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汕 头 大 学 实 验 报 告
实验时间: 2012-11-24 专业: 10机电 指导教师: 陈少波 成绩: 姓名: 郭日胜 学号:2010124015 合作者: 黄振汉
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一、实验目的
1、学习直流电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、掌握用实验方法测取直电动机的工作特性和机械特性。 4、掌握直流电动机起动、调速与制动的控制方法。 5、掌握测定直流电机调速特性的方法。
6、了解直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性。
二、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1、实验设备
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
型 号 DD03 DJ23 DJ15 D31 D42 D44 D51 D41
名 称
导轨、测速发电机及转速表 校正直流测功机 直流并励电动机
直流数字电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板 三相可调电阻器
数 量 1 台 1 台 1 台 2 件 1 件 1 件 1 件 1 件 1 件
DT2234A 数字测速表
三、实验原理及步骤
1、用伏安法测直流并励电动机电枢的直流电阻（选做）
图3-1 测电枢绕组直流电阻接线图
+ 220V电枢电源
-S
AR
V
M
（1）按图3-1接线，经检查无误后接通电枢电源，并调至220V。调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法
进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U和电流I。将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表3-1中。
（2）增大R使电流分别达到0.15A和0.1A，用同样方法测取六组数据列于表3-1
并励绕组
中。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值。 3、并励电动机的工作特性和机械特性 （1）按图3-2接线。
+
励磁电源220V－
励磁绕组
Rf1A1If
If2A2
Rf2
V1
V2
IF
A4
A3Ia
S
R2
+I
220V电枢电源R1
－
2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻Rf1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，检查电机的旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 4、调速特性
（1）改变电枢端电压的调速
1）直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U=UN，I=If+Ia=0.5IN=0.6A，If＝IfN记下此时MG的IF值。
2）保持此时的IF值（即T2值）和If＝IfN不变，逐次增加R1的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia，调速过程中须保持If2值为校正值不变。
3）共取数据8-9组，记录于表3-3中。 2）改变励磁电流的调速
1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻Rf1调至零，将MG的If2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=UN，I＝0.5IN记下此时的IF值。
2）保持此时MG的IF值（T2值）和M的U＝UN不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n＝1.3nN，nN为直流并励电机DJ15的额定转速，具体数值见电机铭牌。每次测取电动机的n、If和Ia，调速过程中也须保持If2值为校正值不变。共取7－8组记录于表3－4中。
5、直流他励电动机R2=0时电动及回馈制动状态下的机械特性
R2
＋
1
V1
2S1
M
MG
V2
A2Ia
A4
R4
2'S2
1'
励磁电源
电枢电源
220V－
＋
DJ15励磁绕组
－
R1
IfA1
DJ23励磁绕组
A3
R3
按图3-3接线(1) R1、R2分别选用D44的1800Ω和180Ω阻值，R3选用D42上4 只900Ω串联共3600Ω阻值，R4 选用D42上1800Ω再加上D41上6只90Ω串联共2340Ω阻值。
6、R2=400Ω时的电动运行及反接制动状态下的机械特性
(1) 在确保断电条件下，改接图3-3，R1阻值不变，仍然选用D44的1800Ω阻值，R2用D42的900Ω与900Ω并联并用万用表调定在400Ω，R3用D44的180Ω阻值，R4用D42上1800Ω阻值加上D41上6只90Ω电阻串联共2340Ω阻值。 (2) 转速表n置正向1800r/min量程，S1合向1端，S2合向2'端( 短接线仍拆掉)，把电机MG电枢的二个插头对调，R1、R3置最小值，R2置400Ω阻值，R4置最大值。
7、能耗制动状态下的机械特性
(1) 图3-3中，R1阻值不变，仍然选用D44的1800Ω阻值，R2用D44的180Ω固定阻值，R3用D42的1800Ω可调电阻，R4阻值不变。
(2) S1合向2短接端，R1置最大值位置，R3置最小值位置，R4调定180Ω阻值，S2合向1'端。
四、实验结果与分析
1、用伏安法测直流并励电动机电枢的直流电阻。
实验中测量数据如下表：
表3-1 室温 24 ℃ 序号 U（V） I（A）
3.7 1
3.8 3.8 2.9 2
2.8 2.8 2.0 3
1.9 1.9
即电枢电阻 RarefRa
0.2
R（ 平均）（Ω） Ra11=18.5 Ra12=19 Ra13=19 Ra21=19.3
0.15 Ra22=18.67 Ra2=18.88 19.01
Ra23=18.67 Ra31=20
0.10 Ra32=19
Ra33=19
Ra3=19.33 Ra1=18.83
RarefRa
235ref235a
Ra（Ω） Raref（Ω）
=19.01*(235+75)/(235+20)
=23.11
235ref235a
=23.11Ω。
2、并励电动机的工作特性、机械特性和调速特性。 (1) 工作特性、机械特性： 测得数据如下：
表3－2 U＝UN＝ 220V If=IfN= 69.6mA If2= 99.7 mA
实 验 数 据
Ia（A）
1.14
1.06 1611 0.8 1.05
0.94 1620 0.7 0.94
0.83 1629 0.6 0.82
0.71 1640 0.5 0.72
0.61 1646 0.4 0.61
0.50 1659 0.3 0.50 87.1
0.4 1674 0.2 0.4 70.3
0.29 1690 0.1 0.3 53.2
n（r/min） 1602 IF（A）
0.86
T2（N·m） 1.16 计 算 数 据
P2（W） P1（W） η（％） Δn（％）
195.1 177.6 159.9 140.3 124.0 105.4
266.1 248.5 222.1 197.9 171.5 149.5 125.3 103.3 79.16 73.3
71.5
71.99 70.89
72.3
70.5
69.5
68.1
67.2
由此可得η＝f（Ia）及n＝f（T2）的特性曲线
7473727170
η＝f（Ia）
69686766
0170016901680167016601650164016301620161016001590
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
n＝f（T2）
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
图表分析：
(2) 改变电枢端电压的调速特性： 测得数据如下：
表3－3 If＝IfN＝ 60.4mA T2＝ 0.59N·m
Ua（V）
214
210
200
190
180
170
160
150
140
n（r/min） 1698 1608 1586 1503 1418 1341 1253 1169 1086 Ia（A）
0.54
0.53
0.53
0.52
0.53
0.53
0.53
0.53
0.53
因此得n＝f（Ua）曲线
1800160014001200100080060040020000
50
100
150
200
250
n＝f（Ua）
分析：
(3) 改变励磁电流的调速特性： 测得数据如下：
表3－4 U＝UN＝ 220 V T2＝ 0.59 N·m
n（r/min） If（mA）
1470 95.8
1504 87.0
1520 80.4
1551 77.8 0.54
1596 70.9 0.56
1620 67.9 0.57
1659 60.7 0.57
1703 59.3 0.59
Ia（A） 0.51 0.52 0.53 可得n=f（If）曲线如下图所示。
1750170016501600
n=f（If）
155015001450
0
20
40
60
80
100
120
分析：
3、直流他励电动机机械特性。
(1) R2=0时电动及回馈制动状态下的机械特性： 测得数据如下：
表3-5 UN=220V IfN= 100mA Ia（A）
0.54
0.50
0.44
0.38
0.32
0.30
0.27
0.26
0.17
n（r/min） 1644 1650 1658 1672 1679 1684 1687 1689 1706
表3-6 UN=220V IfN=100mA Ia（A）
0
-0.06 -0.12 -0.25 -0.30 -0.35 -0.45 -0.50 -0.53
n（r/min） 1733 1749 1763 1798 1815 1828 1864 1891 1900
(2) R2=400Ω时的电动运行及反接制动状态下的机械特性： 测得数据如下：
表3-7 UN=220V IfN= 100mA R2=400Ω
Ia（A）
0.31 0.33 0.35 0.41 0.46 0.49
0
0.53
0.59
0.62
0.68
0.74
0.82
0.93
n（r/min） 547 493 414 239 84.5
(3) 能耗制动状态下的机械特性： 测得数据如下：
-101.5 -302 -400.8 -612 -826.7 -1077 -1451
表3-8 R2=180Ω IfN= 100mA Ia（A）
0.85
0.75 1402
0.65 1201
0.55 1005
0.45 811.0
0.35 626
0.25 444
0.21 366
n（r/min） 1601
表3-9 R2=90Ω IfN= 100.2mA
Ia（A） n（r/min）
0.91 991
0.80
0.70
0.60
0.50 519
0.40
0.30
0.24
868.0 744.7 625.0
412.1 306.0 242.0
根据实验数据，绘制直流他励电动机运行在第一、第二、第四象限的电动和制动状态及能耗制动状态下的机械特性n=f(Ia)
25002000150010005000
-1
-0.5
-500-1000-1500-2000
0
0.5
1
1.5
R2=90Ω能耗制动状态R2=0时电动及回馈制动状态1R2=0时电动及回馈制动状态R2=400Ω时的电动运行及反接制动状态
R2=180Ω能耗制动状态
分析：
本文来源：https://www.wddqxz.cn/1c3ff4a872fe910ef12d2af90242a8956becaad3.html
2022-05-26
