實(shí)習(xí)一：直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)

1、實(shí)驗(yàn)一 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)取直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。2. 掌握直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。二. 預(yù)習(xí)要點(diǎn)1. 什么是直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性？答：工作特性：當(dāng) U = UN， Rf + r f = C 時(shí)，, n ,T 分別隨 P2 變； 機(jī)械特性：當(dāng) U = UN， Rf + r f = C 時(shí)， n 隨 T 變；2. 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理是什么？答：由 n=(U-IR)/Ce 可知，轉(zhuǎn)速 n 和 U、I 有關(guān)，并且可控量只有這兩個(gè)， 我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)這兩個(gè)量來(lái)改變轉(zhuǎn)速。 即通過(guò)人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性而使 電動(dòng)機(jī)與負(fù)載兩條特性的交點(diǎn)隨之改變，從

2、而達(dá)到調(diào)速的目的。三. 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1. 工作特性和機(jī)械特性保持 U=UN和 If =IfN 不變，測(cè)取 n=f(Ia) 及 n=f(T2) 。2. 調(diào)速特性(1) 改變電樞電壓調(diào)速保持 U=UN、If=IfN =常數(shù)， T2 =常數(shù)，測(cè)取 n=f(Ua) 。(2) 改變勵(lì)磁電流調(diào)速保持 U=UN，T2 =常數(shù)， R1 =0，測(cè)取 n=f(If) 。(3) 觀察能耗制動(dòng)過(guò)程四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MEL-I 系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主控制屏。2電機(jī)導(dǎo)軌及渦流測(cè)功機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量( MEL-13)、編碼器、轉(zhuǎn)速表 3可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(含直流電壓、電流、毫安表) 4直流電壓、毫安、安培表( MEL-06)。5直

3、流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)。6波形測(cè)試及開(kāi)關(guān)板( MEL-05)。7三相可調(diào)電阻 900( MEL-03)。五實(shí)驗(yàn)方法1并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。1）實(shí)驗(yàn)線路如圖 1-6 所示圖1-6 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)接線圖U1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源R1、Rf ：電樞調(diào)節(jié)電阻和 磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻，位于 MEL-09。mA、A、V2：直流毫安、電 流、電壓表（ MEL-06） G：渦流測(cè)功機(jī)I S：渦流測(cè)功機(jī)勵(lì)磁電流 調(diào)節(jié)，位于 MEL-13。（2）測(cè)取電動(dòng)機(jī)電樞電流 Ia、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2，共取數(shù)據(jù) 7-8組填入表1-8中表 1-8U=UN=220VIf=IfN=0. 0748A Ka= 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)Ia（A）1.100.9

4、50.800.700.600.500.400.30n（ r/min ）16001607161816231623164016551669T2（N.m）1.181.050.910.810.710.610.500.39計(jì) 算 數(shù) 據(jù)P2（w）198.24177.17154.60138.04120.99105.0486.8968.34P1（w）258.46225.46192.46170.46148.46126.46104.4682.46（%）76.778.680.381.081.583.183.282.9n（%）0.000.441.121.431.432.503.434.312調(diào)速特性（ 1）改變電樞

5、端電壓的調(diào)速表 1-9If=IfN= 0.0748 A,T 2=0.60 N.mUa（V）216205196186177173170161n（ r/min ）16321538147513861313128612561185Ia（A）0.550.5470.5410.5570.5670.5630.570.561（ 2）改變勵(lì)磁電流的調(diào)速表 1-10 U=U N =220V ， T 2= 0.60N.mN（ r/min ）14501546161516501690173917851950If（A）100.580.572.067.763.659.638.147.6Ia（A）0.5520.5950.605

6、0.6300.6440.6650.6720.737（3）能耗制動(dòng)圖1-7 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)接線圖按圖 1 一 7 接線 U1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 R1、Rf：直流電機(jī)電樞調(diào)節(jié) 電阻和磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 (MEL-09 )RL：采用 MEL-03 中兩只 900 電阻并聯(lián)。S：雙刀雙擲開(kāi)關(guān) (MEL-05)六注意事項(xiàng)1直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前 , 測(cè)功機(jī)加載旋鈕調(diào)至零 . 實(shí)驗(yàn)做完也要將測(cè)功機(jī)負(fù) 載鈕調(diào)到零，否則電機(jī)起動(dòng)時(shí)，測(cè)功機(jī)會(huì)受到?jīng)_擊。2負(fù)載轉(zhuǎn)矩表和轉(zhuǎn)速表調(diào)零 . 如有零誤差，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要除去零誤差。3為安全起動(dòng) , 將電樞回路電阻調(diào)至最大 , 勵(lì)磁回路電阻調(diào)至最小。4轉(zhuǎn)矩表反應(yīng)速度緩慢，在實(shí)驗(yàn)過(guò)

7、程中調(diào)節(jié)負(fù)載要慢。5實(shí)驗(yàn)過(guò)程中按照實(shí)驗(yàn)要求 , 隨時(shí)調(diào)節(jié)電阻 , 使有關(guān)的物理量保持常量 保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性。七實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析1. 由表1-8 計(jì)算出 P2和，并繪出 n、T2、=f(I a)及n=f(T 2)的特性曲線。 電動(dòng)機(jī)輸出功率P2=0.105nT2 式中輸出轉(zhuǎn)矩 T2 的單位為 N·m，轉(zhuǎn)速 n 的單位為 r min。 電動(dòng)機(jī)輸入功率： P1=UI電動(dòng)機(jī)效率 =P2 ×100P1 電動(dòng)機(jī)輸入電流： I =I a +I fN 由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率： n= nO nN ×100nN 解：對(duì)第一組數(shù)據(jù)，有： P2=0.105 ×1600

8、15;1.18=198.24wI=I a +I fN =1.1+0.0748A=1.1748AP1=220× 1.1748=258.46w= P2/ P 1×100=198.24/258.46=77 n=(1600-1600)/1600 ×100=0.00 同理可得其他數(shù)據(jù)，見(jiàn)表 1-8轉(zhuǎn)速 n 的特性曲線如下：轉(zhuǎn)矩 T2 的特性曲線如下：=f(I a) 的特性曲線如下：n=f(T 2) 的特性曲線如下：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性曲線 n=f(Ua) 如下：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性曲線 n=f（I f） 如下：2. 繪出并勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性曲線 n=f（U a） 和 n=f（I

9、f） 。分析在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)兩 種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點(diǎn)。解：在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)兩種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺 點(diǎn)為：調(diào)壓調(diào)速是在基速以下調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法， 電壓越小， 轉(zhuǎn)速越小。調(diào)壓調(diào)速的 優(yōu)點(diǎn)：（1）可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速； （2）相對(duì)穩(wěn)定性較好； （3）調(diào)速范圍較寬， D 可達(dá) 10-20 ；（ 4）調(diào)速經(jīng)濟(jì)性較好。調(diào)壓調(diào)速的缺點(diǎn)：需要一套可控的直流電源。弱磁調(diào)速是在基速以上調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法， 勵(lì)磁電流減小， 磁通變小， 轉(zhuǎn)速升 高。弱磁調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：（1）控制方便，能量損耗?。唬?）可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。弱磁 調(diào)速的缺點(diǎn)： 由于受電動(dòng)機(jī)機(jī)械強(qiáng)度和換向火花的限制， 轉(zhuǎn)速不

10、能太高， 調(diào)速范 圍窄，一般要與調(diào)壓調(diào)速配合使用。3能耗制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)電阻 RL 的阻值有什么關(guān)系？為什么？該制動(dòng)方法有 什么缺點(diǎn)？能耗制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)電阻 RL 的阻值的大小有關(guān)，制動(dòng)電阻越大，制動(dòng)過(guò)程 的時(shí)間越長(zhǎng)； 反之制動(dòng)時(shí)間越短。 這是因?yàn)樵谀芎闹苿?dòng)過(guò)程中， 制動(dòng)時(shí)間主要取 決于 TMn，TMn 與制動(dòng)電阻成正比，所以制動(dòng)電阻越大，制動(dòng)過(guò)程的時(shí)間越長(zhǎng)。采 用能耗制動(dòng)方法停車的缺點(diǎn)在于在制動(dòng)過(guò)程中， 隨著轉(zhuǎn)速的下降， 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨著 減小，制動(dòng)效果變差。八問(wèn)題討論1. 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的速率特性 n=f(I a)為什么是略微下降？是否會(huì)出現(xiàn)上翹現(xiàn) 象？為什么？上翹的速率特性對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有何影響？答

11、：根據(jù)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的速率特性公式， 若忽略電樞反應(yīng) ，當(dāng)電樞回路電流增 加時(shí)，轉(zhuǎn)速下降；若考慮電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)，磁通下降可能引起轉(zhuǎn)速的上升， 即出現(xiàn)上翹現(xiàn)象。 這樣的變化與電樞回路電流增大引起的轉(zhuǎn)速降相抵消， 對(duì)電動(dòng) 機(jī)的影響是使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化很小。2. 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流不變時(shí)， 減小電樞端壓， 為什么會(huì)引起電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低？答：由直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的表達(dá)式可知， 轉(zhuǎn)速與電樞電壓成正比、 與磁通 量成反比，所以降低電壓時(shí)轉(zhuǎn)速下降。3. 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時(shí)， 減小勵(lì)磁電流會(huì)引起轉(zhuǎn)速的升 高，為什么？答：由于磁通與勵(lì)磁電流在額定磁通以下時(shí)基本成正比， 所以勵(lì)磁電流減小 時(shí)，主磁通也隨著減小。由機(jī)械特性的表達(dá)式可知，當(dāng)磁通減小時(shí)，轉(zhuǎn)速升高。4. 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載運(yùn)行中，當(dāng)磁場(chǎng)回路斷線時(shí)是否一定會(huì)出現(xiàn)“飛速”？ 為什么？答：不一定。這是因?yàn)楫?dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將迅速上升，