《机电传动控制》实验1-直流电动机机械特性
直流电动机机械特性
1.反抗性恒转矩负载
TL
n
2.位能性恒转矩负载
TL
n
二、恒功率负载特性
恒功率负载特点是：负载转矩与转速的乘积为一常数，即 与 成反比，特性曲线为一条双曲线。
TL
n
三、泵与风机类负载特性
2.5.2 能耗制动
在电动状态（开关S打到电源上），电枢电流、电枢电动势、转速及驱动性质的电磁转矩如图实线箭头所示。
制动时将开关S打到制动电阻RB上，由于惯性，电枢保持原来方向继续旋转，电动势 Ea 方向不变。由 Ea 产生的电枢电流IaB的方向与电动状态时 Ia 的方向相反,对应的电磁转矩 TemB与 Tem方向相反,为制动性质,电机处于能耗制动状态。
具体步骤：
（1）估算
（2）计算
（3）计算理想空载点：
（4）计算额定工作点：
二、人为特性的求取
在固有机械特性方程 的基础上，根据人为特性所对应的参数 或 或 变化，重新计算 和 ，然后得到人为机械特性方程式。
2.4 他励直流电动机的起动
电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。
2）D与δ%的关系：
D与δ%相互制约:δ越小,D越小,相对稳定性越好;在保证一定的δ指标的前提下,要扩大D,须减少Δn,即提高机械特性的硬度。
3、调速的平滑性
越接近1，平滑性越好，当 时，称为无级调速，即转速可以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。特性为一条抛物线。
TL
n
1
2
TL0
2.3 他励直流电动机的机械特性
2.3.1 机械特性的表达式
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。
3.3直流电动机的机械特性
2. 改变电枢电压 时的人为特性 (Φ = Φ N , Rad = 0 ) 改变电枢电压U时的人为特性
UN Ra T 把n = − 2 K eΦ N K e K mΦ N
转速降落不变； 转速降落不变；
与n =
U K eΦ N
−
U N − I N Ra 故 K eΦ N = nN (3) 求理想空载转速 求理想空载转速: UN n0 = 得 (0 , n0 ) K eΦ N (4) 求额定转矩 求额定转矩: PN PN TN = = 9.55 得 (TN , nN ) ϖN nN
根据 (0 , n0 )、(TN , nN ) 两点，就可作出他励直流电动机近似机械特性曲线 两点，就可作出他励直流电动机近似机械特性曲线 近似
dT ∆ T β= = × 100% dn ∆ n
→∞:交流同步电动机 （1）绝对硬特性β→∞ 交流同步电动机 ） （3）软特性β<10 ：直流串励电动机 ）
（2）硬特性β>10：直流他励电动机、交流异步电动机曲线上部 ） ：直流他励电动机、
二、固有机械特性 直流他励电动机的固有机械特性指的是在额定条件（ 直流他励电动机的固有机械特性指的是在额定条件（额定电压 UN和额定磁通 ΦN )下和电枢电路内不外接任何电阻时的 n=f(T) 下和电枢电路内不外接任何电阻时的 即: UN Ra n= T 是一条直线。 − 是一条直线。 2 K eΦ N K e K mΦ N
(1) 估算电枢电阻 a 估算电枢电阻R 依据：电动机在额定负载下的铜耗 约占总损耗∑ 依据：电动机在额定负载下的铜耗Ia2Ra约占总损耗∑∆ PN的 50%～75%。 ～ 。
输入功率－ Q ∑∆ PN＝输入功率－输出功率 ＝ U NI N − PN ＝ U N I N − η NU N I N ＝(1 − η N )U N I N ∴ I a 2 Ra = (0.5 ~ 0.75)(1 − η N )U N I N
最终版实验一____直流他励电动机机械特性
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．直流他励电动机机械特性。
2．回馈制动特性3. 自由停车及能耗制动。
4．反接制动。
四．实验设备及仪器1．NMEL系列电机系统教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及转速表（MMEL-13）3．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）4．三相可调电阻90Ω（NMEL-04）5．波形测试及开关板（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．直流他励电动机机械特性及回馈制动特性接线图如图1-1M为直流他励电动机M12，U N=220V，I N=0.55A，n N=1500r/min，P N=80W；励磁电压U f=220V，励磁电流I f＜0.13A。
G为直流发电机M03，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（电枢电源）自带，V2的量程为300V （MEL-06）；图1-1直流他励电动机机械特性实验线路图直流电流表mA1、A1分别为直流励磁及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1800Ω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-05中的双刀双掷开关。
直流电动机的机械特性ppt课件
➢当电枢以转速n转动时，电枢绕组的导体便会切割磁力线， 产生感应电势；
➢当电枢绕组通过电流时，与气隙磁场作用会产生电磁转矩。
电势常数 结构常数
E = Ke n T = Kt Ia
Kt = 9.55 Ke
每极主磁通 电枢电流
发电机和电动机均有电枢电势 E 、电磁转矩 T， 但性质却有很大不同。（见下表）
换向极
转子 （电枢）
气隙
主磁极
磁极数:主磁极的个数 磁极对数(P)=磁极数/2
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
定子的作用：产生主磁场及机械支撑
机座
换向绕组
— 起支撑作用; 作为部分磁路
上输出直流电能；若从电刷上输入直流电能, 又可作为直流电动机，从轴上输出机械能。
(2) 换向器的作用： 将电机内部的交流电 外部的直流电。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
转矩方程式 电势方程式 电压平衡方程式
启动、调速和制动
机械特性
分析依据：
电磁力定律、电磁感应定 律
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
3.1
直流电机的构造和工作原理
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
《机电传动控制》实验1-直流电动机机械特性
《机电传动控制》实验1-直流电动机机械特性《机电传动控制》实验指导书实验⼀直流电动机的机械特性⼀、实验⽬的掌握⽤实验⽅法测取直流并励电动机的机械特性。
⼆、实验内容1、实验设备1)、电源控制屏、D31直流数字电压电流表（2件）、D42三相可调电阻器、D44可调电阻器，挂箱排列顺序见图1-1。
2）、DD03导轨、测速发电机及转速表DJ23校正直流测功机参数：I N=2.2A，P N=355W，n N=1500r/min，U fN=220A，R f=26Ω，R=2090ΩDJ15直流并励电动机参数：I N=1.2A，P N=185W，n N=1600r/min，U fN=220A，R f=57Ω，R=1387Ω转速表DJ23 DJ15 DJ15直流并励电动机电阻串联接法：旋钮在最⼤值时R=1800Ω电阻并联接法：旋钮在最⼤值时R=450Ω图1-1实验挂件及顺序D 42 D 31 （1） D 31 （2）D 44电源控制屏量程选择1000v量程选择200m A励磁电源电枢电源接线图2、实验步骤1）按上图接线。
图中直流电动机M⽤DJ15，其额定电压U N=220V，额定励磁电流I fN<0.16A。
校正直流测功机MG⽤DJ23，MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，⽤于测量电动机的转矩和输出功率。
R f1选⽤D44的1800Ω阻值，R f2选⽤D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值，R1⽤D44的180Ω阻值，R2⽤D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
接好线后，检查M、MG之间是否⽤联轴器直接联接好。
2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻R f1调⾄最⼩值，电枢串联起动电阻R1调⾄最⼤值，接通控制屏下边右⽅的电枢电源开关使其启动，其旋转⽅向应符合转速表正向旋转的要求。
3）M启动正常后，将其电枢串联电阻R1调⾄零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值（100mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值：U=U N，I=I N，n=n N，此时M的励磁电流I f即为额定励磁电流I fN。
直流发电机电动机的机械特性和过渡过程实验报告
直流发电机电动机的机械特性和过渡过程实验报告一、实验目的：1.了解直流发电机和直流电动机的工作原理和基本结构；2.掌握直流发电机和直流电动机的机械特性曲线特点；3.观察和分析直流发电机和直流电动机在启动、转速调节和制动过程中的现象。
二、实验设备和材料：1.直流发电机实验箱；2.直流电动机实验箱；3.直流调速电机实验箱；4.实验电源；5.测功机。
三、实验原理：1.直流发电机的机械特性曲线：直流发电机的机械特性曲线表示发电机在不同负载情况下的输出特性，通常以机械输出功率与机械转速的关系表示。
当发电机转速恒定时，输出电压与负载电流成正比；当输出电流恒定时，输出电压与转速成正比。
2.直流电动机的机械特性曲线：直流电动机的机械特性曲线表示电动机在不同负载情况下的转速特性，通常以电动机输出转矩与机械转速的关系表示。
当转矩恒定时，转速与负载电流成反比；当转速恒定时，转矩与负载电流成正比。
四、实验步骤：1.将直流发电机实验箱接入实验电源，并接上表测设备；2.通过调节实验电源输出电压和表测设备的转速调节旋钮，测量不同电压和转速下的输出功率和转速数据；3.绘制直流发电机的机械特性曲线，并分析曲线特点。
1.将直流电动机实验箱接入实验电源，并接上表测设备和测功机；2.通过调节实验电源输出电压和表测设备的转速调节旋钮，测量不同电压和转速下的转矩和转速数据；3.绘制直流电动机的机械特性曲线，并分析曲线特点。
五、实验结果和分析：1.直流发电机的机械特性曲线图如下所示：【插入机械特性曲线图】从图中可以看出，当负载电流恒定时，输出电压与转速成正比关系；当输出电压恒定时，输出电流与转速成反比关系。
这说明直流发电机的输出电压和输出电流与转速密切相关，发电机在不同负载情况下都能保持较稳定的输出。
2.直流电动机的机械特性曲线图如下所示：【插入机械特性曲线图】从图中可以看出，当转矩恒定时，转速与负载电流成反比关系；当转速恒定时，转矩与负载电流成正比关系。
实验一、直流电机工作特性
实验一、并励直流电动机工作特性测定
一．实验目的:
用实验的方法求直流电机的工作特性
二．实验内容:
作并励直流电机的负载实验,在额定电压与额定励磁电流的条件下，测量直流电机的工作特性（转速特性 n=f (P2)、转矩特性 M= f (P2)、）效率特性η= f (P2)）实验原理图见图一。
R2
K1
图一：
三、操作步骤:
（1）按图接线后，合直流驱动器电源开关K1、控制电源开关K2，按起动按钮，合使能开关，然后合上K3给电机带上负载。
（2）在逐步减小R2以增加电机负载直至I a=1.1I e=7A为止，每改变一次R2记录相应的N、I的值到表1中。
四、实验报告要求：
用直角坐标纸画出下列特性曲线。
（1）转速特性 n=f (P2)
（2）转矩特性 M= f (P2)
（3）效率特性η= f (P2)
( 注.Ra=3.2Ω P0=1/2U0I0 )
五、思考题：
(1) 电动机的空载损耗决定与那些因素?为什么在本实验中可近似认为不变?
(2) 为什么当电枢电流太大时,效率反而降低了.。
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《机电传动控制》实验指导书
实验一直流电动机的机械特性
一、实验目的
掌握用实验方法测取直流并励电动机的机械特性。
二、实验内容
1、实验设备
1)、电源控制屏、D31直流数字电压电流表（2件）、D42三相可调电阻器、D44可调电阻器，挂箱排列顺序见图1-1。
2）、DD03导轨、测速发电机及转速表
DJ23校正直流测功机参数：I N=2.2A，P N=355W，n N=1500r/min，U fN=220A，R f=26Ω，R=2090ΩDJ15直流并励电动机参数：I N=1.2A，P N=185W，n N=1600r/min，U fN=220A，R f=57Ω，R=1387Ω
转速表DJ23 DJ15 DJ15直流并励电动机
电阻串联接法：旋钮在最大值时R=1800Ω电阻并联接法：旋钮在最大值时R=450Ω
图1-1实验挂件及顺序
D 42 D 31 （1） D 31 （2）
D 44
电源控制屏 量程选择1000v
量程选择200m A
励磁电源 电枢电源
接线图
2、实验步骤
1）按上图接线。
图中直流电动机M用DJ15，其额定电压U N=220V，额定励磁电流I fN<0.16A。
校正直流测功机MG用DJ23，MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。
R f1选用D44的1800Ω阻值，R f2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值，R1用D44的180Ω阻值，R2用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
接好线后，检查M、MG之间是否用联轴器直接联接好。
2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其启动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。
3）M启动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值（100mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值：U=U N，I=I N，n=n N，此时M的励磁电流I f即为额定励磁电流I fN。
4）保持U=U N，I f=I fN，I f2为校正值不变的条件下，逐次增加负载电阻R2（减小电动机负载）。
测取电动机电枢输入电流I a、转速n和校正电机的负载电流I F（由校正曲线查出对应电动机输出转矩T2）。
共取数据5-6组，记录于表1-1中。
表1-1 U=U N= V I f=I fN= mA I f2= mA
左侧为测功机电路右侧为电动机电路
图1-2 电动机接线原理图
三、实验报告
1、由表1-1计算出P2和η，并给出n、T
2、η=f(I a)及n=f(T2)的特性曲线，与理论计算值比
较，并分析误差原因。
电动机输出功率：P2＝0.105nT2，式中输出转矩T2单位为N.m（由I f2及I F值，从校正曲线T2=f(I F)查得），转速n的单位为r/min。
电动机输入功率：P 1 = UI ，输入电流：I = I a +I fN ，电动机效率： 四、注意事项
1、直流他励电动机启动时，须将励磁回路串联的电阻R f1调至最小，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同时必须将电枢串联起动电阻R 1调至最大，然后方可接通电枢电源，使电动机正常启动。
启动后，将启动电阻R 1调至零，使电机正常工作。
2、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源同时必须将电枢串联的起动电阻R 1调回到最大值，励磁回路串联的电阻R f1调回到最小值，给下次启动作好准备。
3、若要测量电动机的转矩T 2，必须将校正直流测功机MG 的励磁电流调整到校正值100mA ，以便从校正曲线中查出电动机M 的输出转矩。
4、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。
1）电压量程的选择：测量电动机两端为220V 的直流电压，选用直流电压表1000V 量程档。
2）电流量程的选择：因为直流并励电动机的额定电流为1.2A ，测量电枢电流的电表A 3可选用直流电流表的5A 量程档；额定励磁电流小于0.16A ，电流表A 1选用200mA 量程档。
3）电机额定转速为1600r/min ，转速表选用1800r/min 量程档。
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