电机实验1报告高等教育实验设计_高等教育-实验设计.pdf

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1、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 1NMEL 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 900（NMEL-03）4三相可调电阻 90（N

2、MEL-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 1-1 图中直流电压表 V1为 220V可调直流稳压电源（电枢电源）自带，V2为 MEL-06 上直流电压表，量程为 300V；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、安培表；mA2、A2分别选用量程为 200mA、5A的毫安表、安培表（NMEL-06）R1选用 1800欧姆电阻（NMEL-03 两只 900电阻相串联）R2选用 180 欧姆电阻（NMEL-04

3、中两 90 欧姆电阻相串联）R3选用 3000磁场调节电阻（NMEL-09）R4选用 2250电阻（用 NMEL-03 中两只 900电阻相并联再加上两只 900电阻相串联）开关 S1、S2选用 NMEL-05 中的双刀双掷开关。M为直流他励电动机 M03，请抄写电机铭牌上的参数并填入下表中：表 1-1 UN IN nN PN 220 V A 1600 r/min 185 W G为直流发电机 M12，请抄写电机铭牌上的参数并填入下表中：表 1-2 UN IN nN PN 220 V A 1500 r/min 80 W 图 1-1直流他励电动机机械特性实验线路图 流电动机械特性有哪些方法他励直流

4、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他励直流电动机反接制动时能量传递关系电动势平衡仪器系列电机系统教学实验台主控制屏电机导轨及转速表三相可调电阻三相可调电阻波形测试及开关板直流电压电流毫安表电机起动箱五实验方法及步骤直流他励电动机机械特性及回馈制动特性接线图如图图中直流电压表为可调直分别选用量程为的毫安表安培表选用欧姆电阻两只电阻相串联选用欧姆电阻中两欧姆电阻相串联选用磁场调节电阻选用电阻用中两只电阻相并联再加上两只电阻相串联开关选用中的双刀双掷开关为直流他励电动机请抄写电机铭牌上按图 1-1 接线，在开启

5、电源前，检查开关、电阻的设置；（1）开关 S1合向“1”端，S2合向“2”端。（2）电阻 R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。（3）直流励磁电源船形开关和 220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。实验步骤。a 按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和 220V电源船形开关，使直流电动机 M起动运转，调节直流可调电源，使 V1读数为 UN=220 伏，调节 R2阻值至零。b调直流电动机的额定点（此时电动机运行在额定状态下，电枢电压，电枢电流，电机转速都为额定值）调额定点时，先增大直流电动机的励磁电阻 R1，使转速为额定值，再减小发电机负载电阻 R4、R3（先调节 R

6、4，再调节 R3），使电枢电流增加，随着电流的增加，转速会下降，要同时增大直流电动机的励磁电阻 R1，使转速保持在额定值，最后调到额定点。记录此时的 Ia、n、IfN值填入下表中。c测取 M在额定负载至空载范围的 n、Ia 保持电动机的 U=UN=220V，If=IfN不变，增大 R3、R4阻值，记录 n、Ia，直到 R3、R4增大到最大值（空载状态）为止，此过程中记录数据填入下表中。表 1-3 UN=220 伏 IfN=A Ia（A）n（r/min）1600 1624 1636 1657 1670 1687 1701 1718 1724 空载状态时，Ia=A，n=1728 r/min。d折掉

7、开关 S2的短接线，调节 R3，使发电机 G的空载电压为 220 伏，并且极性与电动机电枢电压相同。e保持电枢电压 U=UN=220V，If=IfN，把开关 S2合向“1”端，此时开始记录数据，把R4值减小，R4值减小到零后，再调节 R3阻值使阻值逐渐增加，电动机 M的转速升高，当 A1表的电流值为 0 时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加 R3阻值，则电动机进入第二象限回馈制动状态运行，R3阻值增加到最大时停止，此过程中记录数据填入下表中。表 1-4 UN=220 伏 IfN=A Ia（A）0 n（r/min）1737 1746 1754 1761 1767 1783 1794 181

8、4 1821 记录完数据后调节直流可调电源的电位器，使 V1读数为 UN=0 伏，R2阻值调至 180。2自由停车及能耗制动 断电按图 1-2 接线，S1 的“2”端先空着不接线。R1为 450 欧，R2为 180 欧。接好线后，把 S1合向“1”端，R2置最大值。a 按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和 220V电源船形开关，流电动机械特性有哪些方法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他励直流电动机反接制动时能量传递关系电动势平衡仪器系列电机系统教学实验台主控制屏电机导轨及转速

9、表三相可调电阻三相可调电阻波形测试及开关板直流电压电流毫安表电机起动箱五实验方法及步骤直流他励电动机机械特性及回馈制动特性接线图如图图中直流电压表为可调直分别选用量程为的毫安表安培表选用欧姆电阻两只电阻相串联选用欧姆电阻中两欧姆电阻相串联选用磁场调节电阻选用电阻用中两只电阻相并联再加上两只电阻相串联开关选用中的双刀双掷开关为直流他励电动机请抄写电机铭牌上使直流电动机 M起动运转，调节直流可调电源，使 V1读数为 UN=220 伏，调节 R2阻值至零。b电动机稳定运行后，把 S1合向“2”端，同时按下秒表记录自由停车时间。c断电，S1 的“2”端按图 1-2 接线，R3为 900 欧。接好线后，

10、把 S1合向“1”端，R2置最大值。按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和 220V电源船形开关，使直流电动机 M起动运转，调节直流可调电源，使 V1读数为 UN=220 伏，调节 R2阻值至零。d电动机稳定运行后，把 S1合向“2”端，同时按下秒表记录 R3为 900能耗制动停车时间。e断电，R3阻值改为 1800 欧。接好线后，把 S1合向“1”端，R2置最大值，R3置 1800。按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和 220V电源船形开关，使直流电动机 M起动运转，调节直流可调电源，使 V1读数为 UN=220 伏，调节 R2阻值至零。f 电动机稳定运

11、行后，把 S1合向“2”端，同时按下秒表记录 R3为 1800能耗制动停车时间。记录完数据后调节直流可调电源的电位器，使 V1读数为 UN=0 伏，R2阻值调至 180。图 1-2 自由停车及能耗制动接线图 表 1-3 自由停车及能耗制动停车时间（单位：秒）自由停车 R3=900 R3=1800 流电动机械特性有哪些方法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他励直流电动机反接制动时能量传递关系电动势平衡仪器系列电机系统教学实验台主控制屏电机导轨及转速表三相可调电阻三相可调电阻波形测试及开关板直流电压电

12、流毫安表电机起动箱五实验方法及步骤直流他励电动机机械特性及回馈制动特性接线图如图图中直流电压表为可调直分别选用量程为的毫安表安培表选用欧姆电阻两只电阻相串联选用欧姆电阻中两欧姆电阻相串联选用磁场调节电阻选用电阻用中两只电阻相并联再加上两只电阻相串联开关选用中的双刀双掷开关为直流他励电动机请抄写电机铭牌上3反接制动。实验步骤：a断电按图 1-3 接线。把 S1合向“1”端，R1为 450 欧，R2为 180 欧。R3为 900 欧在未上电前，R2，R3置最大值。b 按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和 220V电源船形开关，使直流电动机 M起动运转，调节直流可调电源，使 V1

13、读数为 UN=220 伏，调节 R2阻值至零。c电动机稳定运行后，把 S1合向“2”端，同时按下秒表记录 R3为 900反接制动停车时间。并观察电流表电流极性的变化。d断电，R3阻值改为 1800 欧。按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和 220V电源船形开关，使直流电动机 M起动运转，调节直流可调电源，使 V1读数为UN=220 伏，调节 R2阻值至零。e电动机稳定运行后，把 S1合向“2”端，同时按下秒表记录 R3为 1800反接制动停车时间。并观察电流表电流极性的变化。表 1-4 反接制动停车时间（单位：秒）R3=900 R3=1800 图 1-3 反接制动接线图 六

14、实验注意事项 流电动机械特性有哪些方法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他励直流电动机反接制动时能量传递关系电动势平衡仪器系列电机系统教学实验台主控制屏电机导轨及转速表三相可调电阻三相可调电阻波形测试及开关板直流电压电流毫安表电机起动箱五实验方法及步骤直流他励电动机机械特性及回馈制动特性接线图如图图中直流电压表为可调直分别选用量程为的毫安表安培表选用欧姆电阻两只电阻相串联选用欧姆电阻中两欧姆电阻相串联选用磁场调节电阻选用电阻用中两只电阻相并联再加上两只电阻相串联开关选用中的双刀双掷开关为直流他励电

15、动机请抄写电机铭牌上 1、请根据电机参数正确选用测量仪表的量程；2、在测取 M在额定负载至空载范围的 n 和 Ia时，电阻要 R3、R4增大的方向调节，不能反向调节，否则将使结果的误差增大；3、电机在启动时，为了减小电枢回路电流，必须保证 R2的阻值为 180欧。七实验报告 根据实验数据绘出电动机机械特性曲线机回馈制动制动特性曲线。1、电动机机械特性曲线：已知实验所得数据；Ia（A）n（r/min）1600 1624 1636 1657 1670 1687 1701 1718 1724 由电机铭牌数据：UN IN nN PN 220 V A 1600 r/min 185 W 得电机相关数据：C

16、EN=UN/nN=220 V/1600 r/min=V.min/r；CTN=*CEN=V.min/r,由 T=CTN Ia,得到下表：T n（r/min）1600 1624 1636 1657 1670 1687 1701 1718 1724 用 EXCEL 可得以下曲线：电机机械特性曲线16001624163616571670168717011718172415801600162016401660168017001720174000.20.40.60.811.21.41.6转矩 T转速 n 流电动机械特性有哪些方法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

17、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他励直流电动机反接制动时能量传递关系电动势平衡仪器系列电机系统教学实验台主控制屏电机导轨及转速表三相可调电阻三相可调电阻波形测试及开关板直流电压电流毫安表电机起动箱五实验方法及步骤直流他励电动机机械特性及回馈制动特性接线图如图图中直流电压表为可调直分别选用量程为的毫安表安培表选用欧姆电阻两只电阻相串联选用欧姆电阻中两欧姆电阻相串联选用磁场调节电阻选用电阻用中两只电阻相并联再加上两只电阻相串联开关选用中的双刀双掷开关为直流他励电动机请抄写电机铭牌上电动机回馈特性曲线173717461754176117671794181418211783172

18、0174017601780180018201840-0.3-0.2-0.100.10.2转矩 T转速 n（2）回馈制动制动特性曲线：Ia（A）0 n（r/min）1737 1746 1754 1761 1767 1783 1794 1814 1821 采用和上图相同的方法得到下表：T 0 n（r/min）1737 1746 1754 1761 1767 1783 1794 1814 1821 用 EXCEL 可得以下曲线：八思考题 1.回馈制动实验中,如何判别电动机运行在理想空载点 答：电枢回路电流为 0时，及电流表 A1显示电流值为 0时，电动机运行在理想空载点。2.直流电动机从第一象限运行

19、到第二象限转子旋转方向不变,试问电磁转矩的方向是否也不变 为什么 答：电磁转矩的方向发生了变化，变化为从 T0变为 T0,方向发生了变化。原因是从第一象限到第二象限的过程中，Ea逐渐变大，由公式 Un=Ea+Ia*Ra 知，此时IaU,导致 I=（U-Ea）/R0,Pm=Ea*Ia0,说明机械功率转化为电功率，电源处 P=U*I0,说明外部机械能转化为电源电能。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。反接制动时，电动势平衡方程为-Un=Ea+Ia（Ra+Rf），则 Ia=（-Un-Ea）/(Ra+Rf)0;此时，Pm=Ea*Ia0,说明电能转化为外部机械能。十、实

20、验总结：通过本次实验，进一步复习和实践了直流电机的运动控制和拖动，对电机控制的规律的规律也进一步加深。从这个实验里，我得到了直流电机的机械特性及回馈控制特性曲线，也实现了电机的自由停车和能耗制动，而且发现能耗制动时，电路中的电阻越大，所用制动时间越长。通过实验，进一步锻炼了自己的动手能力。为今后进一步研究和应用直流电机打下了一定的基础。流电动机械特性有哪些方法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他励直流电动机反接制动时能量传递关系电动势平衡仪器系列电机系统教学实验台主控制屏电机导轨及转速表三相可调电阻三相可调电阻波形测试及开关板直流电压电流毫安表电机起动箱五实验方法及步骤直流他励电动机机械特性及回馈制动特性接线图如图图中直流电压表为可调直分别选用量程为的毫安表安培表选用欧姆电阻两只电阻相串联选用欧姆电阻中两欧姆电阻相串联选用磁场调节电阻选用电阻用中两只电阻相并联再加上两只电阻相串联开关选用中的双刀双掷开关为直流他励电动机请抄写电机铭牌上