實(shí)驗(yàn)二 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)

1、實(shí)驗(yàn)二 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.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。2.掌握直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。二.預(yù)習(xí)要點(diǎn)1.什么是直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性？2.直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理是什么？三.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1.工作特性和機(jī)械特性保持U=UN 和If =IfN 不變，測(cè)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(cè)取n=f(Ua)。(2)改變勵(lì)磁電流調(diào)速保持U=UN，T2 =常數(shù)，R1 =0，測(cè)取n=f(If)。(3)觀(guān)察能耗制動(dòng)過(guò)程四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1NMEL系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主控制屏。2電

2、機(jī)導(dǎo)軌及渦流測(cè)功機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)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(lì)電動(dòng)機(jī)。M03 (UN=220v，IN=1.1A，nN=1600)6波形測(cè)試及開(kāi)關(guān)板（NMEL-05）。7三相可調(diào)電阻900（MEL-03）。五實(shí)驗(yàn)方法1并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。實(shí)驗(yàn)線(xiàn)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(chǎng)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(cè)功機(jī)IS：渦流測(cè)功機(jī)勵(lì)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(cè)功機(jī)與NMEL-13是否相連，將NMEL-13“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開(kāi)關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時(shí)針旋到底，打開(kāi)船形開(kāi)關(guān)，按實(shí)驗(yàn)一方法起動(dòng)直流電源，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并調(diào)整電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，使電機(jī)正轉(zhuǎn)。b直流電機(jī)正常起動(dòng)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(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf和“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此時(shí)直流電機(jī)的勵(lì)磁電流If=IfN（額定勵(lì)磁電流）。c保持U=UN，If=IfN不變的條件下，逐

4、次減小電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，即逆時(shí)針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，測(cè)取電動(dòng)機(jī)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(dòng)機(jī)效率和電動(dòng)機(jī)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(dòng)直流電機(jī)后，將電阻R1調(diào)至零，并同時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)載，電樞電壓和磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf，使電機(jī)的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，記錄此時(shí)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(cè)取電動(dòng)機(jī)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(lì)磁電流的調(diào)速a直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，將電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場(chǎng)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(shè)定”電位器，使電動(dòng)機(jī)的U=UN，Ia=0.5IN，記錄此時(shí)的T2= N

7、.mb保持T2和U=UN不變，逐次增加磁場(chǎng)電阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次測(cè)取電動(dòng)機(jī)的n、If和Ia，共取7-8組數(shù)據(jù)填寫(xiě)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(dòng)按圖1一7接線(xiàn)U1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源R1、Rf：直流電機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場(chǎng)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(kāi)關(guān)（MEL-05）a將開(kāi)關(guān)S合向“1”端，R1調(diào)至最大，Rf調(diào)至最小，起動(dòng)直流電機(jī)。b運(yùn)行正常后，從電機(jī)電樞的一端撥出一根導(dǎo)線(xiàn)，使電樞開(kāi)路，電機(jī)處于自由停機(jī)，記錄停機(jī)時(shí)間。小RL：2.8s ,2.9, 2.8s 大RL：3.2s ,3.1s, 3.3sc重復(fù)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，把S合向“2”端記錄停機(jī)時(shí)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(guān)察對(duì)停機(jī)時(shí)間的影響。六實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.由表1-8計(jì)算出 P2和，并繪出n、T2、=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲線(xiàn)。電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)輸入功率P1=UI電動(dòng)機(jī)效率=×100電動(dòng)機(jī)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(xiàn)見(jiàn)表格后2. 繪出并勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性曲線(xiàn)n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)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(diǎn)。答：特性曲線(xiàn)圖見(jiàn)表格后。改變電樞端電壓的調(diào)速時(shí)，由公式Tem=CTIa可知，T與If不變時(shí)，Tem與均不變，故Ia也不變，于此可知Ia在實(shí)驗(yàn)中幾乎不變 改變勵(lì)磁電流的調(diào)速時(shí)，由公式Tem=CTIa可知，T不變時(shí)，Tem不變，與

10、If成正相關(guān)，因此可知Ia與If成反相關(guān)，當(dāng)勵(lì)磁電流減小時(shí)，Ia會(huì)增加。 2種調(diào)速方法的優(yōu)缺點(diǎn)：改變電樞端電壓調(diào)速：可以連續(xù)平滑的無(wú)極調(diào)速，機(jī)械特性硬，對(duì)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(hù)要求高。  改變勵(lì)磁電流調(diào)速：在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，因磁通減小，導(dǎo)致電樞電流Ia增大，電機(jī)效率降低， 而且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱，故弱磁調(diào)速適合恒功率場(chǎng)合。弱磁調(diào)速可以連續(xù)平滑調(diào)速，改變勵(lì)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(jī)械強(qiáng)度與換向能力的限制。 3能耗制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)電阻RL的阻值有什么關(guān)系？為什么？該制動(dòng)方法

11、有什么缺點(diǎn)？答：由上面數(shù)據(jù)可以看出，電阻越小，制動(dòng)電流越大，制動(dòng)時(shí)間越短； 反之，電阻越大，制動(dòng)電流越小，制動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)； 能耗制動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)脫離電源之后，在定子繞組上加一個(gè)直流電壓，即通入直流電流，產(chǎn)生一靜止磁場(chǎng)，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場(chǎng)的作用達(dá)到制動(dòng)的目的。 能耗制動(dòng)的缺點(diǎn)有：在制動(dòng)過(guò)程中，隨著轉(zhuǎn)速下降，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨之減小，制動(dòng)效果變差，電機(jī)易發(fā)熱。七思考題1. 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的速率特性n=f(Ia)為什么是略微下降？是否會(huì)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：由n=U/Ce-RaT/CeCT=n0-T，為一條下垂的斜線(xiàn)，由于直流電動(dòng)機(jī)中的 Ra<< CeCT, 故很小，只是略微下降。當(dāng)Ia增加時(shí)，由于電樞反應(yīng)表現(xiàn)為去磁效應(yīng)，導(dǎo)致的減小，E=Cen知，n會(huì)增加，故可能出現(xiàn)上翹現(xiàn)象。2. 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)M和If不變時(shí)，由E=Cen知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)下降 3. 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：當(dāng)M