(最新版)电机电机学实验报告
电机学实验报告
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
1改变他励直流电动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.电动及回馈制动特性。
2?电动及反接制动特性。
3.能耗制动特性。
四.实验设备及仪器
1.MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。
2.电机导轨及转速表（MEL-13、MEL-14 ）
3?三相可调电阻900Q （MEL-03 ）
4?三相可调电阻90Q （MEL-04 ）
5.波形测试及开关板（MEL-05 ）
6.直流电压、电流、毫安表（MEL-06 ）
7.电机起动箱（MEL-09 ）
五.实验方法及步骤
1.电动及回馈制动特性
接线图如图5-1
M 为直流并励电动机M12 （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 v 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 （MEL-06 ）;
直流电流表mA「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（MEL-06 ）
R i选用900 Q欧姆电阻（MEL-03 ）
R2选用180欧姆电阻（MEL-04中两90欧姆电阻相串联）
R3选用3000 Q磁场调节电阻（MEL-09 ）
R4选用2250 Q电阻（用MEL-03中两只900 Q电阻相并联再加上两只900 Q电阻相串联）
开关S i、S2选用MEL-05中的双刀双掷开关。
按图5-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置；
（1）开关S i合向“ 1”端，S z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。
实验步骤。
a.按次序先按下绿色"闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和220V电源船形开关，使直流电动机M起动运转，调节直流可调电源，使V1读数为5=220伏，调节R2阻
值至零。
b.分别调节直流电动机M的磁场调节电阻R1，发电机G磁场调节电阻R3、负载电阻R4 （先调节相串联的900Q电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节900Q电阻相并联的旋钮），使直流电动机M的转速n N=1600r/min , I f+I a=I N=0.55A，此时l f=l fN , 记录此值。
c.保持电动机的U=U N=220V , I f=I fN不变，改变R4及R3阻值，测取M在额定负载至空载范围的n、I a,共取5-6组数据填入表中。
表N伏fN
d.折掉开关S2的短接线，调节R3,使发电机G的空载电压达到最大（不超过220伏），并且极性与电动机电枢电压相同。
e.保持电枢电源电压U=U N=220V , I f=I fN，把开关S2合向"1”端，把R4值减小，直
至为零（先调节相串联的900 Q电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器）。再调节R3
阻值使阻值逐渐增加，电动机M的转速升高，当A1表的电流值为0时，此时电动机转速
为理想空载转速，继续增加R3阻值，则电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至电流接
近0.8倍额定值(实验中应注意电动机转速不超过2100转/分)。
测取电动机M的n、l a,共取5-6组数据填入表5-2中。
表5-2 U N=220伏I fN= 0.078 A
因为T2=CM 0 I2,而CM 0中为常数，则T x I2,为简便起见，只要求n=f (l a)特性, 见图5-2。
2?电动及反接制动特性。
在断电的条件下，对图5-1作如下改动：
(1)R i为MEL-09的3000 Q磁场调节电阻，R?为MEL-03 的900 Q电阻，R3不用，R4不变。
(2)S1合向“ 1”端，S2合向“ 2”端(短接线拆掉)，把发电机G的电枢二个插头对调。
实验步骤：
a.在未上电源前，R1置最小值，R2置300Q左右，R4置最大值。
b按前述方法起动电动机，测量发电机G的空载电压是否和直流稳压电源极性相反，
若极性相反可把S2含向“ 1”端。
C.调节R2为900Q，调节直流电源电压U=U N=220V，调节R1使I f=I fN，保持以上值不变，逐渐减小R4阻值，电机减速直至为零，继续减小R4阻值，此时电动机工作于反接
制动状态运行(第四象限)；
d.再减小R4阻值，直至电动机M的电流接近0.8倍I N，测取电动机在第1、第4象限的n、I2,共取5-6组数据记录于表5-3中。
表5-3 R2=900 Q U N=220V I fN= 0.24 A
为简便起见，画n=f (I a),见图5-3。
3.能耗制动特性
图5-1中，R1用3000 Q , R2改为360欧(采用MEL-04中只90 Q电阻相串联)，R3采用MEL-03中的900欧电阻，R4仍用2250 Q电阻。
操作前，把S i俣向“ 2”端，R i、R2置最大值，R3置最大值，R4置300欧(把两只串联电阻调至零位，并用导线短接，把两只并联电阻调在300欧位置)，S2合向“ 1”端。
按前述方法起动发电机G (此时作电动机使用)，调节直流稳压电源使U=U N=220伏, 调节R i使电动机M的》=加,调节R3使发电机G的l f=80mA，调节R4并先使只4阻值减小, 使电机M的能耗制动电流l a接近0.8I aN数据，记录于表5-4中。
2fN
调节2的，重复上述实验步骤，测取a、,共取组数据，记录于表中。
表5-5 R2=180 Q I fN= mA
当忽略不变损耗时，可近似为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转矩T=CM①
I a,他励电动机在磁通①不变的情况下，其机械特性可以由曲线n=f (I a)来描述。画出以
上二条能耗制动特此曲线n=f (I a),见图5-4。
六.实验注意事项
调节串并联电阻时，要按电流的大小而相应调节串联或并联电阻，防止电阻过流烧毁熔断丝。
七.实验分析
①电动及回馈制动：发电机工作时的电磁转矩为制动转矩，这样不但限制了转速的继续升
高，而且又把机车下坡时的位能转换为电能而回馈给电网，节省了能量。在变频调速系统
中，电动机的减速和停止都是通过逐渐减小运行频率来实现的，在变频器频率减小的瞬
间，电动机的同回馈制动原理框图步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机的转
子转速未变，或者说，它的转速变化是有一定时间滞后的，这时会出现实际转速大于给定
转速，从而产生电动机反电动势高于变频器直流端电压的情况，这时电动机就变成发电
机，非但不消耗电网电能，反而可以通过变频器专用型能量回馈单元向电网送电，这样既
有良好的制动效果，又将动能转变化为电能，向电网送电而达到回收能量的效果。
②电动及反接制动：反接制动的关键仍是采用了双向双刀开关Q注意开关上下触
点为交叉接线。当双向双刀开关合在图中上方位置时，电动机正常运行，电磁
转矩属于拖动性质的转矩。
当双向双刀开关合向图中下方位置时，电机处于反接制动状态。
因为开关Q刚刚合向下边瞬间由于惯量的存在，转速不会突变，励磁也并没改变，电势也
暂不改变，只是电枢电源反接使电枢电流反向，从而使转矩反向成为反接制动转矩。因而
使转速迅速下降，若在转速下降到0的瞬间断开电源，则电机将
立即停转，如果转速没有断开电源则电机将反向转动。
③能耗制动：能耗制动的关键是采用了双向双刀开关Q。
当开关Q合在图中上边位置时电机作电动机运行，即电磁转矩与转速同方向，属于拖动转
矩。而当开关Q合向图中下边位置时，电机作发电机运行。
因为开关刚刚合向下边瞬间，由于惯量的存在，转速不会突变；励磁接线并没改变磁场也
没改变，故电势也暂时不变，故电机作发电机运行，发电机运行时，电磁转矩为制动作用
的转矩，因此将使转速尽快降低，与其同时电势也随之减小，制动作用减弱。最后转子达
到停转。
适当减少限流电阻R,可以增强制动作用，减少制动时间。
实验二直流发电机
一.实验目的
1掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。
2.通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。
二.预习要点
1?什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取。
2.做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？
3.并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？
4.如何确定复励发电机是积复励还是差复励？
三.实验项目
1.他励发电机
⑴空载特性：保持n=n N使i=o，测取uo=f（i f）。
⑵外特性：保持n=n N使i f =i fN，测取u=f（i）。
⑶ 调节特性：保持n=n N,使U=IN,测取i f =f（i）。
2.并励发电机
（1）观察自励过程
⑵测外特性：保持n=n N使R2 =常数，测取u=f（i）。
3.复励发电机
积复励发电机外特性：保持n=n N使R=常数，测取u=f（i）。
四.实验设备及仪器
1. MEL系列电机教学实验台主控制屏（MEL-1、MEL-IIA、B）。
2?电机导轨及测功机，转矩转速测量组件（MEL-13 ）或电机导轨及转速表。
3.直流并励电动机M03。
4.直流复励发电机M01。
5?直流稳压电源（位于主控制屏下部）。
6.直流电压、毫安、安培表（M EL-06 ）。
7.波形测试及开关板（MEL-05 ）。
8?三相可调电阻900Q （MEL-03 ）。
9?三相可调电阻90Q （MEL-04 ）。
10.电机起动箱（MEL-09 ）。
五.实验说明及操作步骤
1.他励发电机。
按图1-3接线
G:直流发电机M01 , P N=100W , U N=200V , I N=0.5A , N N=1600r/min
M :直流电动机M03，按他励接法
S1、S2：双刀双掷开关，位于MEL-05
R1：电枢调节电阻100 Q /1.22A，位于MEL-09。
R f1:磁场调节电阻3000 Q /200mA，位于MEL-09。
R f2：磁场调节变阻器，采用MEL-03最上端900 Q变阻器，并采用分压器接法。
R2：发电机负载电阻，采用MEL-03中间端和下端变阻器，采用串并联接法，阻值为
2250 Q （900Q与900 Q电阻串联加上900 Q与900 Q并联）。调节时先调节串联部分，当负载电流大于0.4A时用并联部分，并将串联部分阻值调到最小并用导线短接以避免烧毁熔断器。
mA i、A i :分别为毫安表和电流表，位于直流电源上。
U i、U2:分别为可调直流稳压电源和电机励磁电源。
V2、mA?、A2：分别为直流电压表（量程为300V档），直流毫安表（量程为200mA档），直流安倍表（量程为2A档）
（1）空载特性
a.打开发电机负载开关S2,合上励磁电源开关S i,接通直流电机励磁电源，调节R f2, 使直流发电机励磁电压最小，mA?读数最小。此时，注意选择各仪表的量程。
b.调节电动机电枢调节电阻R i至最大，磁场调节电阻R fi至最小，起动可调直流稳压电源（先合上对应的船形开关，再按下复位按钮，此时，绿色工作发光二极管亮，表明直流电压已正常建立），使电机旋转。
b从数字转速表上观察电机旋转方向，若电机反转，可先停机，将电枢或励磁两端接线对调，重新起动，则电机转向应符合正向旋转的要求。
d.调节电动机电枢电阻R i 至最小值，可调直流稳压电源调至220V，再调节电动机磁
场电阻R fi,使电动机（发电机）转速达到i600r/min （额定值），并在以后整个实验过程中