电机与拖动控制实验1 直流他励电动机的人为机械特性
他励直流电动机的机械特性(精)
反之，如果电网电压波动使机械特性偏低，由曲线1转为曲 线3，则瞬间工作点将转到 B 点，电磁转矩小于负载转矩， 转速将由 B点降低到 C 点，在 C 点取得新的平衡；而当 扰动消失后，工作点将又恢复到原工作点A。这种情况我们就 称为系统在A点能稳定运行，而图2.16（b）则是一种不稳定运 行的情况，读者可自己分析。 由以上分析，可得出如下结论：若两条特性曲线有交点 （必要条件），且在工作点上满足 dTem dTL （2-11） ＜
dn dn
（充分条件）则系统能稳定运行，式（211 ）即为稳定运行条件。对恒转矩负载 , 则 dT / dn 0即电磁转矩的变化与转速 的变化要异号,图示则为电动机的机械特性 曲线应是往下倾斜的。显然在图2.16（b） dTL / dn 0 dT / dn 0 中的A点， ，因此不 能稳定运行。
图2.14 他励直流电动机改 变电枢电压时的机械特性
3．减弱磁通时的人为机械特性 可以在励磁回路内串接电 阻R pf或降低励磁电压U f 来减弱 R pa 0 特 磁通，此时 U U N ， 性方程式为； UN Ra （2-10） n T 2 em Ce CeCT
由于磁通 的减少，使 得理想空载转速 n 0 和斜率 都增大，其特性曲线如图2.15 所图示。
2.3.1
机械特性方程式
图 2.11 是他励直流电动机的 电路原理图，他励直流电动机的 机械特性方程式，可由他励直流 电动机的基本方程式导出。由式 U Ea I a Ra 、 E a C e n 和 式 Tem CT I a 可求得机械特性方 程式;
←
U R n T C C C
U n C
0 e
图2.12 他励直流电动机的机械特性
直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性_实验报告
实验报告课程名称：《电机与运动控制系统》实验第3次实验实验名称：直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性实验时间：2015年xx月xx日实验地点：xxxxxxxxxx组号__________学号：xxxxxxxxxx姓名：xxxxx指导老师：xxxxxx评定成绩：___________实验三直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性一、实验目的了解直流他励电动机的各种运转状态时的机械特性。
二、预习要点1．改变直流电动机机械特性有哪些方法。
2．直流电动机回馈制动及反接制动时，能量传递关系、电势平衡方程式以及机械特性。
三、实验项目1．直流电动机电动及回馈制动特性2．直流电动机电动及反接制动特性3．直流电动机能耗制动特性四、实验线路及操作步骤图3－1 直流他励电动机机械特性实验实验线路如图3－1所示。
图中被试直流他励电动机选用D26。
其额定点为UN＝220V、I N ＝0.55A、nN＝1500r/min、PN＝80W；励磁电流If＜0.13A。
1．电动及回馈制动特性实验线路按图3－1接线。
实验设备有：直流电动机（D26），直流负载机（D17），电机导轨，220V直流电源，220V励磁电源，直流电压电流表，900Ω/0.41A可变电阻箱，90Ω/1.3A可变电阻箱，双刀开关，磁场调节电阻（0～3000Ω）。
量程选择为：直流电压表V1、V2量程选为250V，直流电流表量程选为：A1为0.2A，A2为2.5A，A3为0.2A，A4为2.5A，R1选用900Ω可变电阻，R2选用两个90Ω电阻串联，R3选用磁场调节电阻（0～3000Ω），R4取阻值2250Ω（2个900Ω(0.41A)并联再与2个900Ω串联）。
若仪表自动切换量程则无需选择。
安装电机时，将被试电动机和负载电机与测功机同轴相联，旋紧固定螺丝先将开关S1合向1－1端，S2合向2－2端，R2、R3及R4置最大值，R1置最小值。
接通220V直流可调电源，使D26电机起动，然后把R2调至零，调节电源电压、R1、R2、R3及R4，使U＝UN ＝220V、n＝nN＝1500r/min、I1＋I2＝0.55A，此时I1＝IfN，保持D26电机的U＝UN＝220V、I 1＝IfN不变，改变R4和R3阻值，测取在额定负载至空载范围内的n、I2，共取4～5组数据记录于表3－1中。
电机与拖动控制实验1 直流他励电动机的人为机械特性
实验1 直流他励电动机的人为机械特性一、实验目的了解和测定他励直流电动机的人为机械特性二、预习要点1、改变他励直流电动机的机械特性有哪些方法？2、什么叫电动机的人为机械特性？3、他励直流电动机的人为机械特性有哪几种？画出典型的机械特性曲线。
三、实验项目1、电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性；2、改变电枢电压时的人为机械特性；3、改变磁通Ф时的人为机械特性。
四、实验方法1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D51、D31、D42、D41、D31、D443、实验接线图按图1接线，其中(1) M用编号为DJ15的直流并励电动机(接成他励方式)；(2) MG用编号为DJ23的校正直流测功机；(3) 直流电压表V1、V2的量程为1000V；(4) 直流电流表A1、A3的量程为200mA ； (5) 直流电流表A2、A4的量程为5A ；(6) 可调电阻R1选用D44上的1800Ω加上180Ω串联共1980Ω阻值； (7) 可调电阻R2选用D42上的900Ω并联900Ω共450Ω阻值；(8) 可调电阻R3选用D42上的1800Ω加上D41上的180Ω共1980Ω阻值； (9) 可调电阻R4选用D42上的1800Ω加上D41上的4个90Ω串联共2160Ω； (10) 开关S1、S2选用D51上的双刀双掷开关。
1'励磁电源电枢电源图 1 他励直流电动机人为机械特性测定的实验接线图4、电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性测定 操作步骤：(1) 可调电阻的设定：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。
(2)开关S 1、S 2选用D51挂箱上的对应开关，并将S 1合向1电源端接通电枢电源，S 2合向2'短接端(见图1)。
(3) 开机时必须检查的事项：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；R1阻值置最小位置，R2、R3及R4阻值置最大位置。
电机与电力拖动实验指导书——直流及交流电机
第一章直流电机实验一直流他励电动机机械特性一．实验目的了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性。
二．预习要点改变他励直流电动机械特性有哪些方法？三．实验项目1．直流电动机固有机械特性的测定。
2．直流电动机人为机械特性的测定。
四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．电机导轨及测功机、转矩转速测量3．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）4．三相可调电阻90Ω（NMEL-04）5．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）6、直流电压、电流、毫安表（NMEL-06）7．电机起动箱（NMEL-09）五．实验方法及步骤1．固有机械特性接线图如图1-1。
M为直流并励电动机M01（接成他励方式），U N=220V，I N=0.55A，n N=1600r/min，P N=80W；励磁电压U f=220V，励磁电流I f＜0.13A。
G为直流并励电动机M03（接成他励方式），U N=220V，I N=1.1A，n N=1600r/min;直流电压表V1为220V可调直流稳压电源自带，V2的量程为300V（NMEL-06）；直流电流表mA1、A1分别为220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表（NMEL-06）R1选用900Ω欧姆电阻（NMEL-03）R2选用180欧姆电阻（NMEL-04中两90欧姆电阻相串联）R3选用3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09）R4选用2250Ω电阻（用NMEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联）开关S1、S2选用NMEL-05B中的双刀双掷开关。
图1-1 直流他励电动机机械特性测定接线图按图1-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置；（1）开关S1合向“1”端，S2合向“2”端。
（2）电阻R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。
（3）直流励磁电源船形开关和220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。
他励直流电动机机械特性的测定与绘制
黑龙江科技学院综合性实践报告实践项目名称他励直流电动机各种运行状态下机械特性的测定与绘制所属课程名称电机与拖动实验日期2011.4.18——2011.4.22班级学号姓名成绩电气与信息工程学院实践基地【实践名称】他励直流电动机各种运行状态下机械特性的测定与绘制【实践目的】了解和分析他励直流电动机在各种运行状态下的能量转换情况。
分别测定和绘制他励直流电动机在电动、回馈制动、能耗制动及电动势反接制动状态下的机械特性曲线。
【实践项目】1、他励直流电动机在电动状态下的固有机械特性与回馈制动状态下的机械特性测定2、他励直流电动机在能耗制动状态下的机械特性测定3、他励直流电动机在倒拉反接制动状态下的机械特性的测定【实践原理】机械特性：n = f (T)是指在一定的条件下，电磁转矩和转速两个机械量之间的函数关系。
1．固有机械特性：三个量U 、φ、Ra 可以改变机械特性， U = Un（额定电压），φ =φn （额定磁通），Ra= 0 时的机械特性称为固有机械特性。
其方程为：由于 R a很小，转矩T 增大时， n 下降很小，他励电动机的固有机械特性是一条比较平的下降曲线。
2．人为（人工）机械特性：改变三个量U 、φ、Ra 之一而其他量不变时可以得到人为机械特性。
根据公式可得到以下三种人为的机械特性：（1）电枢回路串电阻时的人为机械特性：对应于不同的 Ra 可以得到一簇斜率不同射线。
（2）改变电枢电压的人为机械特性：斜率不变，理想空载转速 n0 不同的一簇平行线。
(U = UN)，（3）减少电动机气隙磁通的人为机械特性：φ减少时， n0 增大同时φ增大。
【实践环境】 DJ15直流并砺电动机DJ23校正直流测功机 直流电机电源 智能直流电压表 三向可调电阻 涡流测功机控制箱【实践方案设计】实践电路图如下：【实践过程】1. 固有特性及回馈制动状态下机械特性测试步骤：（1） 在静止状态下按图示连接好电路，R a15，R a23置最大，测功机加载钮置零。
第三章 直流电动机的电力拖动
U
Ec R1
两级起动时
I1 R2 R1 I 2 R1 Ra
推广到m级起动的一般情况
I1 Rm Rm1 R2 R1
I 2 Rm1 Rm2
R1 Ra
I1 / I2 称为起动电流比
30
R1 Ra
R2 R1 Ra 2
Rm1
Rm 2
Ra
m1
Rm Rm1 Ra m
17
B、风机与泵类负载的转矩特性
通风机负载转矩与转速的大小有关，基本上与转速的平方成正比
特点： TL Kn2
通风机类负载的转矩特性
如实际生产机械中的水泵、油泵、离心式通风机等其介质 对叶片的阻力基本上与转速的平方成正比。
18
C、恒功率负载的转矩特性
特点：
TL
k
1 n
恒功率负载的转矩特性
在不同转速下，负载转矩基本上与转速成反比,其功率基本
恒转矩负载 大多数生产机械可归纳为： 风机与泵类负载
恒功率负载
14
各类生产机械的负载转矩特性 A、恒转矩负载的转矩特性
特点： 负载转矩不受转速变化的影响。在任何转速下，负载转矩
总是保持恒定或大致恒定。
反抗性恒转矩负载 恒转矩负载
位能性恒转矩负载
15
(1) 反抗性恒转矩负载的转矩特性如下图所示。
反抗性恒转矩负载的转矩特性
22000 Ω
0.174Ω
Ce N
UN
I N Ra nN
220 116 0.174 V/(r/min) 1500
0.133 V/(r/min)
理想空载点 Te 0
n
n0
UN
Ce N
220 r/min 1650r/min 0.133
他励直流电动机特性实验报告
实验报告他励直流电动机的机械特性一、实验原理1、当在他励直流电动机上加上一定电压U和一定的励磁电流时，电磁转矩与转速之间将呈现的关系。
而励磁电压，励磁转矩T=。
可得。
这便是直流他励电动机机械特性的一般表达式。
实验中可以先不串电阻R，测量出励磁电流和相应转速n的一系列对应值，作图得出的空载转矩，并得出和的值。
串入R后得出T的另外对应值，作图得出的他励直流电动机的机械特性曲线2、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
3、认识在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。
4、熟悉他励电动机的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。
5、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。
二、实验注意事项1、实验时，人体不可接触带电线路。
2、接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。
3、学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。
实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。
4、电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。
5、总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。
6、在做直流电动机实验时，要注意开/关机顺序先开“直流电机励磁电源”，后开“可调直流稳压电源”先关“可调直流稳压电源”，后关“直流电机励磁电源”三、实验安全要求1、实验时，人体不可接触带电线路。
2、接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。
3、学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。
实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。
4、电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。
5、总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。
它励直流电动机人为机械特性仿真分析
它励直流电动机人为机械特性仿真分析（总9页）-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可--内页可以根据需求调整合适字体及大小-课程设计任务书2013/2014学年第二学期学院: 计算机与控制工程学院专业: _______________ 自动化学生姓名：〕Guo学号：课程设计题目：电机及电力拖动综合实验它励直流电动机人为机械特性仿真分析（串电阻特性）起迄曰期：9月23曰~ 9月27曰课程设计地点：指导教师：下达任务书日期：2013年9月23日课程设计任务书1.设计目的：—逼过篁握竜机拖动技耒药箱矣知识点i对苴申药原理血甬讎吞务而说萌「弄甬MATLAB进行特性仿真，并得出仿真结论。
2.设计内容和要求—工施励歳药机天务机丽性彷真丽谭电丽性j ...............................................2、对所学直流电动机的知识进行复习，重点掌握直流电动机的人为机械特性。
3、学习MATLAB语言，运行M文件进行仿真。
4、分析仿真结果.3 •设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：....... a厂香闻wr福楚谡讦芳秦........................................(2) 分析电机工作原理，执行软件仿真，编写程序(3) 撰写课程设计说明书课程设计任务书4.主要参考文献：ST《电机写拖动》“刘锦菠至编清年天孚茁贩社元葩……[2] 《电机与电力拖动》赵影主编国防工业出版社2010[3] 《MATLAB使用详解》董霖主编电子工业出版社20095•设计成果形式及要求：课程设计说明书1份原理分析及程序仿真结果1份程序清单1份6.工作计划及进度：.…元亍亍军©頁方百二©月习•百…政集藝理资科…一褊臣桎希厉秦9月25日〜9月26曰编写程序，进行仿真9月27日撰写课程设计说明书9月28日答辩系主任审查意见：签字：年月曰第一章设计要求及内容对所学直流电动机的知识进行复习，重点掌握直流电动机的人为机械特性。
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实验1 直流他励电动机的人为机械特性一、实验目的
了解和测定他励直流电动机的人为机械特性
二、预习要点
1、改变他励直流电动机的机械特性有哪些方法？
2、什么叫电动机的人为机械特性？
3、他励直流电动机的人为机械特性有哪几种？画出典型的机械特性曲线。
三、实验项目
1、电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性；
2、改变电枢电压时的人为机械特性；
3、改变磁通Ф时的人为机械特性。
四、实验方法
1、实验设备
2、屏上挂件排列顺序
D51、D31、D42、D41、D31、D44
3、实验接线图
按图1接线，其中
(1) M用编号为DJ15的直流并励电动机(接成他励方式)；
(2) MG用编号为DJ23的校正直流测功机；
(3) 直流电压表V1、V2的量程为1000V；
(4) 直流电流表A1、A3的量程为200mA ； (5) 直流电流表A2、A4的量程为5A ；
(6) 可调电阻R1选用D44上的1800Ω加上180Ω串联共1980Ω阻值； (7) 可调电阻R2选用D42上的900Ω并联900Ω共450Ω阻值；
(8) 可调电阻R3选用D42上的1800Ω加上D41上的180Ω共1980Ω阻值； (9) 可调电阻R4选用D42上的1800Ω加上D41上的4个90Ω串联共2160Ω； (10) 开关S1、S2选用D51上的双刀双掷开关。
1'励磁电源
电枢电源
图 1 他励直流电动机人为机械特性测定的实验接线图
4、电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性测定 操作步骤：
(1) 可调电阻的设定：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。
(2)开关S 1、S 2选用D51挂箱上的对应开关，并将S 1合向1电源端接通电枢电源，S 2
合向2'短接端(见图1)。
(3) 开机时必须检查的事项：
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；
R1阻值置最小位置，R2、R3及R4阻值置最大位置。
(4) 启动电源
按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“启动”按钮，启动控制台电源； 接通“励磁电源”开关，给电动机先加励磁电流；
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。
(5) 电机工作参数调节
调节R1阻值，使电动机励磁电流为100mA，即直流电流表A1显示100mA；
调节R3阻值，使直流电流表A3显示100mA；
(6) R2=200Ω时的机械特性
调节R2阻值至约200Ω位置；
保证直流电流表A1、A3显示100mA；
调节电机MG 的负载电阻R4阻值，测取电动机M在不同负载下的n、Ia数据，共取8-9组数据记录于表1中。
(7) R2=400Ω时的机械特性
调节R2阻值至大约400Ω的位置；
调节电机MG 的负载电阻R4阻值，测取电动机M在不同负载下的n、Ia数据，共取8-9组数据记录于表2中。
5、改变电枢电压时的人为机械特性测定
(1) U N=200V时的机械特性
调节R2阻值至约200Ω位置；
调节电枢电压至200V；
保证直流电流表A1、A3显示100mA；
调节电机MG 的负载电阻R4阻值，测取电动机M在不同负载下的n、Ia数据，共取8-9组数据记录于表3中。
(2) U N=180V时的机械特性
调节R2阻值至约200Ω位置；
调节电枢电压至180V；
保证直流电流表A1、A3显示100mA；
调节电机MG 的负载电阻R4阻值，测取电动机M在不同负载下的n、Ia数据，共取8-9组数据记录于表4中。
6、改变磁通Ф时的人为机械特性测定
(1) I f=90mA时的机械特性
调节R2阻值至约200Ω位置；
调节电枢电压至220V；
调节直流电流表A1显示90mA；
保证直流电流表A3显示100mA；
调节电机MG 的负载电阻R4阻值，测取电动机M在不同负载下的n、Ia数据，共取8-9组数据记录于表5中。
(2) I f=80mA时的机械特性
调节R2阻值至约200Ω位置；
调节电枢电压至220V；
调节直流电流表A1显示80mA；
保证直流电流表A3显示100mA；
调节电机MG 的负载电阻R4阻值，测取电动机M在不同负载下的n、Ia数据，共取8-9组数据记录于表6中。
五、实验报告
根据实验数据，绘制他励直流电动机的人为机械特性曲线n=f(I a)(每一种人为机械特性曲线用同一座标纸绘出)。
电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性曲线
改变电枢电压时的人为机械特性曲线
改变磁通Ф时的人为机械特性曲线
六、思考题
1、直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这时会产生什么现象（试从TL＝0和TL＝TN两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕组断开，此时又将出现什么情况？答: 直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，是为了产生主磁通Ф。
若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通会产生的现象是：
（1）当T L＝0时
此时，虽然没有励磁电流但是电动机内部的主磁极上仍会有剩磁，当接通电枢电源时，电磁转矩不等于0，而T L＝0，故电动机会转动，但是电动机转速会不断上升，最后发生“飞车”。
（2）当T L＝T N时
此时，电动机内部同样由于主磁极上有剩磁，而产生电磁转矩。
如果此时的电磁转矩大于负载转矩，电动机则会转动；如果此时的电磁转矩小于负载转矩，电动机则不会转动，且由于此时反电动势E等于0，因此电枢电流Ia会很大，可能会损坏电枢绕组。
当电动机运行在额定转速下，突然将励磁绕组断开，电动机主磁通Ф迅速减小，同时电枢电流会急剧增大。
如果此时的电磁转矩大于负载转矩，电动机则会继续转动；如果此时的电磁转矩小于负载转矩，电动机则会慢慢减速直至停止。