直流电动机启动、调速控制电路实验.
直流电动机启动、调速控制电路实验
实验题目类型：设计型《电机与拖动》实验报告实验题目名称：直流电动机启动、调速控制电路实验室名称：电机及自动控制实验组号：X组指导教师：XXX报告人：XXX 学号：XXXXXXXXX 实验地点：XXXX 实验时间：20XX年XX月X日指导教师评阅意见与成绩评定一、实验目的掌握直流电动机电枢电路串电阻起动的方法；掌握直流电动机改变电枢电阻调速的方法；掌握直流电动机的制动方法；二、实验仪器和设备验内容（1）电动机数据和主要实验设备的技术数据四、实验原理直流电动机的起动：包括降低电枢电压起动与增加电枢电阻起动，降低电枢电压起动需要有可调节电压的专用直流电源给电动机的电枢电路供电，优点是起动平稳，起动过程中能量损耗小，缺点是初期投资较大；增加电枢电阻起动有有级（电机额定功率较小）、无极（电机额定功率较大）之分。
是在起动之前将变阻器调到最大，再接通电源，随着转速的升高逐渐减小电阻到零。
直流电动机的调速：改变Ra、Ua和∅中的任意一个使转子转速发生变化。
直流电动机的制动：使直流电动机停止转动。
制动方式有能耗制动：制动时电源断开，立即与电阻相连，使电机处于发电状态，将动能转化成电能消耗在电路内。
反接制动：制动时让E与Ua的作用方向一致，共同产生电流使电动机转换的电能与输入电能一起消耗在电路中。
回馈制动：制动时电机的转速大于理想空转，电机处于发电状态，将动能转换成电能回馈给电网。
五、实验内容（一）、实验报告经指导教师审阅批准后方可进入实验室实验（二）、将本次实验所需的仪器设备放置于工作台上并检查其是否正常运行，检验正常后将所需型号和技术数据填入到相应的表内（若是在检验中发现问题要及时调换器件）（三）、按实验前准备的实验步骤实验直流电动机的起动1、取来本次试验所用器件挂置在实验工作台上2、在试验台无电的前提下，按照实验原理图接线3、请老师查看接线，待老师检查所接线路无误、批准后执行以下操作4、用万用表检查线路的通断（三相可调变阻器），检查无误后方可通电5、按动电源总开关，将电源控制屏上的直流电压调制220V左右6、按下“启动”按钮，便接通了直流电源7、搬动励磁、电枢电源按钮，直流电机启动8、逐渐减少R1阻值，电动机达到额定转速（也可通过调节R1来进行调速）9、搬动励磁电源按钮，直流电机能耗制动停车，收线，整理试验台R2直流电动机的起动、调速、制动原理图直流电动机的起动、调速、制动接线图若在实验中发现问题及时的找出问题的原因，排查问题后方可继续进行试验三相可调变阻器的检查：将其与直流电源接通，串入直流电流表，并入直流电压表。
直流电动机控制电路
直流电动机控制电路一、直流电动机的启动1.并励直流电动机的启动并励直流电动机的启动控制电路如图1-15所示。
图中，KA1是过电流继电器，作直流电动机的短路和过载保护。
KA2欠电流继电器，作励磁绕组的失磁保护。
启动时先合上电源开关QS，励磁绕组获电励磁，欠电流继电器KA2线圈获电，KA2常开触点闭合，控制电路通电；此时时间继电器KT线圈获电，KT常闭触点瞬时断开。
然后按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电，KM1主触点闭合，电动机串电阻器R启动；KM1的常闭触点断开，KT线圈断电，KT常闭触点延时闭合，接触器KM2线圈获电，KM2主触点闭合将电阻器R短接，电动机在全压下运行。
2. 他励直流电动机的启动（见图1-16）图1-15 并励直流电动机启动控制电路图1-16 他励直流电动机启动控制电路3. 串励直流电动机的启动（见图1-17）图1-17 串励直流电动机启动控制电路请注意，串励直流电动机不允许空载启动，否则，电动机的高速旋转，会使电枢受到极大的离心力作用而损坏，因此，串励直流电动机一般在带有20%~25%负载的情况下启动。
二、直流电动机的正、反转1.电枢反接法这种方法是改变电枢电流的方向，使电动机反转。
并励直流电动机的正、反转控制电路如图1-18所示。
启动时按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电，KM1常开触点闭合，电动机正转。
若要反转，则需先按下SB1，使KM1断电，KM1连锁常闭触点闭合。
这时再按下反转按钮SB3，接触器KM2线圈获电，KM2常开触点闭合，使电枢电流反向，电动机反转。
2.磁场反接法这种方法是改变磁场方向（即励磁电流的方向）使电动机反转。
此法常用于串励电动机，因为串励电动机电枢绕组两端的电压很高，而励磁绕组两端的电压很低，反转较容易，其控制电路如图1-19所示。
其工作原理同上例相似，请自己分析。
图1-18并励直流电动机正,反转控制电路图1-19串励电动机正,反转控制电路三、直流电动机的制动在实际生产中有时要求机械能迅速停转，这就要求直流电动机可以制动。
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。
直流调速系统实习报告
一、实习目的通过本次实习，使学生了解直流调速系统的基本原理、组成和运行方式，掌握直流调速系统的设计、调试和运行方法，提高学生动手实践能力和实际工程应用能力。
二、实习内容1. 直流调速系统基本原理直流调速系统是一种广泛应用于工业领域的电力拖动控制系统，其基本原理是利用晶闸管整流电路将交流电源转换为直流电源，通过调节直流电源的电压来控制直流电动机的转速。
2. 直流调速系统组成直流调速系统主要由以下几部分组成：（1）晶闸管整流电路：将交流电源转换为直流电源。
（2）平波电抗器：抑制整流电路输出的直流电压中的纹波。
（3）调节器：根据转速反馈信号和给定转速信号，调节晶闸管整流电路的控制角，从而实现直流电动机转速的调节。
（4）直流电动机：将电能转换为机械能，实现负载的拖动。
（5）转速反馈装置：将直流电动机的实际转速转换为电信号，反馈给调节器。
3. 直流调速系统设计（1）选择合适的晶闸管整流电路：根据负载要求，选择合适的整流电路，如三相桥式整流电路。
（2）设计调节器：根据转速反馈信号和给定转速信号，设计合适的调节器，如PI调节器。
（3）设计转速反馈装置：根据直流电动机的实际转速，设计合适的转速反馈装置，如测速发电机。
（4）设计平波电抗器：根据整流电路的输出电流和负载要求，设计合适的平波电抗器。
4. 直流调速系统调试（1）安装调试：将各个部件按照设计要求进行安装，并连接好电路。
（2）参数整定：根据实际负载要求，对调节器参数进行整定，使系统满足性能要求。
（3）系统调试：在负载条件下，对系统进行调试，确保系统运行稳定。
5. 直流调速系统运行（1）启动：按启动按钮，使直流电动机开始运行。
（2）调速：根据负载要求，调整给定转速信号，实现直流电动机转速的调节。
（3）停止：按停止按钮，使直流电动机停止运行。
三、实习总结1. 通过本次实习，使学生掌握了直流调速系统的基本原理、组成和运行方式。
2. 学生学会了直流调速系统的设计、调试和运行方法，提高了动手实践能力和实际工程应用能力。
直流电动机启动控制线路研究
在实际理论教学和实践教学中基本控制线路的教学都是以交流电动机基本控制线路为主没有单独针对直流电动机控制线路的教材可借鉴本文针对这个问题研究了直流电动机的点动控制连续转动控制和电枢回路串电阻控制问题给出了的基本控制线路供广大读者参考
山 西 青 年
理 论 研 究
直流 电动机启动控 制线路研究
Ｆ一
Ｑ Ｆ
ＫＨ
ｓ Ｓ Ｂ ２ — Ｋ ± Ｋ Ｍ １ ＋ 甲Ｋ
Ｋ Ｔ
＾
启动
ｎ ｌ 低 速
—
短路Ｒ
Ｋ Ｍ ２ — — — — ＞ｎ Ｉ（ 全 速 运 行 ）
Ｋ Ｔ 一（ 延 时 到 ）
工作过程是 ：
究
（ １ ） 开始先放一段录像 ：运动员游泳和潜水员潜入水 中 不同深度的水 中，运动员 为什 么要穿不 同的衣服？这样 引入 ， 联 理就在身边。
水。学生很 自然 的想到 ，液体压 强还与液体密度有关 ．也能进一 （ ６） 液体 压强公 式推 导。将蒙有橡 皮膜的玻璃 管放入水槽
点评 ：播放视频 ，目的是抛给学生一个值得思考 的问题 ：在 步得 出，液体 密度越大 ，压强越大 。
题 ，桌面 受到茶杯对 它的压强 吗？ 接着在茶杯 中倒 入水 ，再 问杯
底受 到水对它 的压 强吗？杯 壁受到水 对它的压强 吗？ 基于 前面固 度 ， 符 合初 中生感性思维较 强 ．理性思维尚不完善的思维特征。
体压强的学 习，学生容易 回答第 一个 问题 。后 两个问题 ，要通过 三 、总 结反思
刘胜 长
杨 永庄
薛福 林
电机学实验一 并励直流电动机
Coefficients (with 95% confidence bounds):
a = 2.823e+005 (-2.114e+005, 7.759e+005)
b = -1.581 (-2.052, -1.111)
c = 1285 (1203, 1368)
Goodness of fit:
RMSE: 5.187
由图像可以看出，电枢端电压下降后，理想空载转速降低，人为特性曲线与固有特性曲线平行。端电压下降，转速下降。
优点：可以连续平滑的调速，对于轻载与重载具有明显的调速效果。
缺点：转速只能从而定转速往下调，初投资较大，维护要求高。
（6）改变励磁电流调速
General model Power2:
0.500
1680
0.43
0.43
75.85
80.00%
5.00%
0.409
1690
0.34
0.34
60.33
80.66%
5.63%
0.369
1700
0.27
0.30
48.20
73.02%
6.25%
0.322
1710
0.22
0.25
39.50
70.97%
6.88%
0.255
1720
0.14
0.19
25.28
Goodness of fit:
SSE: 0.003952
R-square: 0.9128
Adjusted R-square: 0.8994
RMSE: 0.01744
由图像我们可以看出，电机的效率随着电枢电流的增大而不断增大，在起动之后的电机效率基本趋于稳定，维持在80%左右，可以近似看做电机效率随电枢电流的增长，呈现对数增长模式。
直流电机驱动控制实验
实验原理
直流电机的工作原理基于电磁感 应定律，通过磁场和电流的作用
力产生转矩，使电机转动。
控制器的功能是根据输入的信号 或指令，输出相应的电压或电流，
以改变电机的转速或方向。
驱动器的作用是将控制器输出的 信号转换为直流电机可以识别的 电压和电流，以驱动电机转动。
02
直流电机基础知识
直流电机简介
04
培养实验操作能力和分 析解决问题的能力。
实验设备
控制器
一个，用于控制直流电机的启 动、停止、调速和方向。
电源
一个，为直流电机和控制器提 供电源。
直流电机
一台，用于实验中的驱动对象。
驱动器
一个，用于将控制器发出的信 号转换为直流电机可以识别的 电压和电流。
测量仪表
若干，用于测量电机的电压、 电流、转速等参数。
连接电路
根据实验需求，正确连接电机、驱动器、控制器 和测量仪器。
启动与观察
启动电机，观察电机的实际表现，记录相关数据。
ABCD
设定参数
根据实验要求，设置电机的速度、方向、转矩等 参数，以及控制器的工作模式和参数。
调整与优化
根据实验结果，调整电机和控制器参数，优化电 机的性能表现。
数据记录与处理
数据记录
直流电机是一种将直流电能转 换为机械能的装置，广泛应用 于各种工业和民用领域。
直流电机主要由定子和转子两 部分组成，定子固定不动，转 子在定子内转动。
直流电机具有调速性能好、启 动转矩大、易于维护等优点。
直流电机的工作原理
直流电机通过磁场和电流的作用力实 现电能和机械能的转换。
通过改变电机的输入电压或电流，可 以调节电机的转速和转矩。
通过模拟电路搭建控制器，实现对电机的控制。这种方式简单、 成本低，但精度和稳定性较差。
并励直流电动机电枢回路串电阻起动与调速
并励直流电动机电枢回路串电阻起动与调速1．实验元件代号名称型号规格数量备注QS1 低压断路器DZ47 5A/3P 1QS2 低压断路器DZ47 3A/2P 1FU1 螺旋式熔断器RL1-15 配熔体3A 2FU2 瓷插式熔断器RC1-5A 2A 2KM1，KM2KM3，KA交流接触器CJX2-9/380 AC380V 4KT1，KT2 断电延时时间继电器JS7-3A AC380V 2R1，R2 电阻90Ω1.3A 2SA 万转开关LW5－16/H1196 1KI1 过电流继电器JL14-11Z 2．5A 1KI2 欠电流继电器DL-13 0．08-0．16A 1M 并励直流电动机220V1.1A185W 1600r/min1V 二极管2CZ 1000V5A 1 R3 电阻BX7D-1/6 1800Ω 1 2．实验电路图3．实验过程电枢回路串电阻器的起动与调速控制电路工作过程如下：1）起动前的准备工作状态将主令开关SA手柄放在零位，电枢电源的开关合上，接通直流电压220V，再合上控制电路的开关，因为直流电动机并励直流绕组中流过额定电流，欠电流继电器KI2线圈通电吸合，零位继电器KA 回路中KI2的常开触头闭合，主回路过电流继电器KI1不动作，通过SA①②使KA线圈通电，并触头自锁。
与此同时，时间继电器KT1、KT2的线圈也通电，其延时闭合动断触头立即分开，以保证起动电阻R1与R2都串入。
2）起动。
起动时可将SA手柄由零位直接板到3位，这时KM1通电，主触头闭合，接通电动机电枢电路，电动机在电枢串有两段起动电阻R1与R2的情况下开始起动。
在电动机开始起动的同时，KM1的常闭触头使KT1，KT2同时断电。
KT2经过一段延时后，其延时闭合的动断触头闭合，切除起动电阻R1，电动机进一步加速。
另外KT1，经过一定延时，其延时闭合的动断点闭合，接通加速接触器KM3的线圈回路，KM3的常开主触头闭合，切除最后一段电阻R2，电动机进入全电压进行，起动过程结束。
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实验题目类型：设计型
《电机与拖动》实验报告
实验题目名称：直流电动机启动、调速控制电路
实验室名称：电机及自动控制
实验组号：X组指导教师：XXX
报告人：XXX 学号：XXXXXXXXX 实验地点：XXXX 实验时间：20XX年XX月X日指导教师评阅意见与成绩评定
一、实验目的
掌握直流电动机电枢电路串电阻起动的方法；
掌握直流电动机改变电枢电阻调速的方法；
掌握直流电动机的制动方法；
二、实验仪器和设备
三、实验内容
（1）电动机数据和主要实验设备的技术数据
四、实验原理
直流电动机的起动：包括降低电枢电压起动与增加电枢电阻起动，降低电枢电压起动需要有可调节电压的专用直流电源给电动机的电枢电路供电，优点是起动平稳，起动过程中能量损耗小，缺点是初期投资较大；增加电枢电阻起动有有级（电机额定功率较小）、无极（电机额定功率较大）之分。
是在起动之前将变阻器调到最大，再接通电源，随着转速的升高逐渐减小电阻到零。
直流电动机的调速：改变Ra、Ua和∅中的任意一个使转子转速发生变化。
直流电动机的制动：使直流电动机停止转动。
制动方式有能耗制动：制动时电源断开，立即与电阻相连，使电机处于发电状态，将动能转化成电能消耗在电路内。
反接制动：制动时让E与Ua的作用方向一致，共同产生电流使电动机转换的电能与输入电能一起消耗在电路中。
回馈制动：制动时电机的转速大于理想空转，电机处于发电状态，将动能转换成电能回馈给电网。
五、实验内容
（一）、实验报告经指导教师审阅批准后方可进入实验室实验
（二）、将本次实验所需的仪器设备放置于工作台上并检查其是否正常运行，检验正常后将所需型号和技术数据填入到相应的表内（若是在检验中发现
问题要及时调换器件）
（三）、按实验前准备的实验步骤实验
直流电动机的起动
1、取来本次试验所用器件挂置在实验工作台上
2、在试验台无电的前提下，按照实验原理图接线
3、请老师查看接线，待老师检查所接线路无误、批准后执行以下操作
4、用万用表检查线路的通断（三相可调变阻器），检查无误后方可通电
5、按动电源总开关，将电源控制屏上的直流电压调制220V左右
6、按下“启动”按钮，便接通了直流电源
7、搬动励磁、电枢电源按钮，直流电机启动
8、逐渐减少R1阻值，电动机达到额定转速（也可通过调节R1来进行调速）
9、搬动励磁电源按钮，直流电机能耗制动停车，收线，整理试验台
R2 直流电动机的起动、调速、制动原理图
直流电动机的起动、调速、制动接线图
若在实验中发现问题及时的找出问题的原因，排查问题后方可继续进行试验
三相可调变阻器的检查：将其与直流电源接通，串入直流电流表，并入直流电压
表。
通过调节其阻值，记录并计算变阻器的好坏。
在本次试验中，实验室的并励电动机也可以充当他励使用，连接时只需将电机绕组与励磁输出电压相连。
他励电动机的起动与调速与并励电动机一样，但他励电动机在制动时则不同。
在停车时，先关闭电枢输出电压则电动机完成制动，若先关闭励磁输出电压则会出现飞车的现象。
六、实验注意事项
1、通电试车前，要认真检查励磁回路的接线，必须保证连接可靠，以防止电动机运行时出现因励磁回路断路失磁引起“飞车”事故。
2、起动时，应使调速变阻器R 短接，使电动机在满磁情况下起动，起动变阻器R 要逐级切换，不可越级切换。
3、通电试车时，必须有指导教师在现场监护。
七、实验故障及原因
1、在调速过程中，将三相可调变阻的电阻阻值调节迅速，引起报警 答：电动机在起动情况下，起动变阻器R 要逐级切换，不可越级切换。
2、在断电后将电枢输出电压端短接，制动时间没发生变化
答：没能完全解读好此电路图，在原电路断电的情况下，以使其构成能耗制动，不用再加额外电阻。
八、实验数据处理
电动机起动：1、减小1ST R ，观察转速的变化。
数据为表1
表1
电动机调速：2、增加 1ST R ，观察转速的变化以及同时增加 1r R ，观察转速的变化。
数据为表2
表2 折线图
直流电动机1M 空载起动时转速n 与电枢电压之间的关系
图一
直流电动机1M 调速时转速n 与电枢电压之间的关系
图二
直流电动机1M调速时转速n与励磁电流之间的关系
图三
九、实验结果陈述与总结
1.实验结论
本次实验由于准备时为了解到实验室设备的问题，未能完成既定实验目的，但是在老师指点下将直流串励电动机的电枢绕组和励磁绕组分别用一独立电源供电即可改接成他励电动机，接线合理，数据真实，小组成员积极配合，但只达到实验的部分目的。
首先按照实验步骤和实验注意事项测出电动机起动时的数据和电动机调速时的数据，对本次实验所得到的数据利用画图软件辅助分析电动机在起动时的转速
与电枢电压的关系以及电动机在调速状态下的转速与电枢电压、励磁电流的关系。
起动时，保持励磁电压不变，缓慢调节1ST R ，使1ST R 的电阻慢慢减小，使电枢电压每次增加将近20 V ，得到如图1的关系。
电动机的转速基本与电枢电压成正比，但随着1ST R 的减小，励磁电流有微小的的变化以及电枢电流亦有微小的变化。
调速时，将1ST R 、1r R 同时往大调，得到电动机的转速与电枢电压、励磁电流的关系如图2、3
通过调节电枢电压和励磁电流都可以实现调节电动机的转速，电动机的转速与电压和励磁电流成一定的线性关系。
另外在整个实验中不能出现励磁电压断路或者停机时先断励磁电压，否则电动机转速会爆增。
2.收获与不足
通过本次试验不仅对直流电机有了一定的了解和认识，还在实验上有了提高，提高动手能力，更重要的是开发了自己对实验的兴趣和实验过程的锻炼，增加了动手的次数。
在整个过程中，思考的问题较少。
对知识的迁移以及应用方面有所欠缺，没有想到串励直流电动机可以用作他励直流电动机，以至于开始时因为缺少他励电动机没有做成实验。
十、参考文献（资料）
1．唐介. 电机与拖动. 第三版. 高的教育出版社，2015年 2．电机教学实验台实验指导书. 杭州教仪设备有限公司，2011年。