實驗二 直流并勵電動機

1、實驗二 直流并勵電動機一.實驗目的1.掌握用實驗方法測取直流并勵電動機的工作特性和機械特性。2.掌握直流并勵電動機的調(diào)速方法。二.預習要點1.什么是直流電動機的工作特性和機械特性？2.直流電動機調(diào)速原理是什么？三.實驗項目1.工作特性和機械特性保持U=UN 和If =IfN 不變，測取n、T2 、n=f(Ia)及n=f(T2)。2.調(diào)速特性(1)改變電樞電壓調(diào)速保持U=UN 、If=IfN =常數(shù)，T2 =常數(shù)，測取n=f(Ua)。(2)改變勵磁電流調(diào)速保持U=UN，T2 =常數(shù)，R1 =0，測取n=f(If)。(3)觀察能耗制動過程四實驗設備及儀器1NMEL系列電機教學實驗臺的主控制屏。2電

2、機導軌及渦流測功機、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量（NMEL-13）。3可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（含直流電壓、電流、毫安表）4直流電壓、毫安、安培表（NMEL-06）。5直流并勵電動機。M03 (UN=220v，IN=1.1A，nN=1600)6波形測試及開關(guān)板（NMEL-05）。7三相可調(diào)電阻900（MEL-03）。五實驗方法1并勵電動機的工作特性和機械特性。實驗線路如圖1-6所示U1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源R1、Rf：電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻，位于NMEL-09。mA、A、V2：直流毫安、電流、電壓表（NMEL-06）G：渦流測功機IS：渦流測功機勵磁電流調(diào)節(jié)，位于NMEL-13。a將R1調(diào)至最大，Rf調(diào)至最小，毫安表

3、量程為200mA，電流表量程為2A檔，電壓表量程為300V檔，檢查渦流測功機與NMEL-13是否相連，將NMEL-13“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設定”電位器逆時針旋到底，打開船形開關(guān)，按實驗一方法起動直流電源，使電機旋轉(zhuǎn)，并調(diào)整電機的旋轉(zhuǎn)方向，使電機正轉(zhuǎn)。b直流電機正常起動后，將電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至零，調(diào)節(jié)直流可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出至220V，再分別調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻Rf和“轉(zhuǎn)矩設定”電位器，使電動機達到額定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此時直流電機的勵磁電流If=IfN（額定勵磁電流）。c保持U=UN，If=IfN不變的條件下，逐

4、次減小電動機的負載，即逆時針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設定”電位器，測取電動機電樞電流Ia、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2，共取數(shù)據(jù)7-8組填入表1-8中。表 UUN 221 V If=IfN= 56.1 mA If2= 1.1 A 實驗數(shù)據(jù)Ia（A）1.1421.0150.9060.8010.6960.5000.296n（r/min）1619161916391659168017221784IF（A）56.256.056.156.256.256.256.5T2（N·m）0.690.650.560.470.380.290.13計算數(shù)據(jù)P2（W）117.297110.49796.37381.87267.03252.4

5、3424.351P1（W）264.780256.603212.624189.419166.214122.89877.814（）44.343.145.343.240.3 42.731.3n（） 5.71. 轉(zhuǎn)速和輸出功率2. 轉(zhuǎn)矩和輸出功率3. 電動機效率和電動機電樞輸入電流=f(Ia)4. n=f(T2)2調(diào)速特性（1）改變電樞端電壓的調(diào)速a按上述方法起動直流電機后，將電阻R1調(diào)至零，并同時調(diào)節(jié)負載，電樞電壓和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf，使電機的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，記錄此時的T2= N.mb保持T2不變，If=IfN不變，逐次增加R1的阻值，即降低電樞兩端的電壓Ua，R1從零調(diào)至最

6、大值，每次測取電動機的端電壓Ua，轉(zhuǎn)速n和電樞電流Ia，共取7-8組數(shù)據(jù)填入表1-9中。表1-9 If=IfN= 56.2mA ,T2=0.26 N.mUa（V）221216209202194186179172n（r/min）17161664160015391461138813221258Ia（A）0.5620.5740.5860.6020.6200.6410.6630.6851. n=f(Ua)（2）改變勵磁電流的調(diào)速a直流電動機起動后，將電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)至零，調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源的輸出為220V，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設定”電位器，使電動機的U=UN，Ia=0.5IN，記錄此時的T2= N

7、.mb保持T2和U=UN不變，逐次增加磁場電阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次測取電動機的n、If和Ia，共取7-8組數(shù)據(jù)填寫入表1-10中。表1-10 U=UN=220V，T2= 0.45 N.mn（r/min）13601389143414821558161917331813If（mA）99.788.878.771.261.956.147.643.1Ia（A）0.5550.5640.5730.5820.6000.6110.6340.6551. n=f(If)(3)能耗制動按圖1一7接線U1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源R1、Rf：直流電機電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻（MEL-09）RL：采用MEL-03

8、中兩只900電阻并聯(lián)。S：雙刀雙擲開關(guān)（MEL-05）a將開關(guān)S合向“1”端，R1調(diào)至最大，Rf調(diào)至最小，起動直流電機。b運行正常后，從電機電樞的一端撥出一根導線，使電樞開路，電機處于自由停機，記錄停機時間。小RL：2.8s ,2.9, 2.8s 大RL：3.2s ,3.1s, 3.3sc重復起動電動機，待運轉(zhuǎn)正常后，把S合向“2”端記錄停機時間。小RL：0.7s ,0.7 s, 0.8s 大RL：1.9s ,2.2s, 2.3sd選擇不同RL阻值，觀察對停機時間的影響。六實驗報告1.由表1-8計算出 P2和，并繪出n、T2、=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲線。電動機輸出功率P2=0.10

9、5nT2式中輸出轉(zhuǎn)矩T2 的單位為N·m，轉(zhuǎn)速n的單位為rmin。電動機輸入功率P1=UI電動機效率=×100電動機輸入電流I =Ia +IfN由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率：n= ×100特性曲線見表格后2. 繪出并勵電動機調(diào)速特性曲線n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒轉(zhuǎn)矩負載時兩種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點。答：特性曲線圖見表格后。改變電樞端電壓的調(diào)速時，由公式Tem=CTIa可知，T與If不變時，Tem與均不變，故Ia也不變，于此可知Ia在實驗中幾乎不變 改變勵磁電流的調(diào)速時，由公式Tem=CTIa可知，T不變時，Tem不變，與

10、If成正相關(guān)，因此可知Ia與If成反相關(guān)，當勵磁電流減小時，Ia會增加。 2種調(diào)速方法的優(yōu)缺點：改變電樞端電壓調(diào)速：可以連續(xù)平滑的無極調(diào)速，機械特性硬，對于輕載與重載具有明顯的 調(diào)速效果。但轉(zhuǎn)速只能從額定轉(zhuǎn)速往下調(diào)，初投資大，維護要求高。  改變勵磁電流調(diào)速：在恒轉(zhuǎn)矩負載時，因磁通減小，導致電樞電流Ia增大，電機效率降低， 而且長時間運行會導致電機發(fā)熱，故弱磁調(diào)速適合恒功率場合。弱磁調(diào)速可以連續(xù)平滑調(diào)速，改變勵磁電流控制方便，但轉(zhuǎn)速只能從額定轉(zhuǎn)速往上調(diào)，最高轉(zhuǎn)速受機械強度與換向能力的限制。 3能耗制動時間與制動電阻RL的阻值有什么關(guān)系？為什么？該制動方法

11、有什么缺點？答：由上面數(shù)據(jù)可以看出，電阻越小，制動電流越大，制動時間越短； 反之，電阻越大，制動電流越小，制動時間越長； 能耗制動，在電動機脫離電源之后，在定子繞組上加一個直流電壓，即通入直流電流，產(chǎn)生一靜止磁場，利用轉(zhuǎn)子感應電流與靜止磁場的作用達到制動的目的。 能耗制動的缺點有：在制動過程中，隨著轉(zhuǎn)速下降，制動轉(zhuǎn)矩隨之減小，制動效果變差，電機易發(fā)熱。七思考題1. 并勵電動機的速率特性n=f(Ia)為什么是略微下降？是否會出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對電動機運行有何影響？ 答：由n=U/Ce-RaT/CeCT=n0-T，為一條下垂的斜線，由于直流電動機中的 Ra<< CeCT, 故很小，只是略微下降。當Ia增加時，由于電樞反應表現(xiàn)為去磁效應，導致的減小，E=Cen知，n會增加，故可能出現(xiàn)上翹現(xiàn)象。2. 當電動機的負載轉(zhuǎn)矩和勵磁電流不變時，減小電樞端壓，為什么會引起電動機轉(zhuǎn)速降低？ 答：當M和If不變時，由E=Cen知，電動機轉(zhuǎn)速會下降 3. 當電動機的負載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么？答：當M