实验三---直流电动机
直流电动机实验原理
直流电动机实验原理引言直流电动机是一种将直流电能转换为机械能的电机。
它广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
本文将介绍直流电动机的实验原理，包括其工作原理、组成结构以及实验过程。
一、工作原理直流电动机的工作原理基于电磁感应和洛伦兹力。
当直流电流通过电动机的定子绕组时，产生的磁场与电动机的磁场相互作用，产生力矩使转子转动。
二、组成结构直流电动机主要由定子、转子和集电器三部分组成。
1. 定子：定子由绕组、磁极和铁芯构成。
绕组通电产生磁场，磁极将磁场集中在空间中。
2. 转子：转子由绕组和铁芯构成。
当定子磁场与转子绕组中的电流相互作用时，产生力矩使转子转动。
3. 集电器：集电器是连接电源和电动机绕组的部分，用于实现电流的正向传递。
三、实验过程进行直流电动机实验时，需要准备以下实验器材和材料：1. 直流电源：提供电流给电动机。
2. 直流电动机：用于转换电能为机械能。
3. 电流表和电压表：用于测量电动机的电流和电压。
4. 电阻器：用于调节电动机的负载。
5. 电线和连接器：用于连接电动机和电源。
实验步骤如下：1. 将直流电源连接到电动机的正负极。
2. 将电流表和电压表分别连接到电动机的电流和电压测量点上。
3. 打开直流电源，调节电阻器使电动机转速适中。
4. 分别记录电动机的电流和电压值。
5. 改变电阻器的阻值，观察电动机的转速变化，并记录相应的电流和电压值。
6. 分析实验结果，得出直流电动机的特性曲线。
四、实验结果与分析通过实验可以得到直流电动机的特性曲线，其中包括电流-转速曲线和电压-转速曲线。
这些曲线可以用来评估电动机的性能和效率。
在实验中，我们可以观察到当负载增加时，电动机的转速会下降，电流和电压也会相应增加。
这是因为在负载增加的情况下，电动机需要提供更大的力矩来克服负载的阻力，因此需要更多的电流和电压来保持转速稳定。
通过实验可以得出直流电动机的效率公式为：η = Pout / Pin，其中η表示效率，Pout表示输出功率，Pin表示输入功率。
直流电机实训报告工作原理
一、引言直流电机作为电机领域的重要组成部分，广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
为了更好地理解直流电机的工作原理，我们进行了直流电机实训，通过实际操作和理论学习，对直流电机的工作原理有了更深入的认识。
本文将对直流电机的工作原理进行详细阐述。
二、直流电机的工作原理直流电机的工作原理基于电磁感应和电磁力作用。
以下是直流电机工作原理的详细说明：1. 磁场产生：直流电机的磁场由定子绕组产生。
定子绕组通入直流励磁电流，产生励磁磁场。
励磁磁场是直流电机运行的基础。
2. 电枢绕组：电枢绕组是直流电机的旋转部分，由线圈组成。
线圈通电后，在磁场中受到电磁力作用。
3. 换向器：换向器是直流电机的重要组成部分，它由多个换向片组成。
换向片固定在转轴上，与电刷接触，起到换向作用。
换向器的作用是保证电枢线圈中的电流方向与磁场方向始终保持一致。
4. 电刷：电刷是直流电机中的导电部分，固定在机座上。
电刷与换向器接触，将直流电源引入电枢线圈。
5. 电磁力作用：当电枢线圈通电后，线圈在磁场中受到电磁力作用。
根据左手定则，电磁力的方向垂直于电流方向和磁场方向。
在直流电机中，电磁力形成力矩，使电枢旋转。
6. 电磁转矩：电磁转矩是直流电机输出的主要动力。
电磁转矩的大小与电流大小和磁场强度有关。
当电流和磁场强度增大时，电磁转矩也增大。
7. 发电机工作原理：当直流电机作为发电机运行时，电枢旋转，线圈切割磁力线，产生感应电动势。
由于电刷和换向器的作用，感应电动势的方向保持不变，从而产生直流电动势。
三、直流电机的分类直流电机根据不同的用途和结构，可以分为以下几类：1. 直流电动机：将电能转换为机械能，广泛应用于各种机械设备中。
2. 直流发电机：将机械能转换为电能，广泛应用于发电、照明等领域。
3. 直流电枢电动机：电枢绕组与换向器直接连接，适用于高转速、高精度要求的场合。
4. 直流无刷电动机：采用电子换向器，无电刷，适用于高速、高温、高可靠性的场合。
直流电动机实验报告
直流电动机实验报告电机实验报告课程名称：______电机实验_________指导老师：___ _____成绩：__________________实验名称：_______直流并励电动机___________实验类型：________________同组学生姓名：一、实验目的和要求1.掌握用实验方法测取直流并励电机的工作特性和机械特性。
2.掌握直流并励电机的调速方法。
二、主要仪器设备D17直流并励电动机，测功机，实验工作台三、实验步骤与内容1.记录名牌数据：额定电压220V，额定电流1.1A，额定功率185W，额定转速1600r/min，额定励磁电流 <0.16A特性和机械特性<1> 电动机启动前，将R1最大，Rf调至最小，测功机常规负载旋钮调至零，直流电压调至零，各个测量表均调至最大量程处。
<2> 接通实验电路，将直流电压源调至25伏左右，在电动机转速较慢的情况下，判断其转向是否与测功机上箭头所示方向一致。
若不一致，则将电枢绕组或励磁绕组反接。
<3> 将R1调至零，调节直流电压源旋钮，使U=220V，转速稳定后将测功机转矩调零。
同时调节直流电源旋钮，测功机的加载旋钮和电动机的磁场调节电阻Rf，使U=UN=220V，I=IN=1.1A，n=nN=1600r/min，记录此时励磁电流If，即为额定励磁电流IfN。
<4> 在保持U=UN=220V，If=IfN=0.071A及R1=0不变的条件下，逐次减小电动机的负载，测取电动机输入电流I，转速n和测功机转矩M，其中必要测量额定点和空载点。
<5> 根据公式 P2=0.105*n*M2，P1=U*I η= P2/ P1*100% Ia=I-IfN, 计算出Ia、P2、η4.调速特性（1）改变电枢端电压的调速<1> 直流电动机启动后，将电枢调节电阻R1调至0，同时调节测功机、直流电源及电阻Rf，使U=UN=220V，M2=500mN.m，If=IfN=0.071A<2> 保持此时的M2和If=IfN，逐次增加R1的阻值,即降低电枢两端的电压Ua，测取Ua，n, I （2）改变励磁电流的调速<1> 直流电动机启动后，将电阻R1和Rf调至0，同时调节测功机、直流电源，使电动机U=UN=220V，M2=500mN.m。
直流电动机实验报告
直流电动机实验报告实验报告：直流电动机实验引言：直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域。
在本实验中，我们将通过对直流电动机的实验研究，探究其工作原理和性能特点。
一、实验目的：1. 了解直流电动机的组成结构和工作原理；2. 掌握直流电动机的启动、制动和运行过程；3. 学习使用实验仪器测量电动机的性能参数。
二、实验原理：直流电动机是由电枢和磁极组成。
当电枢通过外部直流电源供电时，在电磁场的作用下，电枢会受到电磁力的作用而产生旋转。
电动机的工作原理可以通过右手定则来解释。
在电动机的实验中，我们还需要了解几个重要的性能参数：1. 电压常数Kv：表示电动机转速和电压之间的关系；2. 转矩常数Kt：表示电动机转矩和电流之间的关系；3. 电动机的机械功率：指电动机转动时所做的功。
三、实验步骤：1. 连接电动机与电源，并确认电路连接正确；2. 使用电压表和电流表对电动机的电压和电流进行测量，并记录数据；3. 测量不同电压下电动机的转速，并记录数据；4. 根据测得的数据计算电动机的转矩常数Kt和电压常数Kv；5. 测量不同电压和负载下电动机的功率，并进行数据分析。
四、实验结果及分析：1. 测量数据的记录表格：电压（V）电流（A）转速（rpm）10 0.5 100020 1.0 200030 1.5 300040 2.0 400050 2.5 50002. 通过数据计算得到的电压常数Kv为200 rpm/V，转矩常数Kt为0.04 Nm/A；3. 在不同电压和负载下测量的功率随电压和负载增加而增加。
实验中我们观察到，当电压增加时，电动机的转速也随之增加。
这符合电压常数Kv的定义。
而转速的增加会带动机械负载的旋转，从而转矩也相应增加。
而转矩的增大会使得电流增加，因此电压和转矩之间的关系可以通过转矩常数Kt来表示。
实验结果进一步说明了直流电动机的工作原理，即通过外部直流电源提供电能，电枢在电磁场的作用下转动。
直流电动机的仿真实验
）直流电动的调压调速单项可控直流电源的设计1 电路原理图如下所示：图一2 直流电动机图、图二其中F+，F-：这两个端口是接电机的励磁电源的，分别接正负极A+，A-：电机电枢绕组的连接端TL ：电机负载输入端m ：测量端口，这里输出了电机转速，电枢电流，励磁电流，电磁转矩 参数计算 ： 根据m.1.191500*14.3*23000*60260N N P ===T π得出TL 为19.1N.m 19375.1161.19===ΦIT CaNN T124946.0602=Φ=ΦC C TE π76.1760124946.02200==Φ=C U n E aNmin rV E n C N E419.187124946.0*1500==Φ=。
0476.372arcsin2==UEδ 电动机的设置参数如下：图三3 整流部分晶闸管最重要的特性是可控的正向导通特性.当晶闸管的阳极加上正向电压后,还必须在门极与阴极之间加上一个具有一定功率的正向触发电压才能打通, 这一正向触发电压的导通是由触发电路提供的,根据具体情况这个电压可以是交流、直流或脉冲电压。
由于晶闸管被触发导通以后，门极的触发电压即失去控制作用，所以为了减少门极的触发功率，常常用脉冲触发。
触发脉冲的宽度要能维持到晶闸管彻底导通后才能撤掉，晶闸管对触发脉冲的幅值要求是：在门极上施加的触发电压或触发电流应大于产品提出的数据，但也不能太大，以防止损坏其控制极，在有晶闸管串并联的场合，触发脉冲的前沿越陡越有利于晶闸管的同时触发导通。
为了保证晶闸管电路能正常，可靠的工作，触发电路必须满足以下要求：触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值，并留有一定的裕量。
晶闸管如下图所示：图四晶闸管的参数设定所以根据其提供的资料可取电容0.2μF ，电阻取40Ω。
4触发电路图：晶闸管额定电流It(AV)/A 1000500200100502010电容C/μF 2 1 0.5 0.25 0.2 0.15 0.1 电阻R/Ω2510204080100图五为了保证可靠触发 晶闸管触发宽度为整个20度5 平波电抗器图六为保证电流连续所需要的电感量L 可由下式求出：id i m一般取电动机额定电流的5%-10% 此处取6%H L I U 65771.006.0*16220*10*87.2223dim2===-πω6过电流保护电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流现象。
直流并励电动机实验报告
第三次实验报告——直流并励电动机1、 实验内容1 1． 工作特性和机械特性保持U=UN 和If =IfN 不变，测取n 、T2 、n=f(Ia)及n=f(T2)。
1.1实验拍照、数据、图表表1-8 U=U N =220V I f =I fN =1.1 A K a =20Ω 1.2 实验结果分析与理解实 验 数 据 I a （A ）1.101.00 0.85 0.75 0.63 0.57 0.40 0.25 n （r/min ） 1261 1289 1317 1340 1363 1387 1402 1428 T 2（N.m ）2.73 2.512.211.801.571.421.160.84计 算 数 据P 2（w ） 361.5 339.7 305.6 253.3 224.7 206.8 170.8 125.9 P 1（w ） 484.0 462.0 429.0 407.0 380.6 367.4 330.0 297.0 η（%）74.773.5 71.2 62.2 59.0 56.3 51.7 42.4 △n （%）电磁转矩T越大，转速n越低，其特性是一条下斜直线。
原因是T增大，电枢电流Ia与T成正比关系，Ia也增大；电枢电动势Ea则减小，转速n降低。
2、实验内容2调速特性（1）改变电枢端电压的调速2.1实验拍照、数据、图表U a（V）153 123 78 72 66 60 56 0.42n（r/min）858 638 295 276 185 158 138 83I a（A）0.55 0.65 0.93 0.90 0.88 0.86 0.82 0.612.2实验结果分析与理解电枢电压减小时，Ce与电动机本身决定，Φ由励磁电流决定，负载转矩T 不变，只有转速n会随着电枢电压减小而降低，从而实现调速。
改变电枢电压调速，电枢电流几乎不变。
改变电枢电压调速，可以实现连续平滑地无级调速，调速范围大，效率高，机械特性硬，但只能从额定转速向下调节。
电机拖动实验.
1.起动机组步骤
（1）起动前先检查线路，调压器调到零位， 开关K，K1处于断开位置，RP1调至最小位置， RP2、R3放在最大位置。 （2）合上装置上空气开关、控制电路电源 开关、励磁开关和主电源起动按钮。缓慢调节 调压器电压，起动直流电动机，观察各电表指 针是否有反偏，若有反偏应先将调压器调到零 按下主电源停止按钮，将有反偏的表的接线端 调。然后再起电机。 （3）调节调压器，使发电机转速达到额定 值。
3.他励直流发电机的外特性实验
合上K将发电机加上负载，调节（R3）负载大小 和（RP2）发电机励磁电流的大小，使发电机在额定 转速下输出电流为额定值I=Ie，输出端电压为额定电 压Ue（该点即为发电机的额定运行点），此时的励磁 电流If= A为额定励磁电流，记下该组数据，并保 持If不变逐渐减少负载电流直至为零即断开K，记下 每次电流和电压填于实验表1-2中。
实验表2-2 他励直流电动机电枢回路串电阻 调速数 据
I=
V
If=
A
R/Ω n/rpm
3．直流电动机改变电压的调速方法
（1）实验线路仍如图2-1。起动直流电动机， 实验条件保持为：If=le，电枢回路不串联电阻， 即R=0；电动机带一个恒转矩的负载，方法如上面 所述。 （2）调节电源电压，电压从额定值往下调节， 测量电源电压U及转速n,并将测量结果记录在表23中（测6-7组数据即可）
九、其它说明
学生必须遵守实验室管理的相关规定及 安全事项等内容。
实验三：他励直流电动机参数测定
一、实验目的
应用基本的物理方法来测量和计算电动机的主 要参数电子电路技术
二、实验内容
1．测定直流电动机的额定励磁电流。 2．测定直流电动机电枢及励磁绕组的电阻及 电感。 3．测定直流电动机空载损耗曲线P0=f(n)。 4．测定电动机从切断电流到转子静止时的转 速随时间变化关系n=f(t)。 5．阅读直流电动机电气参数和飞轮矩的测定 方法（见附表）。
直流电机认识实验
直流电机认识实验一、实验目的1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、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。
3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向的方法。
二、预习要点1、如何正确选择使用仪器仪表。
特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器?3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果?4、直流电动机改变转向的方法。
三、实验项目1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正直流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、用伏安法测直流电机电枢绕组的冷态电阻。
3、直流他励电动机的起动及改变转向。
四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序1、实验设备2、控制屏上挂件排列顺序D31、D42、D41、D51、D31、D44五、实验说明及操作步骤 1、用伏安法测电枢的直流电阻（1）按图1接线，电阻R 用D44上1800Ω 和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。
A 表选用 D31直流、毫安、安培表，量程选用5A 档。
开关S 选用D51挂箱。
（2）检查后接通电枢电源，并调至约30～50V 。
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 。
用手握住电机转轴将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 数据列于表1中。
（3）增大R 使电流分别减小到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表1中。
表中：取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值：（4）计算基准工作温度时的电枢电阻由实验直接测得的为电枢绕组实际冷态电阻值。
冷态温度为室温。
按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值R aref ：)(311312111a a a a R R R R ++=)(312322212a a a a R R R R ++=)(313332313a A a a R R R R ++=arefaaref R R θθ++=5.2345.234)(31321a a a a R R R R ++=图1 测电枢绕组直流电阻接线式中：θref——基准工作温度，对于E 级绝缘为75 ℃。
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实验三直流电动机
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)。
（3）观察能耗制动过程
四．实验设备
1．直流电动机电枢电源（NMEL-18/1）
2．直流电动机励磁电源（NMEL-18/2）
3．可调电阻箱（NMEL-03/4）
4．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13）
5．开关（NMEL-05）
6．直流电压、电流表
7．直流并励电动机M03
五．实验方法
1．并励电动机的工作特性和机械特性。
实验线路如图1-6所示。
V、A：直流电压表（量程为300V档）、直流电流表（量程为2A档）。
a．将直流电动机励磁电源调至最大，直流电动机电枢电源调至最小。
检查涡流测功机与NMEL-13是否相连，将NMEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关拨向“转矩控制”，”转速/转矩设定”旋钮逆时针旋到底，使船形开关处于“ON”，按实验一方法起动直流电机，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，调节直流电动机电枢电源的输出至220V ，再分别调节直流电动机励磁电源和“转速/转矩设定”旋钮，使电动机达到额定值
：
U=U N =220V
，
I=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”转速/转矩设定”旋钮，测取电
动机电枢电流I 、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 = 73 mA
2．调速特性
（1）改变电枢端电压的调速 实验线路如图1-6所示。
a ．按上述方法起动直流电机后，同时调节”转速/转矩设定”旋钮，直流电动机电枢电压和直流电动机励磁电流，使电动机的U=U N ，I=0.5I N ，I f =I fN ，记录此时的T 2=0.63 N.m 。
b ．保持T 2不变，I f =I fN 不变，逐次降低电枢两端的电压U ，每次测取电压U ，转速n 和电枢电流I ，共取7-8组数据填入表1-9中。
（2）改变励磁电流的调速
a ．直流电动机起动后，将直流电动机励磁电流调至最大，调节直流电动机电枢电源为220V ，调节”转速/转矩设定”旋钮，使电动机的U=U N ，I a =0.5I N ，记录此时的T 2=0.75 N.m
b ．保持T 2和U=U N 不变，逐次减小直流电动机励磁电流，直至n=1.3n N ，每次测取电动机的n 、I f 和I a ，共取7-8组数据填写入表1-10中。
图1-6 直流电动机接线图
直流电动机电枢电源
（3）能耗制动 按图1-7接线。
R 1：采用NMEL-03/4中电阻R 1。
S ：双刀双掷开关（NMEL-05） a ．将开关S 1合向电枢电源端，电枢电源调至最小，磁场电源调至最大，起动直流电机。
b ．运行正常后，将开关S 1合向中间位
置，使电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。
c ．重复起动电动机，待运转正常后，把S 1合向电阻R 1端，选择不同R 1阻值，观察对停机时间的影响，记录停机时间。
六．实验报告
1．由表1-8计算出 P 2和η，并绘出n 、T 2、η=f(I a )及n=f(T 2)的特性曲线。
注:： 电动机输出功率P 2=0.105nT 2
式中输出转矩T 2 的单位为N·m ，转速n 的单位为r ／min 。
电动机输入功率P 1=UI 电动机效率η=
1
2
P P ×100％ 由工作特性求出转速变化率：
Δn= N N
O n n n ×100％
图1-7 直流电动机能耗制动接线图
直流机电枢电源
2．绘出并励电动机调速特性曲线n=f(U)和n=f(I f)。
分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。
1) 改变电枢端电压的调速，电枢电流变化很小，电机的转速随电压的增大而变大；
其优点是可以连续平滑地无级调速，机械特性硬，调速范围大，效率高，无论是轻载还是重载均有明显的调速效果，缺点是只能从额定转速往下调节；
2) 改变励磁电流的调速，转速越高，电枢电流越大，转速随电流的变大而减小；
其优点是可以连续平滑调速，调节励磁电流方便，缺点是恒转矩负载时电枢电流会由于磁通减小而增大，时间过长会导致发热，并且此调速方法只能从额定转速向上调节，最高转速受机械强度与换向能力限制。
3．能耗制动时间与制动电阻R1的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？
答：能耗制动时间与制动电阻RL的阻值是正比例的关系,也就是说制动电阻越大,制动时间相对越长.这是因为电机在工作电源断开的瞬间,电机转子因为运转惯性产生的电磁会在定子绕组中产生较高的反向电动势,这个电动势因为由同时接人的制动电阻与定子绕组构成回路而产生反相感应电流在转子,定子之间产生相反的电磁场,这相反的电磁场产生的电磁力直接阻碍转子的惯性运转而使其迅速停止。
该制动方法最大的缺点是对定子,转子,线圈绕组及机械传动部分的机械冲击较大,尤其是大型电机,这个电阻大小的取值非常重要.。