电机学实验一 并励直流电动机
直流他励电动机实验报告
直流他励电动机实验报告电机学实验报告——直流他励电动机实验姓名：张春学号：2100401332实验三直流他励电动机实验一、实验目的1．掌握用实验方法测取直流他励电动机的工作特性和机械特性。
2．掌握直流他励电动机的调速方法。
二、实验内容1．工作特性和固有机械特性保持和不变，时，测取工作特性、、及固有机械特性。
2．调速特性（1）改变电枢电压调速保持电动机不变，常数，测取。
（2）改变励磁电流调速保持，常数，时，测取。
3．观察能耗制动过程三、实验说明及操作步骤1．他励直流电动机的工作特性和固有机械特性按图3-4接线，电阻选用挂箱上的阻值为、电流为的可调电阻，作为直流并励电动机的起动电阻，电阻选用挂箱上的阻值为的可调电阻. 并接上励磁电流表（mA）和电枢电流表（A）。
（1）打开设备开关和设置好各个按钮状态，将电动机励磁回路电阻调至阻值最小，电枢回路起动电阻调至阻值最大。
（2）调节直流稳压电源上的“电压调节”旋钮，使电动机输入电压为，电动机电枢回路起动电阻调至最小值，增加电动机磁场调节电阻，使电动机转速达额定值。
（3）调出电动机的额定运行点，确定电动机的额定励磁电流。
（4）在保持，不变的条件下，逐次减小电动机的负载，在额定负载到空载范围内，测取电动机电枢电流，转速和输出转矩，共取组数据，记录于表3-1中。
表中：电动机输入功率P1＝U a I a+U f I fn，输出功率P2=0.105nT2 效率表3-1 工作特性和固有机械特性实验数据实验数据1.11.0 0.9 0.8 0.4 0.3 0.21601611 16241638169317117341.181.08 0.970.860.4 0.280.15计26023821619410684.62.9算 数 据.96 .96 .96 .96 .96 96 6 198.24 182.59 165.40 147.91 71.11 50.27 27.31 75.97 76.45 76.24 75.87 66.48 59.17 43.382．调速特性（1）改变电枢电压的调速直流电动机起动后，将电阻调至零，按上述方法调出电动机的额定运行点，即电动机的，，同时满足，保持此时的值和不变，调节直流稳压电源上的“电压调节”旋钮，使电枢两端电压减小，测取电动机的电枢电压、转速和电枢电流，从至范围内，共取组数据，记录于表3-2中。
电机学实验指导书-5个
实验一他励直流电动机（认识）实验、实验目的1、认识DDSZ-1型电机及电气技术实验装置，了解电机拖动实验的基本要求与安全操作规程。
2、认识和了解在电机拖动实验中所用的电源、开关、仪表、挂件、电机等组件及使用方法。
3、熟悉他励直流电动机的接线、起动、（固有、人为）机械特性、改变转向与调速的基本方法。
二、实验项目1、了解DD01电源控制屏及电枢电源、励磁电源、变阻器、直流电压表、电流表、直流测速发电机转速表的使用方法；了解校正直流测功电动机、普通直流电动机的铭牌参数及要求。
2、直流他励电动机的连线、起动准备、起动；测试机械特性直流他励电动机的调速及改变转向。
三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序1、实验设备：DD03-DJ23-DJ15 D31、D42、D31、D44 D51、D55-1。
2、控制屏上挂件排列顺序：D31、D42 D31、D44 D51、D55-1。
四、实验说明及操作步骤1、由指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置面板布置及使用方法。
图1 -1他励直流电动机接线图断开控制屏上的电源，按图1-1接线。
直流他励电动机用DJ15 （其额定功率P N=185W额定电枢电压U=220V,额定电流I N=1.2A,额定转速n N=1600r/min, 额定励磁电压U F N=220V,额定励磁电流I fN V0.13A）。
校正直流测功机MG乍为发电机使用。
TG为测速发电机。
直流电表选用D31 （含直流电压表，直流安培表，直流毫安表各一块）。
M励磁回路串接的电阻R f1选用D44的1800Q阻值，MG励磁回路串接的电阻Fh选用D42的1800Q阻值，M的起动电阻R选用D44的180 Q阻值，MG勺负载电阻R2选用D42的2250Q阻值（采用串并联接法：900Q与900Q串联加上900 Q 与900并联）。
接好线后，检查M MG及TG之间是否用联轴器联接好。
2、他励直流电动机起动步骤（1）起动准备:检查接线是否正确，直流电表的极性、量程选择是否正确。
《电机学》习题解读
一台并励直流电动机在某负载转矩时的转速为1000r / min，电枢电流为40A，电枢回路总电阻Rs = 0.045Ω，电网电压为110V。当负载转矩增大到原来的4倍时，电枢电流及转速各是多少？（忽略电枢反应）
解：
由于 ，电网电压U及磁通Φ均不变时，有 。
则电枢电流为
而
于是转速为
P57，2-21
2.对于串励直流电动机，电枢电流的增大会使电枢电压降和磁通同时增大。这两个因素都会使电动机的转速随负载的增大而下降。
P57，2-15
一台并励直流电动机在额定电压UN=220V和额定电流IN=80A的情况运行，该电机的电枢回路总电阻Ra=0.08Ω，2ΔUc=2V，励磁回路总电阻Rf=0.08Ω，额定负载时的效率ηN= 85%，试求：
V
P58，2-23
一台并力直流电动机的数据为：UN= 220V，电枢回路电阻Ra=0. 032Ω，励磁回路电阻Rf= 275Ω。将其装在起重重机上，当使重物上升时，Ua=UN，Ia=350A，；而将重物下降时（重物负载不变，电磁转矩也近似不变），电压及励磁电流保持不变，转速nN=300r/min。问电枢回路要串入多大电阻？
P57，2-13
电动机的电磁转矩是驱动性质大的转矩，当电磁转矩增大时，转速似乎应该是上升的，当从直流电动机的电磁转矩及特性上看，电磁转矩增大时，转矩反而是下降的，这是为什么？
答：
1.对于并励直流电动机，直流电动机的电磁转矩是随电枢电流的增大而增大，电枢电流又随负载的增大而增大。但由转速公式 可知，并励直流电动机的电枢电流会使电阻电压降增大，尽管电枢反应的去磁特性，会使转速呈现增大趋势，但电枢电压降增大的分量要比去磁效应大一些，所以会使电动机的转速随负载的增大而有所下降。
电机学第一到四章自测题参考答案
第一章自测题参考答案（一）填空题l．直流电动机的电枢电动势与电枢电流的方向担豆，电磁转矩与转速的方向相同。
2．直流发电机的电枢电动势与电枢电流的方向担显，电磁转矩与转速的方向相反。
3．并励直流发电机自励建压的条件是主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻值。
4．直流发电机和直流电动机除能量转换关系不同外，还表现于发电机的电枢电动势Ea比端电压U大；而电动机的电枢电动势Ea比端电压U小。
5．电机的电磁功率是指机械功率与电功率相互转换的那一部分功率，所以电磁功率P em的表达式既可用机械量T em来表示，也可用电量E a I a来表示。
6．直流电动机的电磁转矩是由每极气隙磁通量和电枢电流共同作用产生的。
7．直流电动机电枢反应的定义是电枢磁动势对励磁磁动势的作用，当电刷在几何中性线上，电动机产生交磁性质的电枢反应，其结果使气隙磁场发生畸变和对主磁场起附加去磁作用，物理中性线朝电枢旋转相反方向偏移。
8．并励直流发电机的外特性曲线下降的原因有（1）随着负载的增大，电枢反应去磁作用增强，使电枢电动势E a下降；（2）负载增大，电枢绕组电阻压降I a Ra增大，导致U下降；（3）当由（1）和（2）原因引起U减小，致使I f减小，磁通中减小，E a进一步下降，导致端电压U进一步下降。
（二）判断题l．一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。
（×）2．一台直流发电机，若把电枢固定不动，电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。
（√）3．一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。
（×）4．直流发电机正常运行时，由于主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，因此主磁通在这两个绕组中均感应电动势。
（×）5．一台接到直流电源上运行的直流电动机，换向情况是良好的。
如果改变电枢两端的极性来改变转向，换向极线圈不改接，则换向情况变坏。
并励直流电动机电压调速设计
并励直流电动机电压调速设计
专业课程设计报告
科目：电机学课程设计
系别机电工程学院专业班级自动化学生姓名指导教师
提交日期2021年12月13日
设计建议：1分析并励直流电动机的工作原理；2分析电压变频方法；3搜寻预设合理的电动机额定参数，至少得出三组电压变化对应参数排序
1.并励直流电机工作原理：励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。
定子绕组产生磁场，当通直流电时定子绕组产生固定极性的磁场，转子通直流电在磁场中受力，于是转子在磁场中受力旋转起来。
2.电压变频原理：并励直流电动机可以通过发生改变电枢电路所串电阻值去发生改变电枢电压从而达至变频效果。
当给电机加之一定功率后，在维持输入转矩维持不变的条件下，减小电枢电路所串电阻引致电动机电枢电压减少，电机输出功率随之上升并且其输出功率始终在额定输出功率之下变化。
如下图
u,if保持不变，设开始时
iat=0,ia=ian,n=nn,由于iat就可以减小n=
u-ia(ra+rat)
所述输出功率n将上升
则电枢两端电压将降低
ue=220v
3.计算：假设一台并励直流电动机，额定功率
pe=7.5kw
i=42a,n=1470转，ra=0.2ω,rf=110ω
u-ia(ra+rat)
根据公式n=
若rat=2ω，n=915rat=3ω,n=637
rat=4ω,n=360
即为可以通过发生改变电枢两端电压去发生改变输出功率。
电机学实验指导书
电机学实验指导书电气与电子工程学院实验一直流并励电动机一.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=U N和I f=I fN不变，测取n、T2、n=f(I a)及n=f(T2)。
2.调速特性(1)改变电枢电压调速保持U=U N、I f=I fN=常数，T2=常数，测取n=f(Ua)。
(2)改变励磁电流调速保持U=U N，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(I f)。
mA 、A 、V 2：直流毫安、电流、电压表（MEL-06） G ：涡流测功机I S ：涡流测功机励磁电流调节，位于MEL-13。
a ．将R 1调至最大，R f 调至最小，毫安表量程为200mA ，电流表量程为2A 档，电压表量程为300V 档，检查涡流测功机与MEL-13是否相连，将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底，打开船形开关，按实验一方法起动直流电源，使电机旋转，并调整电机的旋转方向，使电机正转。
b ．直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R 1调至零，调节直流可调稳压电源的输出至220V ，再分别调节磁场调节电阻R f 和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：U=U N =220V ，Ia=I N ，n=n N =1600r/min ，此时直流电机的励磁电流I f =I fN （额定励磁电流）。
c ．保持U=U N ，I f =I fN 不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器，测取电动机电枢电流I a 、转速n 和转矩T 2，共取数据7-8组填入表1-8中。
表1-8 U=U N =220V I f =I fN = A K a =Ω2．调速特性（1）改变电枢端电压的调速a ．按上述方法起动直流电机后，将电阻R 1调至零，并同时调节负载，电枢电压和磁场调节电阻R f ，使电机的U=U N ，I a =0.5I N ，I f =I fN ，记录此时的T 2= N.mb ．保持T 2不变，I f =I fN 不变，逐次增加R 1的阻值，即降低电枢两端的电压U a ，R 1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压U a ，转速n 和电枢电流I a ，共取7-8组数据填入表1-9中。
《电机学》(高起专)试题及参考答案
《电机学》（高起专）习题答案一、单选题1、并励直流发电机的额定功率P N等于（C ）A. U N I N‧ηNB. E a I aC. U N I N2、直流电动机电磁转矩的作用方向与转子的旋转方向( B )。
A.无关B.相反C.相同D.垂直3、直流电动机降压调速后稳定后，若磁场及负载转矩不变，则（B）不变。
A.输入功率B.电枢电流C.输出功率D.转速4、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，调速前后的电枢电流分别为I1和I2，那么两者之间的关系为：（B）A. I1 < I2B. I1 = I2C. I1 > I2D.不确定5、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（B）A.为了使起动过程平稳B.为了减小起动电流C.为了减小起动转矩D.为了减小电压6、在直流电机中，增加电枢线圈的数量，可以使电磁转矩中的脉动( B )A.增大;B.减小C.不变D.不确定7、变压器负载电流不变时，功率因数越大，其效率（D）。
A.越大B.越小C.不变D.与铁损耗、铜损耗比值有关8、直流电动机启动时，随着转速的升高，电枢电流由大变小的原因是( A )A.Ea增大B. Ea减小C.Ea反向9、一台并励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将( C )A. 升到某一值后稳定运行;B. 减速后停转;C. 增加到不允许的值即“飞车”;D. 原速运行。
10、某他励直流发电机空载运行，调节励磁电流为2.0A时能建立额定电压220V，若原动机使不变；将上升到4.0A，则能建立的电压值为( B )A. 440VB.大于220VC.小于440VD. 220V11、直流电动机降压调速稳定后，若磁场及负载转矩不变，则( B )不变A.输入功率B.电枢电流C.输出功率D.转速12、直流发电机电刷在与位于几何中线上的导体相接触的位置，若磁路不饱和，这时电枢反应是( C )A.增磁B.去磁C.不增磁也不去磁D.前极端去磁后极端不变13、变压器铁耗与铜耗相等时效率最大，设计电力变压器时应使铁耗（C）铜耗。
电机学实验报告
For per s onal use only in study and resear ch; not for commercial use羁膀袅肂蕿实验课程___________________ 电机学_____________________________薅学院名称____________ 核技术与自动化工程学院______________________膃专业名称电气工程及其自动化蒂学生姓名羈学生学号__________________________________________________莅指导教师___________________ 黄洪全________________________ 膅实验地点____________________ 6C603 ____________________薀实验成绩__________________________________________________蒈肆教务处制羂2015年6月19日袇蒂学生姓名羃袇祎实验一异步电机的M-S曲线测绘肁一.实验目的薁~转差曲线，并加薇用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩以比较。
肅腿二.预习要点羀莇1.复习电机M-S特性曲线。
袂2 . M-S特性的测试方法。
薂荿三.实验项目肇羄1.鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。
蚀2 .绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。
袈四.实验原理羅肂异步电机的机械特性的图5-6所示。
芈在某一转差率S m时，转矩有一最大值T m,称为图5-6异步电机的机械特性异步电机的最大转矩，S m称为临界转差率。
T m是异步电动机可能产生的最大转矩。
如果负载转矩T z> T m，电动机将承担不了而停转。
起动转矩T st是异步电动机接至电源开始起动时的电磁转矩，此时S=1 （n=0）。
对于绕线式转子异步电动机，转子绕组串联附加电阻，便能改变T st,从而可改变起动特性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Coefficients (with 95% confidence bounds):
a = 2.823e+005 (-2.114e+005, 7.759e+005)
b = -1.581 (-2.052, -1.111)
c = 1285 (1203, 1368)
Goodness of fit:
RMSE: 5.187
由图像可以看出，电枢端电压下降后，理想空载转速降低，人为特性曲线与固有特性曲线平行。端电压下降，转速下降。
优点：可以连续平滑的调速，对于轻载与重载具有明显的调速效果。
缺点：转速只能从而定转速往下调，初投资较大，维护要求高。
（6）改变励磁电流调速
General model Power2:
0.500
1680
0.43
0.43
75.85
80.00%
5.00%
0.409
1690
0.34
0.34
60.33
80.66%
5.63%
0.369
1700
0.27
0.30
48.20
73.02%
6.25%
0.322
1710
0.22
0.25
39.50
70.97%
6.88%
0.255
1720
0.14
0.19
25.28
Goodness of fit:
SSE: 0.003952
R-square: 0.9128
Adjusted R-square: 0.8994
RMSE: 0.01744
由图像我们可以看出，电机的效率随着电枢电流的增大而不断增大，在起动之后的电机效率基本趋于稳定，维持在80%左右，可以近似看做电机效率随电枢电流的增长，呈现对数增长模式。
并励直流电机起动方法：
①降低端电压起动：通过降低电机端电压来限制起动电流。
优点：起动电流小，能量损耗小；
缺点：专用电源，系统复杂。
②电枢回路串电阻起动：起动时在电枢回路串入变阻器以限制起动电流，待转速上升后再逐级切除起动电阻。（分级起动）
优点：设备简单,且始终保持较大的起动转矩，使电机有较大加速度，均匀加速；
2.误差分析
（1）在启动之后，去除Ra电阻的阻值，可能没有去除干净，导致测量数据存在误差；
（2）在调速过程中，保持恒定的数据会随着变量的变化而相应发生微小变化，在多次测量的过程中，可能存在调节的恒量值与原恒量值之间的一定出入，从而导致实验误差；
（3）实验器材（直流电压表、电流表、稳压电源等）自身存在的实验测量误差；
（3）效率特性
General model Power2:
f(x) = a*x^b+c
Coefficients (with 95% confidence bounds):
a = -0.00165 (-0.004925, 0.001624)
b = -2.896 (-4.1, -1.691)
c = 0.8142 (0.7991, 0.8293)
3.负载—测功机
与被测电动机同轴相连，具有调零、加载、转向显示等功能
4.调节电阻（DT04）
电枢调节电阻：
磁场调节电阻：
5.直流电压电流表（DT10）
直流电压表量程250V，电枢回路电流表量程2.5A，励磁回路电流表量程200mA
4、操作方法和实验步骤
1.并励直流电动机起动实验
（1）按照实验原理中的电路接线图，连接实物图；
①按操作1启动后，切除电枢调节电阻 ；
②调节电源电压、测功机加载旋钮及磁场调节电阻Rf，使 ， ， ；
③保持 不变， 不变，从零开始逐渐增加 至最大值，从而减低电枢端电压Un，测量并记录 、 、 。
（2）改变励磁电流调速
①按操作1启动后，切除电枢调节电阻 ,和磁场调节电阻 ；
②调节电源电压、测功机加载旋钮，使得 、 ；
（4）并励电动机在负载运行的时候，当磁场回路断线时，是否一定会出现“Байду номын сангаас速”？为什么？
p1 = 1.088 (1.059, 1.116)
p2 = -0.04271 (-0.06174, -0.02367)
Goodness of fit:
SSE: 0.002601
R-square: 0.998
Adjusted R-square: 0.9978
RMSE: 0.01363
由图像可以看出，电枢转矩与电枢电流的变化近似成一条经过原点、斜率为1的直线，说明电枢转矩与电枢电流之间可看成近似为正比例函数关系，不经过原点的原因是因为电机起动需要克服一些摩擦转矩等因素。
Coefficients (with 95% confidence bounds):
p1 = 7.526 (7.282, 7.769)
p2 = 5.386 (-41.84, 52.61)
Goodness of fit:
SSE: 188.3
R-square: 0.9987
Adjusted R-square: 0.9985
缺点：起动电阻上有功率损耗。
（2）并励直流电动机组的工作特性
①转速特性
条件：
②转矩特性
条件：
③效率特性
条件：
（3）并励直流电动机组的机械特性
①固有机械特性
条件：
表达式：
②人为机械特性
条件：
i.电枢回路串电阻时的人为机械特性
特点：理想空载转速n0与固有特性相同，故改变电阻的人为机械特性为过（0，n0）点的一簇放射状直线
ii.改变端电压的人为机械特性
特点：理想空载转速n0低于额定电压时的理想空载转速n0故对于不同的电压U，机械特性为一簇平行线。
iii.减弱主磁通的人为机械特性
特点： 理想空载转速增加; 同一负载转矩下转速降Δn以磁通的平方比例增大。
三、主要仪器设备
1．直流电源（DT02,220V，3A可调）
2.并励直流电动机（D17）
0.987
1621
0.95
0.92
161.69
80.06%
1.31%
0.940
1627
0.90
0.87
153.75
80.24%
1.69%
0.889
1632
0.85
0.82
145.66
80.74%
2.00%
0.829
1637
0.80
0.76
137.51
82.24%
2.31%
0.792
1643
0.75
0.72
129.39
81.34%
2.69%
0.748
1648
0.70
0.68
121.13
81.09%
3.00%
0.695
1655
0.65
0.63
112.95
82.02%
3.44%
0.642
1660
0.60
0.57
104.58
82.96%
3.75%
0.560
1670
0.50
0.49
87.68
81.17%
4.38%
R-square: 0.9903
Adjusted R-square: 0.9896
RMSE: 3.575
由图像我们可以看出，电机转速和电枢电流之间是一条略微向下的直线，变化率大约为5%，所以可以近似看作为恒速电机。
（2）转矩特性
Linear model Poly1:
f(x) = p1*x + p2
Coefficients (with 95% confidence bounds):
（2）电动机起动前，电枢调节电阻R1调至最大，磁场调节电阻Rf调至最小；
（3）调节电源电压，缓缓起动电机，观察电动机转向是否符合测功机加载方向；
（4）逐渐减小电阻，直至完全切除。
2.改变并励直流电动机转向实验
对调电枢绕组或者励磁绕组的极性，重复上述操作，重新起动，观察转向；
3.测取并励直流电动机的工作特性和机械特性
0.541
82.2
1589
1.589
0.544
75.4
1625
1.625
0.552
69.3
1651
1.651
0.555
66.7
1690
1.690
0.560
62.1
1711
1.711
0.568
60.9
1730
1.730
0.571
60.0
6、实验结果与分析
1.曲线的绘制及工作特性分析
（1）转速特性
MATLAB拟合曲线结果：
（2）当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机的转速降低？
答： 。当转矩M和励磁电流If不变时，减小点数两端的端电压，会引起电动机转速下降。
（3）当电动机的负载转矩和电枢电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？
答： 。当转矩M和电枢电压U不安地时候，减小励磁电流会减小φ，当E几乎不变的时候，转速n会随之上升
课程名称：电机学指导老师：成绩：
实验名称：直流电机认识实验及并励直流动机实验类型：同组学生姓名：
一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
1、实验目的和要求
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
（4）转速转矩特性
Linear model Poly1: