实验三 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? 2．直流电动机调速原理是什么? 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、M2、n＝f(Ia)及n=f(M2)。 2．调速特性
(1)改变电枢电压调速
保持U＝UN，If＝IfN常值，M2＝常值，测取n＝f(Ua)。 (2)改变励磁电流调速
保持U＝UN，M2＝常值，R1＝0，测取n＝f(If)。 (3)观察能耗制动过程
四、实验线路及操作步骤
1. 并励电动机的工作特性和机械特性
实验线路如图1—5所示。电机选用D17直流并励电动机，测功机(请阅测功机使用说明)作为电动机负载。按照实验一方法起动直流并励电动机，其转向从测功机端观察为逆时针方向。 (把电枢电阻调到最大， 电阻调到最小)
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将电动机电枢调节电阻Rl调至零，同时调节直流电源调压旋钮、测功机的加载旋钮和电动机的磁场调节电阻Rf，调到其电机的额定值U＝UN，I＝IN，n＝nN，其励磁电流即为额定励磁电流IfN，在保持U=UN和I＝IfN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即将测功机的加载旋钮逆时针转动直至零。测取电动机输入电流I、转速n和测功机的转矩M，共取6—7组数据，记录于表1—6中。
表1－6 U＝UN＝ V，If＝IfN＝ A， Ra＝ Ω
实验数据计算数据I（A） n（r/min） M2 (N.m) Ia (A) P2 (W) η (%) 出。
2．调速特性
(1) 改变电枢端电压的调速
直流电动机起动后，将电阻Rl调至零，同时调节负载(测功机)、直流电源及
上表中Ra对应于环境温度0℃时电动机电枢回路的总电阻，可由实验室给
电阻Rf使U＝UN、 If＝IfN、M2＝0.5 N·m，保持此时的M2的数值和If＝IfN，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，Rl从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua、转速n和输入电流I, 共取5—6组数据，记录于表1—7中。
表1－7 If=IfN= A, M2=0.5 N·m
Ua (V) n (r/min) I (A) Ia (A)
(2) 改变励磁电流的调速
直流电动机起动后，将电阻Rl和电阻Rf调至零，同时调节直流调压旋钮和测功机加载旋钮，使电动机U＝UN， If＝IfN ，M2=0.5N·m，保持此时的M2数值和U＝UN的值，逐次增加磁场电阻Rf，直至n＝1.3nN，每次测取电动机的n、If和I，共取5—6组数据，记录于表1—8中。
表1－8 U=UN= V, M2=0.5 N·m
n (r/min) If (A) I (A) Ia (A)
(3)能耗制动
为了实验方便，DTSZ电机拖动实验系统配有继电接触控制实验箱，编号为
DT31、DT32。接线图如图1—6所示。图中DT21作为能耗制动电阻RL接到继电接触回路中。电动机电枢的两个端分别接到A+、A一接线柱。起动电阻Rl接到C十、C一两接线柱。并励绕阻与磁场调节电阻Rf串联后接到F+、F一两接线柱。直流电源接入L十、L—两接线柱。实验时，先按下直流电源的接通按钮，由图1—6可见，并励绕阻接入电源，由于接触器常开触头1C断开，电枢无电流，电动机不能起动，按下“起动”按钮，接触器1C工作，其常开触头闭合，常闭触头断开，电枢接入电源，电动机开始起动。起动后，若按下“制动”按钮，电枢脱开电源经制动电阻RL和常闭触头1C闭合，电机进入能耗制动。在不接制动电阻RL情况下，若按下“制动”按钮，由于电枢开路，电机处于自由停机。选择不同RL的阻值，重复实验，观察对停机时间的影响。
五、 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 旋钮调到零，否则电机起动时，测功机会受到冲击。
六、实验报告
1. 由表1—6计算出Ia、P2和η，并绘出n、M、n＝f(Ia)及n＝f(M2)的特性曲线。
电动机输出功率： P2＝0.105?n?M2
式中输出转矩M2的单位为N?M，转速n的单位为r／min。 电动机输入功率： P1＝U?I 电动机效率： η＝
P2×100％ P1 电动机电枢电流： Ia＝I—IfN 由工作特性求出转速变化率： Δn＝
n0?nN×l00％ nN2. 绘出并励电动机调速特性曲线n＝f(U)和n＝f(If)。
3. 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。
4. 能耗制动时间与制动电阻RL的阻值有什么关系?为什么?该制动方法有什么缺点?
七、思考题
1．并励电动机的速率特性n=f(Ia)为什么是略微下降?是否出现上翘现象? 为什么?上翘的速率特性对电动机运行有何影响?
2．当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电动机转速降低?
3．当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么?
4．并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”?为什么？
实验注意事项
（1） 电源接通的顺序：在新实验装置上， 有多层开关。 应严格按照主电源、显示、直
流电源的开关顺序打开开关；
（2） 要首先记录铭牌数据， 计算有关数据（如额定转矩值，1.3 nN）；
（3） 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； （4） 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； （5） 起动完毕， 调节电阻值到额定状态， 记录额定状态下的励磁电流（额定励磁电流）； （6） 转矩表反应速度缓慢， 在实验过程中调节负载要慢。
（7） 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；
（8） 作“机械特性测试中”， 负载的最大调节范围为0～1.2N·m; 额定点必测。 （9） 作“调电枢端电压调速”实验， 电枢两端电压调节范围为202～220V；额定点必测。 （10） 作“调励磁电流调速”实验， 励磁电流的调节范围为45～84mA；额定点必测。