電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱：電機(jī)學(xué) 指導(dǎo)老師：史涔溦 成績(jī)：_實(shí)驗(yàn)名稱：直流電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 同組學(xué)生姓名：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得 實(shí)驗(yàn)一 直流電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、進(jìn)行電機(jī)實(shí)驗(yàn)安全教育和明確實(shí)驗(yàn)的基本要求2、認(rèn)識(shí)在直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)中所用的電機(jī)、儀表、變阻器等組件3、學(xué)習(xí)直流電動(dòng)機(jī)的接線、起動(dòng)、改變電機(jī)轉(zhuǎn)向以及調(diào)速的方法4、掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)取直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性5、掌握直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法6、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2、和原理1、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)實(shí)驗(yàn)2、改變并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)3、測(cè)取并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性4、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法三、主要儀器設(shè)備1、直流電源（220V，3A，可調(diào)）2、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)3、負(fù)載：測(cè)功機(jī)。與被測(cè)電動(dòng)機(jī)同軸相連。4、調(diào)節(jié)電阻。電樞調(diào)節(jié)電阻選取0-90歐，磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻選取03000歐。5、直流電壓電流表。電壓表為直流250V，電樞回路電流表量程2.5A，勵(lì)磁回路電流表量程200mA。四、操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟（1）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)實(shí)驗(yàn)接線圖：實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先將電樞回路電阻調(diào)節(jié)到最大，因?yàn)槠饎?dòng)初n=0，而端電壓為額定值，如果電樞回路電阻過小那么會(huì)因電流過大而燒壞電機(jī)。其次

3、應(yīng)該Rf調(diào)節(jié)到最小，因?yàn)楫?dāng)電樞電流和電動(dòng)勢(shì)一定時(shí)，磁通量和轉(zhuǎn)速是成反比的 ，如果磁場(chǎng)太弱，那么會(huì)造成很大的轉(zhuǎn)速，從而造成危險(xiǎn)。調(diào)節(jié)電源電壓，緩緩啟動(dòng)電機(jī)，觀察電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否符合負(fù)載的加載方向。最后逐步減小R1，實(shí)現(xiàn)分級(jí)起動(dòng)，直到完全切除R1.注意每次起動(dòng)前，將測(cè)功機(jī)加載旋鈕置0。實(shí)驗(yàn)完成后，將電壓和測(cè)功機(jī)加載旋鈕置0。（2）改變并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)改變轉(zhuǎn)向，即改變導(dǎo)體的受力方向，則改變電樞電流或者磁場(chǎng)的方向都可以實(shí)現(xiàn)。因此對(duì)調(diào)勵(lì)磁繞組或者電樞繞組的極性即可。重新起動(dòng)，觀察轉(zhuǎn)向。（3）測(cè)量并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性1、完全起動(dòng)電機(jī)并獲取穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，使得R1=02、將電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)到額定

4、狀態(tài)，調(diào)節(jié)電源電壓測(cè)功機(jī)加載旋鈕及磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf，至額定狀態(tài) ：U=UN ，I=IN ，n=nN ，記下此時(shí)的If ，即IfN。3、保持 U=UN ，If=IfN 不變 ，調(diào)測(cè)功機(jī)加載旋鈕，逐漸減小電動(dòng)機(jī)負(fù)載至最小，測(cè)I、n、T2。（4）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性1、改變電樞電壓調(diào)速 1) 按操作1起動(dòng)后，切除電樞調(diào)節(jié)電阻R1（R1=0）2) 調(diào)節(jié)電源電壓、測(cè)功機(jī)加載旋鈕及磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf，使U=UN ，T2=500mN.m ， If=IfN 3）保持T2=500mN.m ， If=IfN不變 ，從零開始逐漸增加R1 至最大值，從而逐漸降低電樞端電壓Ua，每次測(cè) Ua、n、I。2、改變勵(lì)磁電流

5、調(diào)速1) 按操作1起動(dòng)后，切除電樞調(diào)節(jié)電阻R1（R1=0)和磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf;2) 調(diào)節(jié)電源電壓、測(cè)功機(jī)加載旋鈕,使U=UN ，T2=500mN.m3）保持U=UN ，T2=500mN.m，不變 ，從零開始逐漸增加Rf，從而逐漸減小勵(lì)磁電流，直至n=1.2nN，每次測(cè) If、n、I。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理首先閱讀并記錄直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)：UN=220V，nN=1600r/min，IfN<0.16A，IN=1.1A，PN=185W。（1）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng).實(shí)驗(yàn)過程記錄：空載起動(dòng)時(shí)，首先使Ra調(diào)最大，Rf調(diào)最小。再調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0。起動(dòng)后將Ra逐步調(diào)節(jié)為0，同時(shí)增大電壓，使之達(dá)到額定電壓

6、，并且微調(diào)Rf使轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值。最終測(cè)得數(shù)據(jù)：n=1600r/minI=0.211AIf=97.6mAU=220V注意到在做完實(shí)驗(yàn)后，將測(cè)功機(jī)加載旋鈕置0(調(diào)節(jié)到最左)后，其讀數(shù)仍顯示為-0.03Nm（2）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)實(shí)驗(yàn)過程記錄： 在實(shí)驗(yàn)過程中，檢查起動(dòng)時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速是否和測(cè)功機(jī)標(biāo)定方向相同，如果不同，那么需要停機(jī)，調(diào)換電樞或者勵(lì)磁繞組極性后，再次起動(dòng)。（3）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性U=UN=220V，If=IfN=81.4mA，Ra=20歐轉(zhuǎn)速特性：n與T2的關(guān)系曲線：（用不同曲線的擬合結(jié)果）轉(zhuǎn)矩特性：效率特性：（4）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性1、改變電樞端電壓調(diào)速If=I

7、fN=81.4mA , T2=500mNm端電壓Ua（V）220206191181172160轉(zhuǎn)速n（r/min）162015161396131712461156輸入電流I（A）0.660.670.670.670.670.66電樞電流Ia（A）0.57860.58860.58860.58860.58860.5786曲線的繪制：2、改變勵(lì)磁電流的調(diào)速U=UN=220V，T2=500mNm轉(zhuǎn)速n（r/min）15201572160216251661169617281755勵(lì)磁回路電流（mA）101.987.582.078.173.369.566.564.2輸入電流I（A）0.650.650.660

8、.660.680.680.690.70電樞電流Ia（A）0.56860.56860.57860.57860.59860.59860.60860.6186曲線的繪制：六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、在并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，保持電樞兩端電壓不變，勵(lì)磁電流不變，觀察輸入電流I，轉(zhuǎn)速n和輸出轉(zhuǎn)矩T2隨著P2的變化。也就是測(cè)定轉(zhuǎn)速特性、轉(zhuǎn)矩特性和效率特性曲線。1）轉(zhuǎn)速特性分析：從公式上可以看出，當(dāng)T2變小時(shí)，由于，而Tem和T2呈現(xiàn)正相關(guān)，所以當(dāng)Tem減小，Ia減小，因此n增大。由于勵(lì)磁電流不變，因此總輸入電流減小。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)的曲線也恰好符合這個(gè)規(guī)律。并且還可以得出轉(zhuǎn)速變化率為7.8

9、75%。2）轉(zhuǎn)矩特性分析：由于當(dāng)P2增大時(shí)，n略有下降，事實(shí)上得到的曲線應(yīng)略向上彎曲，實(shí)驗(yàn)所得的圖像在這一點(diǎn)上體現(xiàn)得不是特別明顯，僅僅是最后的兩個(gè)點(diǎn)略從擬合直線上移。3）效率特性分析：效率特性指的是U=UN，If=IfN保持不變時(shí)，效率與P2的關(guān)系曲線。效率的計(jì)算為P2與P1之比，而P1的計(jì)算公式為P1=UI。呈現(xiàn)出先急劇上升后趨于平緩略有下降的趨勢(shì)。另，由于效率特性難以用多項(xiàng)式函數(shù)或指數(shù)函數(shù)表示，故在excel擬合的時(shí)候選用了“移動(dòng)平均法”，配合上平滑連接的曲線，大致表示出效率特性的走向規(guī)律。2、改變電樞電壓調(diào)速根據(jù)公式，降低電樞電壓后，轉(zhuǎn)速將下降，且符合線性關(guān)系3、改變勵(lì)磁電流調(diào)速：保持電

10、樞電壓和負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，且使得R1=0，降低磁通密度，那么會(huì)使得轉(zhuǎn)速上升，并且上升速度較快。七、思考題p12:1、試說明電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電阻R1和磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf應(yīng)調(diào)節(jié)到什么位置，為什么？答：?jiǎn)?dòng)電阻R1應(yīng)該調(diào)到最大，Rf應(yīng)調(diào)節(jié)到最小。因?yàn)槿绻鸕f過大，那么磁場(chǎng)強(qiáng)度變小，可能會(huì)使得電機(jī)一下子加速到十分高的速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過額定轉(zhuǎn)速，可能會(huì)對(duì)機(jī)械本身和操作者都造成傷害。而啟動(dòng)電阻調(diào)到最大是因?yàn)橐婚_始由于轉(zhuǎn)速很小，電動(dòng)勢(shì)很小，如果僅僅靠著20歐姆的電樞電阻，一下子加上220V左右的電網(wǎng)電壓，那么會(huì)使得電樞回路電流過大，從而造成危險(xiǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，逐漸減小Ra，逐級(jí)啟動(dòng)。2、增大電樞回路的調(diào)節(jié)電阻

11、，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是如何變化的？增大勵(lì)磁回路的調(diào)節(jié)電阻，轉(zhuǎn)速又如何變化？答：電樞回路的電阻增大，如電樞電流瞬間保持不變，那么加在電樞兩端的電壓變大，會(huì)使得轉(zhuǎn)速提升。增大勵(lì)磁回路的調(diào)節(jié)電阻，轉(zhuǎn)速也會(huì)提升。3、用什么方法可以改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？答：可以將電樞回路或勵(lì)磁回路反接4、為什么要求直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)回路的接線要牢靠？答：如果沒有接牢，接觸電阻增加，那么相當(dāng)于增加了勵(lì)磁回路的電阻，導(dǎo)致磁通量變小，轉(zhuǎn)速大大高于期望值。p215、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性為什么會(huì)略微下降？是否出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有何影響？答：根據(jù)公式，當(dāng)U不變時(shí)，隨著Ia的增大，n自然會(huì)略略下降，只不過Ra通

12、常較小，因而斜率不大。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)不會(huì)出現(xiàn)上翹現(xiàn)象，因?yàn)镽a不會(huì)為負(fù)值。上翹的速率特性的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電樞電流增大，轉(zhuǎn)速升高，那么在工作時(shí)的轉(zhuǎn)速將超過空載轉(zhuǎn)速，而空載轉(zhuǎn)速一般已經(jīng)高于額定值，因此是不合理的。6、當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流不變時(shí)，減小電樞端壓，為什么會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低？答：當(dāng)電樞電壓減小時(shí)，轉(zhuǎn)速瞬時(shí)保持不變，此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速反方向，輸入功率小于0，實(shí)際上電機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)。之后電機(jī)工作點(diǎn)沿著降壓后的機(jī)械特性曲線下降，直到電磁轉(zhuǎn)矩和外加轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩的和平衡。因此轉(zhuǎn)速會(huì)不斷降低，直到達(dá)到新的平衡點(diǎn)。7、當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時(shí)，減小勵(lì)磁電流會(huì)引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么？答：減小勵(lì)磁電流，那么磁通量減小，在其他物理量不變的情況下，磁通量和轉(zhuǎn)速成反比。8、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載運(yùn)行中，當(dāng)磁場(chǎng)回路斷線時(shí)是否一定會(huì)出現(xiàn)飛速？為什么？答：是。除了出現(xiàn)飛速，還會(huì)因?yàn)殡姌须娏鬟^大而造成電樞燒壞等現(xiàn)象發(fā)生。9、實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)答：本次實(shí)驗(yàn)是電機(jī)學(xué)課程的第一次實(shí)驗(yàn)，且和之前大二階段的電路電子實(shí)驗(yàn)不同，強(qiáng)調(diào)兩個(gè)人的配合以及分工協(xié)作能力。由于電源輸出部分本身有一個(gè)輸出電壓和輸出電流的顯示表，即D