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1、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、改变电机方向与调速 的方法。二. 预习要点1. 如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表、电流表的量程。2. 直流他励电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器？不连接会产生 什么严重后果？答：直流他励电动机启动时转速n=0，反电动势E=0，电枢绕组电阻Ea很小，导致了启 动电流很大，所以在电枢回路中需要串联起动变阻器，限制启动电流。不连接会容易损 坏电机，缩短使用寿命。3. 直流电动机
2、起动时，励磁回路连接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？若励磁 回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？答：励磁回路连接的磁场变阻器应调至电阻最大值，使启动转矩足够大。4. 直流电动机调速及改变转向的方法。答：直流电动机调速：1、串电阻调速2、调电压调速 3、弱磁调速改变转向的方法：1、改变电流I的方向2、改变磁通 的方向三. 实验项目S1. 了解MEL系列电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多 量程直流电压表、电流表、毫安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。四. 实验设备及仪器1
3、. MEL-I系列电机系统教学实验台主控制屏2. 电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13 ）或电机导轨及校正直流发电机3. 直流并励电动机M034. 220V直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）5. 电机起动箱（MEL-09）。6. 直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。五. 实验说明及操作步骤1 .由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，实验台各面板的布置及使用方法，注意事项。2. 在控制屏上按次序悬挂MEL-13、MEL-09组件，并检查MEL-13和涡流测功机的连接。图1-1测电枢绕组直流电阻接线图3. 用伏安法测电枢的直流电阻，接线原理图见图1-1。U：可调直流稳压电源R
4、： 3000Q磁场调节电阻（MEL-09）V：直流电压表（MEL-06）20V档或万用直流20V档A：直流安培表（MEL-06） 2A档M：直流电机电枢（1）经检查接线无误后，逆时针调节磁场调节电阻R使至最大。（2）按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮，可调直流稳压电源的船形开关以及复位 开关，建立直流电源，并调节直流电源至80V左右输出。（注：刚打开直流稳压电源的船形 开关及按下复位开关就已经建立了 80V左右的电压）调节R使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量 无法进行，如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两 端电压UM和电
5、流Ia。将电机转子分另别旋转三分之一和三分之二周，同样测取um、Ia，填入 表 1-1。（3）增大R （逆时针旋转）使电流分别达到0.15A和0.1A，用上述方法测取六组数据， 填入表1-1。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra= R1 + &2 + &3。3表1-1室温 30C序号Um (V)I (A)R (Q )R平均（Q ）Raref (Q )14.33a0.221.6521.10a20.8523.204.1220.604.2121.0523.160.1521.0721.073.2621.733.0620.4032.020.120.2020.372.1121.101.9819.80表
6、中 Ra1=(Ra11+Ra12+Ra13)/3Ra=(Ra1+ Ra2+ Ra3)/3Ra2=(Ra21+Ra22+Ra23)/3Ra3=(Ra31+Ra32+Ra33)/3(4)计算基准工作温度时的电枢电阻由实验测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温。按下式换算到 基准工作温度时的电枢绕组电阻值：R广R 235 +喝aref a 235 +如式中R / arefR -ae fref电枢绕组的实际冷态电阻。(Q )基准工作温度，对于E级绝缘为75C。换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。(Q )e 实际冷态时电枢绕组的温度。(C) a4. 直流仪表、转速表和变阻器的选择。直流仪
7、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300V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1.1A，测量电枢电流的电表可选用2A量程档，额定 励磁电流小于0.16A，测量励磁电流的毫安表选用200mA量程档。(3) 电机额定转速为1600r/min，若采用指针表和测速发电机，则选用1800r/min量程 档。若采用光电编码器，则不需要量程选择。(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
8、过变阻器最大的电流来确定。在本实验 中，电枢回路调节电阻选用MEL-09组件的100Q /1.22A电阻，磁场回路调节选用MEL-09 的3000Q /200mA可调电阻。5. 直流电动机的起动R1:电枢调节电阻(MEL-09)Rf：磁场调节电阻(MEL-09)M：直流并励电动机M03：G：涡流测功机IS：电流源，位于MEL-13,由“转 矩设定”电位器进行调节。实验 开始时，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。U1：可调直流稳压电源U2:直流电机励磁电源V1：可调直流稳压电源自带电压表V2：直流电压表，量程为300V档，位于
9、MEL-06A：可调直流稳压电源自带电流表mA：毫安表，位于直流电机励磁电源部。（1）按图1-2接线，检查M、G之间是否用联轴器联接好，电机导轨和MEL-13的连 接线是否接好，电动机励磁回路接线是否牢靠，仪表的量程，极性是否正确选择。（2）将电机电枢调节电阻虬调至最大，磁场调节电阻调至最小，转矩设定电位器（位 于MEL-13）逆时针调到底。（3）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
10、压。（4）减小R1电阻至最小。6. 调节他励电动机的转速。（1）分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R1和励磁回路的调节电阻Rf（2）调节转矩设定电位器，注意转矩不要超过1.1N.m，以上两种情况可分别观察转速 变化情况7. 改变电动机的转向将电枢回路调节电阻虬调至最大值，“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，再按前述起动电机，观察电动机的转向及转速表的读数。六. 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Rf调到最小，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
11、电阻虬调至最大，然后方可接通电源，使电动 机正常起动，起动后，将起动电阻虬调至最小，使电机正常工作。2. 直流他励电机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时，必须将电 枢串联电阻R1调回最大值，励磁回路串联的电阻Rf调到最小值，给下次起动作好准备。3. 测量前注意仪表的量程及极性，接法。七. 实验报告1. 画出直流并励电动机电枢串电阻起动的接线图。说明电动机起动时，起动电阻R1和 磁场调节电阻Rf应调到什么位置？为什么？I +答：励磁回路串联的电阻Rf调到最小，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R1调至最大，然后方可接通电源，使电动机正常起动，起动后，将起
12、动电 阻R1调至最小，使电机正常工作。2. 增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速 又如何变化？答：增大电枢回路的调节电阻，电枢回路的电流减弱，电机的转矩减小，电机的转速变小; 增大励磁回路的调节电阻，电枢回路的电流增强，电机的转矩变大，电机的转速变大。3. 用什么方法可以改变直流电动机的转向？答：1、改变电流Is的方向2、改变磁通 的方向4. 为什么要求直流并励电动机磁场回路的接线要牢靠？答：直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。一旦励磁电流If =0， 则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅 速上升，造
13、成“飞车”若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使 电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因 大电流过热而烧毁。实验二直流并励电动机一. 实验目的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。二. 预习要点1. 什么是直流电动机的工作特性和机械特性？(1)直流电动机的工作特性：是指端电压 =UN = 220V，电枢电路无外串电阻，励磁电流/ = / 时，电动机的转速n、电磁转矩T和效率n三者与输出功率P2之间的关系。在实际运行中，电枢电流Is可直接测量，并且Is差不多和P2成正比。所以往往
14、将工作特性表示为n、T、n =f(Is)关系曲线。Ce Ce Ce转矩特性T=f(Is) = C 01 = C 01UC0R=&-ee转速特性 n=f(Isf= IsRs = Is = n o - A n=9.5中 s句o)，UI效率特性n =f(P2)=f(is)=1 R _ U s_trf = Co C C 2eee M(2)机械特性：是指端电压U = U 220V，电枢电路无外串电阻，励磁电流/ = / 时，电动机的转速n与电磁转矩T的关系：n = f(T)f 川20.105nJ = C I n2. 直流电动机调速原理是什么？答：根据公式U 一1 (R + R ) U 一 I Rn =s
15、= sC o C o改变直流电动机的工作速度的原理如下：(1)改变电枢电路电阻R调速；(2)改变电枢供电电压U调速；(3)改变磁通调速。三. 实验项目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%)。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)。（3）观察能耗制动过程四. 实验设备及仪器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）
