直流电动机与电动机的拖动实验

实验一直流电机实验
一、实验目的
1、测取他励直流发电机的空载特性及外特性。

2、用实验方法测取电动机的工作特性及机械特性。

3、提高实验研究能力和观察分析的能力。

二、实验设备
电动机额定数据为：P N=1.1kW，U N=110V，I N=13.3A，n N=1000r/min，电枢内阻R a=1Ω。

另一台直流电动机数据为：P N =0.8kW，U N =110V，
I N =10A，n N =1000r/min，R a=2.5Ω。

三、实验线路
图1.1直流电动机实验接线图
四、实验内容
（一）直流发电机实验
1. 直流电机起动方法和操作顺序
①合QS1前，R st放在最大位置上（每次起动都放在最大位置，不能
直接起动），R f放在最小位置上（强磁起动）。

②合闸顺序：先合励磁回路开关，后合电枢回路开关。

拉闸顺序：先拉开电枢回路开关，后拉开励磁回路开关。

2. 测取他励直流发电机空载特性
1）条件：n=常数
2）方法：
①调节R f2，使I f2从零单调增加，发电机电枢电压U随之增加，
直至U=1.1U N为止，即为上升支，测5~6组数据。

②调节R f2，使I f2再单方向减小，发电机电枢电压U随之减小，
直到U=U r(剩磁电压)为止，即为下降支，测5~6组数据。

上升支和下降支的平均曲线为空载特性。

3）测取：I f2和发电机电枢电压U
3. 测取他励直流发电机外特性
1）条件：n=常数，I f2=常数，带电阻性负载。

2）方法：接负载，从空载点到额定电流点，测4~5组数据。

3）测取：发电机电枢电压U、电枢电流I和转速n
4. 设计验证并励直流发电机自励条件
1）设计电路：参照图1.1设计并励发电机线路图。

2）设计内容：剩磁电压条件的设计验证；
3）设计内容：励磁绕组极性的设计验证；
4）设计及分析内容：如果发电机已满足上述2）、3）条件，但仍没有建立自励电压，分析其原因，并写出处理方法。

（二）直流电动机实验
1. 测取直流电动机的工作特性
1）条件：U=U N，I f1=I f N(U=U N，I a=I ac，n=n N),电枢外串R st全切除。

2）方法：先找到额定励磁电流I f 2=I f N 。

电枢U N ，调节负载使电动机电枢电流为I aN ，调节电动机的R f 1使转速为n N ，三者配合调节，可找到电动机的额定工作点（U =U N ，I a =I aN ，n =n N ），此时电动机励磁回路电流表的读数即为额定磁电流I f N 。

然后从额定点减小负载直到空载，测取5~6组数据，每组数据保持条件不变。

3）测取：I f N ，I a ，n ，I ，U
2. 根据测取的数据进行计算：
电动机输入功率：P 1=U N I aN
电动机输出功率：P 2=P 1ηM ，ηM 电动机的效率
发动机输入功率：为电动机输出功率P 2=P 1ηM
发动机输出功率：P 2G =UI =P 2•η=P 1ηM •η，η为发动机的效率。

设两电机效率相等：ηM =η，则ηM =η=
1
2P P F 电动机输出转矩：T 2=9550n P 2(N •m) 五、实验报告要求及思考题
1、根据实验报告，点绘出发电机的空载特性及外特性？
2、并励直流发电机已自激而发电，若将原动机转向改变，发电机能否发电？为什么？
3、测取他励发电机外特性时，当增加发电机的负载时，原动机的转速是否发生变化？为什么？调节哪些参数才能使原动机转速恒定？
4、根据测取和计算的数据，点绘出n 、T 、η=f (P 2)工作特性。

5、根据测取和计算的数据，点绘出n =f (T )自然工作特性。

6、他励直流电动机带负载运行增加电动机的负载，定性分析稳态时电动机的输入电功率、感应电势、铜损耗、转速如何变化？分别写出
表达式说明？
7、实验中，电动机带额定负载运行，由于某种原因电动机突然堵转，试分析电动机将发生什么异常现象？为什么？如何处理？
实验二直流电动机拖动实验
一、实验目的
1、测取他励直流电动机的降低电枢电压的人为机械特性。

2、测取他励直流电动机的电枢串电阻的人为机械特性。

3、测取他励直流电动机的倒拉反接（转速反向）制动和再生制动（回馈制动）的机械特性。

二、实验设备
电动机额定数据为：P N=1.1kW，U N=110V，I N=13.3A，n N=1000r/min，电枢内阻R a=1Ω。

另一台直流电动机数据为：
P N =0.8kW，U N =110V，I N =10A，n N =1000r/min，R a=2.5Ω。

三、实验内容
（一）降低电枢电压的人为机械特性实验
1.实验线路：如图
2.1。

2.实验方法：先由老师将系统电压降至90V，即电枢电压为90V，再按照实验一中“直流电机起动方法和操作顺序”启动直流电动机（R st 处于最大值），起动后切除R st。

不断增加外负载（灯架上的灯），从空载点到发电机的额定电流点，测取电动机的4~5组数据。

3.测取参数：n、I a
（二）电枢串电阻的人为机械特性实验
1.实验线路：如图
2.1。

2.实验方法：系统电压恢复至110V，按照实验一中“直流电动机起动方法和操作顺序”启动直流电动机（R st处于最大值），起动后将R st调至1/4量程，不断增加外负载（灯架上的灯），从空载点到发电机的额定电流点，测取电动机的4~5组数据。

3.测取参数：n、I a
图2.1直流电动机实验接线图
（三）倒拉反接（转速反向）制动的机械特性实验
1.实验线路：如图
2.2。

2.实验方法：
①系统电压恢复至110V，按照实验一中“直流电动机起动方法和操作顺序”启动直流电动机1（R st1处于最大值），观察转子转动方向，然后按照正确的拉闸顺序关掉直流电动机1。

应用同样的方法，启动直流电动机2，观察转子转动方向，是否与前一个转子转动方向相反，如果不相反，将直流电动机2的电枢S1、S2接线互换，此时两电动机转速方向相反。

②选取直流电动机1为研究对象，正常起动直流电动机1后调节
R st1至3/4量程，再起动直流电动机2，调节R st2，记录4~5组数据。

③注意：确定直流电动机1的转速方向为正方向，则实验过程中会出现转速反方向的现象，记录时使用负号体现转速方向相反。

3.测取参数：n、I a
图2.2倒拉反接制动的机械特性实验接线图
（四）再生制动（回馈制动）机械特性实验*
1.实验线路：同图
2.2。

2.实验方法：
①将直流电动机1的系统电压降为90V（使用调压器），直流电动机2的系统电压为110V。

按照实验一中“直流电动机起动方法和操作顺序”启动两个直流电动机，并保证转子转动方向相同。

②选取直流电动机1为研究对象，测取其空载转速n0。

③调节R st2使直流电动机2的转速高于n0，记录3~4组数据。

3.测取参数：n、I a
*注：实验室还在进一步建设之中，再生制动实验开设日期需视具体建设情况。

四、实验报告要求及思考题
1、写出他励直流电动机的降低电枢电压、电枢串电阻、倒拉反接制
动的转速特性方程表达式。

2、根据实验报告测取的数据点绘转速特性。

3、他励直流电动机的降低电枢电压与电枢串电阻的人为机械特性有什么不同？为什么？
4、如果负载为位能性，写出他励直流电动机倒拉反接制动的转速特性方程表达式？并定性绘出转速特性。