实验一 直流他励电动机调压调速和调磁调速实验
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。
5.3,5.4 他励直流电动机的制动与调速
U N Ea I a R Cen I a ( Ra Rc )
U N Ea | U N | | Ea | Ia 0 Ra Rc Ra Rc
即：T反向，n不变，则T与n反向，阻转矩
3．反接制动－－电压反接
• 电压反接制动的机械方程：
UN R a Rc n T 2 C e N C e CT N
n01 U U2 , nA nB ； 则b点：
E A E B U 2即U 2 E B I B Ra IB U 2 EB 0 T 0 Ra
制动方程：
Ra U n T 2 Ce CeCT
(T 0)
T反向 n不变
制动曲线： BC为正向回馈制动曲线
和机械强度的限制，升速范围不
可能很大，一般 D≤2； 为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合 起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下 采用降压 调速。
本节小结
机械特性为：
R a Rc n T C e N CT N
即 Ia反向→T反向
n不变 则由电动转向制动源自2．能耗制动• 能耗制动的曲线：
R a Rc n T C e N CT N
BO为能耗制动曲线， 通过原点的一条曲线且 在第二象限。
BO曲线斜率大的制动快 or 斜率小的制动快？
3．反接制动－－电压反接
• 电压反接制动的特点：
（1）可以很快使机组停机。 （2） 需要加入足够的电阻， 限制电枢电流；
（3）转速至零时， 需切断电源。
3．反接制动－－电动势反接 （倒拉反接）
• 制动情况分析：
◆由机械特性1 特性2；
◆
◆ 当电枢回路串入电阻
实验二他励直流电动机试运转及直流发电机的运行特性
U U0 U N 100% UN
I IN
15 发电机外特性—步骤
序
编号
号
分类 nN(rpm) PN(W) UN(V) IN(A) UfN(V) IfN(A)
1 eBDCG1000 发电机 1600
110 185 0.6 220 <0.16
（1）确认可调直流稳压电源、励磁电源开关处于断开 位置；可调直流稳压电源输出调节旋钮处于最小值位 置；
由开路特性可以判断出电 机在额定电压下磁路的饱 和程度。
11 发电机空载特性实验—步骤
序
编号
号
分类 nN(rpm) PN(W) UN(V) IN(A) UfN(V) IfN(A)
1 eBDCG1000 发电机 1600
110 185 0.6 220 <0.16
（1）确认可调直流稳压电源、励磁电源开关处于断开 位置；可调直流稳压电源输出调节旋钮处于最小值位 置；
3、如何改变电动机的转向？
21
实验报告要求
实验目的、实验内容、实验记录数据； 根据空载实验数据，作出空载特性曲线； 绘出直流发电机的外特性曲线，计算电压调整率：
课后思考题
U U0 U N 100% UN
14 发电机外特性—原理
当转速n等于额定转速，并为常数时，励磁电流等于额定励磁 电流，并保持不变（额定励磁电流是指，转速为额定转速、 电压为额定电压、电流为额定电流时的励磁电流值），改变 负载大小时，端电压随负载电流变化的关系，称为外特性。
U
发电机从空载到满载的
U0
电压变化程度，可用电
UN
压调整率来表示：
1 实验目的
学习电动机的起动、升速、改变转向、停机 条件。
03直流他励电动机的启动与调速
TL
Tg T
10
二、直流他励电动机的调速
可以实现无级调速， 1. 可以实现无级调速，n＜nN 2. 机械特性硬 3. 恒转矩调速 4. 可以利用调压方法启动设备
特点： 特点：
11
二、直流他励电动机的调速
改变电动机磁通Φ 3. 改变电动机磁通Φ 特点： 特点： 1. 可实现无级调速 2. n＞nN 3. 系统特性软 调速范围小n 4. 调速范围小nmax＜1.2nN 5. 恒功率
1-7 直流他励电动机的制动
是一条过原点，位于第二、 是一条过原点，位于第二、 四象限的直线。 四象限的直线。也有反抗 性负载和位能性负载。 性负载和位能性负载。 通常应用在系统需 要迅速准确停车及卷扬 机重物恒速下放的场所。 机重物恒速下放的场所。 但要注意附加电阻大小 但要注意附加电阻大小 的选择。 的选择。
n a b
g
UN U1
工作点由b点过渡到g →工作点由b点过渡到g点
TL Tg T
9
二、直流他励电动机的调速
由于T 系统加速n↑ 由于Tg＞TL→系统加速n↑ →E↑→I↓→T↓ →→工作点由 点向a 工作点由g →→工作点由g点向a点移 动 a点：T=TL、n=na（系统稳 定）
n a b
g
UN U1
30
1-7 直流他励电动机的制动
在整个过程中， 不变， 在整个过程中，U不变， I 变化大小但不变向， 变化大小但不变向，故T 没有变向。 没有变向。n发生方向变 化。
31
1-7 直流他励电动机的制动
注意特点： 注意特点： 改变附加电阻Rad ，可以得到不同的下降 改变附加电阻R 速度，附加电阻越小，下降速度越低， 速度，附加电阻越小，下降速度越低，保证 生产的安全。 生产的安全。 缺点是由于对T 的估计不足， 缺点是由于对TL的估计不足，可能本应 下降而变成上升，机械特性硬度小， 下降而变成上升，机械特性硬度小，速度的 稳定性差。 稳定性差。
电机与拖动实验授课教案
电机与拖动实验授课教案实验⼀认识实验⼀、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、改变电机转向与调速的⽅法。
⼆、实验内容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、⽤伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。
三、实验步骤1、由实验指导⼈员介绍DDSZ-1型电机及电⽓技术实验装置各⾯板布置及使⽤⽅法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
2、⽤伏安法测电枢的直流电阻图2-1 测电枢绕组直流电阻接线图3、直流仪表、转速表和变阻器的选择直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最⼤值来选择，变阻器根据实验要求来选⽤，并按电流的⼤⼩选择串联、并联或串并联的接法。
（1）电压量程的选择如测量电动机两端为220V的直流电压，选⽤直流电压表为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A3可选⽤直流安培表的5A量程档；额定励磁电流⼩于0.16A，选⽤直流毫安表的200mA量程档。
（3）电机额定转速为1600r/min，转速表选⽤1800r/min量程档。
（4）变阻器的选择变阻器选⽤的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最⼤的电流来确定，电枢回路R1可选⽤D44挂件的1.3A的90Ω与90Ω串联电阻,磁场回路R f1可选⽤D44挂件的0.41A 的900Ω与900Ω串联电阻。
4、直流他励电动机的起动准备5、他励直流电动机起动步骤四、注意事项1、直流他励电动机起动时，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。
机电传动控制7直流电动机调速系统①
利用开关器件 实现电力变换
14
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
机 电 传
概 述 一.什么是电力电子技术
动 控
制
④ AC/AC直接变频、变压电路
利用开关器件 实现电力变换
15
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
机 电 传
概 述 一.什么是电力电子技术
动 控
制
电力电子学
描述电力电子学的倒三角形
60年代出现， 1974年，美国的W. Newell
电子学
用倒三角形对电力电子学
进行了描述，被全世界普遍接受。
电力学
电力 电子学
电力电子技术 可看成“弱电控制强电”的技术， 是“弱电和强电的接口”，
连续、离散
控制 理论
控制理论是实现该接口的强有力纽带。
16
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
机 电 传
概述
二.电力电子技术的发展史
动 控
制
史前期 （黎明期）
晶闸管问世， (“公元元年”)
全控型器件 迅速发展时期
晶体管诞生
1904
1930
1947 1957 1970 1980 1990 2000 t(年)
电子管问世
水银（汞弧） 整流器时代
晶闸管时代
IGBT及 功率集成器件 出现和发展时代
电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。
17
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
正向特性
断态重复峰值电压UDRM 断态不重复峰值电压UDSM 反向重复峰值电压URRM 反向不重复峰值电压URSM 通态(峰值)电压UTM 正向电流 IG 额定通态平均电流IT 维持电流 IH
直流他励电动机调速方法
直流他励电动机调速方法
直流他励电动机是一种常用的电机类型，广泛应用于工业领域中。
为了实现电动机的调速控制，可以采用以下几种方法：
1. 线性调速法：线性调速法是通过改变电动机的电压来达到调速的目的。
通过改变电源电压，可以改变电动机的转矩和角速度。
这种方法简单直接，但是对电机的控制精度较低，且调速过程中会产生较大的电压波动。
2. 变电压变频调速法：这种方法通过电动机的励磁电压调整电机的转速。
调整电机的励磁电压可以改变电机的磁场强度，从而改变电机的转矩和速度。
这种方法可以实现较好的调速性能，但是对电源的要求较高。
3. 变阻调速法：变阻调速法通过改变电动机的外部阻抗来改变电机的转速。
通过改变电动机绕组的电阻，可以改变电机的转矩和角速度。
这种调速方法简单易行，但是对电动机的损耗较大，效率较低。
4. 极数变换调速法：极数变换调速法是通过改变电动机的励磁方式来调整电机的转速。
通过改变电机的励磁方式，可以改变电机的转矩和速度。
这种方法适用于多极数的电动机，对电动机的控制效果较好。
5. 变磁阻调速法：变磁阻调速法通过改变电动机的磁阻来调整电机的转速。
通过改变电机的磁阻，可以改变电机的磁场强度，从而改变电机的转矩和速度。
这
种方法适用于大功率电动机，对电机的控制效果较好。
以上是几种常见的直流他励电动机调速方法。
根据实际应用需求和条件选择适合的调速方法，可以实现电动机的精确控制和调速。
实验一 直流电动机认识实验
实验一直流电动机认识实验一、实验目的：1.动手操作并熟悉他励直流电动机的起动方法和改变转向的方法。
2.掌握直流电动机的调速方法。
二、实验线路三、实验步骤：1. 记录实验电机的铭牌数据。
按线路图接线，电动机电枢电源调为零。
2. 经教师查验无误后，闭合电源开关。
按下电动机励磁电源复位按钮，调节电动机励磁电源旋纽，观察励磁回路电流表A2为0.85A时，作起动准备。
4. 电枢串电阻起动：限制起动电流为额定电流的1.5倍，采用串电阻起动，计算起动电阻R s= 。
电枢电源调为零，将Rs调到最佳值，升压起动到200V，断开电源，等电机停稳后再合电源，按下励磁电源复位按钮，电机起动瞬间观察电流表读数，记录起动冲击电流的大小。
3. 降压起动：将Rs（起动电阻箱）调为零。
限制起动电流为额定电流的1.5倍，采用降压起动，计算起始电压U a= 。
缓慢调节电枢电源旋纽，升到起始电压U a，断开电源，等电机停稳后再合电源，按下励磁电源复位按钮，观察电机起动时电流表A1读数，记录起动冲击电流的大小。
缓慢调节电枢电源旋纽，保证整个起动过程，电枢电流不超过1.5倍额定电流，直至电机运行在额定转速。
5. 操作电机正、反转方法。
（1）电机起动后，观察并记录此时电机转向。
（2）将电枢电压换接，再起动，观察并记录此时电机转向。
（3）将励磁电压换接，再起动，观察并记录此时电机转向。
6. 操作电机调速方法（1）将Rs调为零，将电机起动后，改变电枢电压，记录转速的变化趋势。
（2）将电枢电压调到200V后，改变Rs大小，记录转速的变化趋势。
（3）减小励磁电压，记录励磁电流变化，记录转速的变化趋势。
7. 切断电源，实验结束四、实验报告要求：1. 第3和第4步直流电动机起动时，起动冲击电流和理论值比较，是否相符？2. 根据第5步的实验结果，试用公式说明如何改变他励直流电动机的旋转方向。
3. 根据第6步出现的转速变化情况，用所学理论说明转速变化的原因。
他励直流电动机的调速方法
他励直流电动机的调速方法
调速方法有以下几种：
1. 转子电阻调速：通过改变转子电阻的大小，可以改变电机转子的电阻，从而改变电机的转速。
增大转子电阻，转速下降；减小转子电阻，转速增加。
2. 线圈电压调速：通过改变电机定子线圈的输入电压大小，可以改变电机的转速。
增大电压，转速增加；减小电压，转速下降。
3. 外加电势调速：在电机定子电压的基础上，加上另外的电势，来改变电机的转速。
增加外加电势，转速增加；减小外加电势，转速下降。
4. 串-并联调速：通过将电机的定子和转子线圈的连接方式从串联变为并联，或者从并联变为串联，来改变电机的转速。
串联连接使得定子和转子电流相同，转速降低；并联连接使得定子和转子电流不同，转速增加。
直流电机的实验报告
直流电机的实验报告2-2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各种运行特性，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？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。
2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？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、他励发电机实验（1）测空载特性保持n=n N使I L=0，测取U0=f（I f）。
（2）测外特性保持n=n N使I f=I fN，测取U=f（I L）。
（3）测调节特性保持n=n N使U=U N，测取I f=f（I L）。
2、并励发电机实验（1）观察自励过程（2）测外特性保持n=n N使R f2=常数，测取U=f（I L）。
3、复励发电机实验积复励发电机外特性保持n=n N使R f2＝常数，测取U＝f（I L）。
四、实验设备及挂件排列顺序1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D55-4，D31、D44、D31、D42、D51五、实验方法1、他励直流发电机（必做）按图1-2-1接线。
图中直流发电机G选用DJ13，其额定值PN＝100W，UN ＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/min。
直流电动机DJ23-1作为G的原动机（按他励电动机接线）。
涡流测功机、发电机及直流电动机由联轴器同轴联接。
开关S选用D51组件上的双刀双掷开关。
Rf1选用D44的1800Ω变阻器，Rf2 选用D42的900Ω变阻器，并采用分压法接线。
R1选用D44的180Ω变阻器。
R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。
当负载电流大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。
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实验一直流他励电动机调压调速和调磁调速实验
一、实验目的
1、学习直流电动机的基本工作原理；
3、理解直流电动机的调速特性及其影响因素；
4、锻炼实验操作和数据处理能力。
二、实验原理
直流电动机是利用电磁感应的原理将直流电能转化成机械能的一种电动机。
它的基本
构造由电枢、磁极、定子和机壳等部分组成。
其中直流电源用于给电枢供电，磁极用于建
立磁场，定子包括电枢绕组、磁场绕组和绕线圈等部分，机壳则起到机械保护和散热作用。
当电枢与磁场相互作用时，电枢上产生电磁势力和电动势，并且在电枢上产生电流，与磁
场产生力矩作用，最终将机械能转化成电能。
2、直流电动机调压调速
(1)调压：在直流电动机中加入稳压源，由于稳压源的电压值可以控制，所以可以通
过控制稳压源的输出电压，来控制电动机的转速。
(2)调速：调速的方法有多种，如增加电枢电源电压、减小磁通量、改变电枢接线、
改变定子绕组、改变电机电阻等。
其中改变电枢电源电压是最常用的方法。
由于电枢电源
电压与电枢转速之间呈线性关系，所以可以通过改变电枢电源电压的大小来控制电机的转速。
调磁是通过改变磁极电流，改变磁场强度来控制电机的转速，使电机在不同的负载下
稳定运行。
在直流电动机中，调磁可以分为增磁和减磁两种方法。
增磁的方法有增大磁通量、加强磁极电流、改变磁极形状等；减磁的方法有减小磁通量、拉长电枢线圈、延长通
电时间等。
其中增大磁通量、加强磁极电流是常用的方法。
三、实验仪器设备
直流电机、励磁电源、万用表、直流稳压电源、电流表、电位器、开关等。
四、实验过程
1、调压调速实验
(1)将装备连接好，操作前检查线路是否正常连接。
(2)进行空载测量，将励磁电源开关打开，调整直流稳压电源电压使其与直流电机额
定电压相同，记录转速n0和励磁电压Ue0，顺时针旋转电位器逐渐增加励磁电压，记录电机转速n和励磁电压Ue。
(3)计算电机的速度调整量Δn，调整量表示为Δn=(n-n0)/n0*100%。
(3)缩小磁极电流，记录电机转速n和励磁电压Ue，并测定磁极电流I。
(5)重复缩小磁极电流步骤，直到电机停止。
五、实验结果与分析
(1)测量数据如下表：
| 电磁励磁电压Ue/V | 转速n0(空载)(r/min) | 转速n(负载)(r/min) | 调速量Δn |
| :---------: | :---------: | :---------: | :---------: |
| 60 | 1714 | 1150 | -32.86% |
| 110 | 2100 | 1536 | -26.29% |
| 160 | 2390 | 1731 | -27.45% |
| 210 | 2770 | 2079 | -24.59% |
| 260 | 2950 | 2280 | -22.03% |
(2)调压调速实验结果分析：从表中可以看出，随着励磁电压的增加，电机的转速逐
渐增加，反之电机的转速逐渐减小。
励磁电压对电机速度的影响比较明显，满足线性关系。
随着负载的增加，电机的转速逐渐下降，调速量也逐渐增加。
六、实验结论
1、通过调压调速实验，掌握了直流电动机调压调速的实验方法和技能，理解了直流
电动机的调速特性及其影响因素。
3、在两种实验中，磁极电流和励磁电压是影响电机性能的重要参数，需要合理调整
以满足不同的工作负载要求。