際上可能存在偏差。表35R2180IfN114.2mAI2 ( A )-0.43-0.3975-0.3642-0.3322-0.2985-0.2658n ( r/min ) 650600549500449400N和I2的擬合公式為y = -1523.5x - 5.5483，R2 = 0.99998，能耗制動(dòng)時(shí)不接電源，理想應(yīng)該過(guò)原點(diǎn)，實(shí)際上可能存在偏差，相比于R2=360歐姆，當(dāng)R2=180歐姆時(shí)特性曲線更加平緩，也即制動(dòng)過(guò)程更加緩慢，通過(guò)控制制動(dòng)電阻阻值來(lái)控制制動(dòng)的快慢程度。八、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差分析1、由于長(zhǎng)時(shí)間使用，實(shí)驗(yàn)元器件的標(biāo)稱值與實(shí)際值不符，且各項(xiàng)性能都逐漸變差，所以引入了系統(tǒng)誤差；2、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速需要過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定下來(lái)，而在讀取轉(zhuǎn)速時(shí)可能轉(zhuǎn)速還沒(méi)有穩(wěn)定下來(lái)，所以引入了人為誤差；3、由于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電機(jī)轉(zhuǎn)速不夠穩(wěn)定，且線路存在電阻、雜散電感電容影響，所以引入了系統(tǒng)誤差；4、 在讀取實(shí)驗(yàn)儀器的示數(shù)時(shí)，由于是人眼讀取數(shù)據(jù)，因而存在估讀、錯(cuò)讀、漏讀等可能，所以引入了人為誤差；5、 由于實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器不夠精準(zhǔn)，示數(shù)波動(dòng)較大，所以引入了系統(tǒng)誤差；6、由于電機(jī)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間使用，各項(xiàng)性能都會(huì)變差，測(cè)量器件也會(huì)，所以引入系統(tǒng)誤差；9、 實(shí)驗(yàn)小結(jié)1、直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，勵(lì)磁回路絕不可以斷開，即絕不可以失磁，因?yàn)槿绻Т?，由于剩磁作用電機(jī)的轉(zhuǎn)速將會(huì)迅速升高，有可能引發(fā)嚴(yán)重的事故；2、 相比于R2=360歐姆，當(dāng)R2=180歐姆時(shí)特性曲線更加平緩，也即制動(dòng)過(guò)程更加緩慢，因此可以通過(guò)控制制動(dòng)電阻阻值來(lái)控制制動(dòng)的快慢程度；3、 由于電機(jī)控制步驟和注意事項(xiàng)較多，所以在做電機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該小心謹(jǐn)慎，不能夠過(guò)于急躁，避免發(fā)生事故；4、 在接通電機(jī)電源之前，一定要保證線路連接沒(méi)有問(wèn)題，勵(lì)磁回路和電樞回路都要仔細(xì)檢查一遍，這樣才能盡可能避免事故；5、 在做電機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，所以每次實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該先預(yù)習(xí)一下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理論基礎(chǔ)知識(shí)，這樣做實(shí)驗(yàn)時(shí)才能夠事半功倍；6、由于在測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，需要等待較長(zhǎng)時(shí)間，因此要有足夠的耐心，否則如果過(guò)于急躁，那么沒(méi)有等到電機(jī)穩(wěn)定下來(lái)就讀取電機(jī)轉(zhuǎn)速，會(huì)給實(shí)驗(yàn)結(jié)果引入很大的人為誤差； 十、思考題1 回饋制動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，如何判別電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在理想空載點(diǎn)?答：理想空載點(diǎn)處Ia=0，也即電樞回路電流為0時(shí)為理想空載點(diǎn)。2 直流電動(dòng)機(jī)從第一象限運(yùn)行到第二象限轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向不變，試問(wèn)電磁轉(zhuǎn)矩的方向是否也不變？為什么？答：會(huì)變?yōu)樨?fù)值，因?yàn)榇藭r(shí)電樞回路電流方向改變了，而，前兩項(xiàng)都沒(méi)有變，Ia變方向了，所以電磁轉(zhuǎn)