他励直流电动机的机械特性.doc
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他励直流电动机的机械特性
一、实验目的
了解和测定他励直流电动机在各种运转状态的机械特性
二、预习要点
1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？
2、他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？
他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？
3、他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。
三、实验项目
1、电动及回馈制动状态下的机械特性
2、电动及反接制动状态下的机械特性
3、能耗制动状态下的机械特性
四、实验方法
1、实验设备
序号
型号
名称
数量
1
DD03
导轨、测速发电机及转速表
1件
2
DJ15
直流并励电动机
1件
3
DJ23
校正直流测功机
1件
4
D31
直流电压、毫安、安培表
2件
5
D41
三相可调电阻器
1件
6
D42
三相可调电阻器
1件
7
D44
可调电阻器、电容器
1件
8
D51
波形测试及开关板
1件
2、屏上挂件排列顺序
D51、D31、D42、D41、D31、D44
按图1接线，图中M用编号为DJ15的直流并励电动机（接成他励方式），MG用编号为DJ23的校正直流测功机，直流电压表V1、V2的量程为1000V，直流电流表A1、A3的量程为200mA，A2、A4的量程为5A。
R1、R2、R3、及R4依不同的实验而选不同的阻值。
3、R2=0时电动及回馈制动状态下的机械特性
图1他励直流电动机机械特性测定的实验接线图
（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。
（2）R1阻值置最小位置，R2、R3及R4阻值置最大位置，转速表置正向1800r/min量程。
开关S1、S2选用D51挂箱上的对应开关，并将S1合向1电源端，S2合向2'短接端。
（3）开机时需检查控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“开”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查R2阻值确在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机M起动运转。
调节“电枢电源”电压为220V；调节R2阻值至零位置，调节R3阻值，使电流表A3为100mA。
（4）调节电动机M的磁场调节电阻R1阻值，和电机MG的负载电阻R4阻值（先调节D42上1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接）。
使电动机M的n=nN=1600r/min，IN=If+Ia=1.2A。
此时他励直流电动机的励磁电流If为额定励磁电流IfN。
保持U=UN=220V，If=IfN，A3表为100mA。
增大R4阻值，直至空载（拆掉开关S2的2'上的短接线），测取电动机M在额定负载至空载范围的n、Ia，共取8-9组数据记录于表1中。
（5）在确定S2上短接线仍拆掉的情况下，把R4调至零值位置（其中D42上1800Ω阻值调至零值后用导线短接），再减小R3阻值，使MG的空载电压与电枢电源电压值接近相等（在开关S2两端测），并且极性相同，把开关S2合向1'端。
（6）保持电枢电源电压U=UN=220V，If=IfN，调节R3阻值，使阻值增加，电动机转速升高，当A2表的电流值为0A时，此时电动机转速为理想空载转速（此时转速表量程应打向正向3600r/min档），继续增加R3阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至转速约为1900r/min，测取M的n、Ia。
共取8～9组数据记录于表2中。
（7）停机（先关断“电枢电源”开关，再关断“励磁电源”开关，并将开关S2合向到2'端）。
表1UN=220VIfN=mA
Ia（A）
n（r/min）
表2UN=220VIfN=mA
Ia（A）
n（r/min）
3、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1，R1阻值不变，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。
（3）先接通“励磁电源”，再接通“电枢电源”，使电动机M起动运转，在S2两端测量测功机MG的空载电压是否和“电枢电源”的电压极性相反，若极性相反，检查R4阻值确在最大位置时可把S2合向1'端。
（4）保持电动机的“电枢电源”电压U=UN=220V，If=IfN不变，逐渐减小R4阻值（先减小D44上1800Ω阻值，调至零值后用导线短接），使电机减速直至为零。
把转速表的正、反开关打在反向位置，继续减小R4阻值，使电动机进入“反向”旋转，转速在反方向上逐渐上升，此时电动机工作于电势反接制动状态运行，直至电动机M的Ia=IaN，测取电动机在1、4象限的n、Ia共取12～13组数据记录于表3中。
（5）停机（必须记住先关断“电枢电源”而后关断“励磁电源”的次序，并随手将S2合向到2'端）。
表3UN=220VIfN=mAR2=400Ω
Ia（A）
n（r/min）
4、能耗制动状态下的机械特性
（1）图1中，R1阻值不变，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置最大位置，R3置最小值位置，R4调定180Ω阻值，S2合向1'端。
（3）先接通“励磁电源”，再接通“电枢电源”，使校正直流测功机MG起动运转，调节“电枢电源”电压为220V，调节R1使电动机M的If=IfN，调节R3使电机MG励磁电流为100mA，先减少R4阻值使电机M的能耗制动电流Ia=0.8IaN,然后逐次增加R4阻值，其间测取M的Ia、n共取8-9组数据记录于表4中。
（4）把R2调定在90Ω阻值，重复上述实验操作步骤
（2）、（3），测取M的Ia、n共取5-7组数据记录于表5中。
表4R2=180ΩIfN=mA
Ia（A）
n（r/min）
表5R2=90ΩIfN=mA
Ia（A）
n（r/min）
五、实验报告
根据实验数据，绘制他励直流电动机运行在第一、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）（在同一座标系中绘出）。
当忽略不变损耗时，可近似认为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转矩T=CMΦIa，他励电动机在磁通Φ不变的情况下，其机械特性可以由曲线n＝f（Ia）来描述。
六、思考题
1、回馈制动实验中，如何判别电动机运行在理想空载点？
2、直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变？
为什么？
3、直流电动机从第一象限运行到第四象限，其转向反了，而电磁转矩方向不变，为什么？
作为负载的MG，从第一象限到第四象限其电磁转矩方向是否改变？
为什么？
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