《电机与拖动》
实验指导书
课程编号： 课程名称：电机与拖动实验 适应专业：自动化、电气工程及其自动化 课程类别：必修、限选
实验教学种类： 课程总学时：46+12 实验学时：12
执 笔 人：王卫东
西安电子科技大学机电工程学院
2006年9月
实验一 直流电动机的机械特性测定实验
一、实验目的和要求
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．掌握直流并励电动机的调速方法。
预习要求：
1．直流电动机的工作特性和机械特性的定义 2．直流电动机调速原理
二、实验内容
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)。 2．调速特性
（1）改变电枢电压调速
保持U=UN、If=IfN =常数，T2 =常数，测取n=f(Ua)。 （2）改变励磁电流调速
保持U=UN，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(If)。
三、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明
1．MEL系列电机教学实验台的主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）。
2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（MEL-13）或电机导轨及编码器、转速表。 3．可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表） 4．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。 5．直流并励电动机。
6．波形测试及开关板（MEL-05）。 7．三相可调电阻900Ω（MEL-03）。
四、实验原理
并励电动机实验线路，如图1-1所示。
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Uf 图1-1 直流并励电动机接线图 图1-6 直流并励电动机接线图U1：可调直流稳压电源 R1、Rf：电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于MEL-09 mA、A、V2：直流毫安、电流、电压表（MEL-06） G：涡流测功机
IS：涡流测功机励磁电流调节，位于MEL-13。
五、实验方法与步骤
1．并励电动机的工作特性和机械特性
按如图1-1所示将仪器设备与电动机相连接，然后按如下步骤进行实验：
a．将R1调至最大，Rf调至最小，毫安表量程为200mA，电流表量程为2A档，电压表量程为300V档，检查涡流测功机与MEL-13是否相连，将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底，开启控制屏的总电源控制钥匙开关至“开”位置，按次序按下绿色“闭合”按钮开关，打开励磁电源船形开关和可调直流电源船形开关，按下复位按钮，此时，直流电源的绿色工作发光二极管亮，指示直流电压已建立，旋转电压调节电位器，使可调直流稳压电源输出220V电压，使电机旋转，并调整电机的旋转方向，使电机正转。（将电枢回路调节电阻R1调至最大值，“转矩设定”电位器逆时针调到零，先断开可调直流电源的船形开关，再断开励磁电源的开关，使他励电动机停机，将电枢或励磁回路的两端接线对调后，可改变电机旋转方向）
b．直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R1调至零，调节直流可调稳压电源的输出至220V，再分别调节磁场调节电阻Rf和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：
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U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此时直流电机的励磁电流If=IfN（额定励磁电流）。 c．保持U=UN，If=IfN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设 定”电位器，测取电动机电枢电流Ia、转速n和转矩T2，共取数据4-5组填入表1-1中。
表1-1 U=UN=220V If=IfN= A Ra= Ω Ia（A） n（r/min） T2（N.m） P2（w） P1（w） η（%） △n（%） 2．调速特性
（1）改变电枢端电压的调速
a．按上述方法起动直流电机后，将电阻R1调至零，并同时调节负载，电枢电压和磁场调节电阻Rf，使电机的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，记录此时的T2。
b．保持T2不变，If=IfN不变，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，R1
从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia，共取4-5组数据填入表1-2中。
表1-2 If=IfN= A,T2= N.m Ua（V） n（r/min） Ia（A） （2）改变励磁电流的调速
a．直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻Rf调至零，调节可调直流电源输出为220V，调节“转矩设定”电位器使电动机的U=UN，Ia=0.5IN，记录此时的T2。 b．保持T2和U=UN不变，逐次增加磁场电阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia，共取4-5组数据填写入表1-3中。
表1-3 U=UN=220V，T2= N.m n（r/min） If（A） Ia（A）
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六、实验报告要求
1．由表1-1计算出 P2和η，并绘出n、T2、η=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲线。 电动机输出功率
P2=0.105nT2
式中输出转矩T2 的单位为N·m，转速n的单位为r／min。 电动机输入功率
P1=UI
电动机效率
η=
电动机输入电流
I =Ia + IfN
由工作特性求出转速变化率：
Δn =
nO?nN×100％ nNP2×100％ P12．绘出并励电动机调速特性曲线n=f(Ua)和n=f(If)。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。
七、参考资料
1．林瑞光. 电机与拖动基础. 第二版. 杭州：浙江大学出版社，2003年 2．电机教学实验台实验指导书. 浙江求是科教设备有限公司，2005年
八、讨论与思考
1．并励电动机的速率特性n=f(Ia)为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？
2．当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电动机转速降低？
3．当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？
4．并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现”飞速”？为什么？
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《电机与拖动》实验指导书(现用)
