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1、实验报告课程名称:电机与运动控制系统实验第3次实验实验名称：直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性实验时间：2015年xx月xx日实验地点：XXXXXXXXXX组号学号：XXXXXXXXXX姓名：XXXXX指导老师：XXXXXX 评定成绩: 实验三 直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性一、实验目的了解直流他励电动机的各种运转状态时的机械特性。二、预习要点1 改变直流电动机机械特性有哪些方法。2直流电动机回馈制动及反接制动时，能量传递关系、电势平衡方程式以及机械 特性。三、实验项目1直流电动机电动及回馈制动特性2直流电动机电动及反接制动特性3直流电动机能耗制动特性四、实验线路及操作步骤-/
2、:-K.:.土22?丄:戸用 - L?.可调电源 ； _图 31 直流他励电动机机械特性实验实验线路如图3 1所示。图中被试直流他励电动机选用D26。其额定点为U =220V、NI =0.55A、n =1500r/min、P =80W；励磁电流 I V0.13A。N N N f1电动及回馈制动特性实验线路按图 31 接线。实验设备有：直流电动机（D26）,直流负载机（D17）,电机导轨，220V直流电源，220V 励磁电源，直流电压电流表，900Q/0.41A可变电阻箱，90Q/1.3A可变电阻箱，双刀开关, 磁场调节电阻（03000Q）。量程选择为：直流电压表VI、V2量程选为250V,直流
3、电流表量程选为：A1为0.2A, A2为2.5A，A3为0.2A, A4为2.5A，R】选用900Q可变电阻，R2选用两个90Q电阻串联， R3选用磁场调节电阻（03000Q）, R4取阻值2250 Q（2个900Q（0.41A）并联再与2个900 Q串联）。若仪表自动切换量程则无需选择。安装电机时，将被试电动机和负载电机与测功机同轴相联，旋紧固定螺丝先将开关S合向1 1端，S合向2 2端，R、R及R置最大值，R置最小值。接通220V122341直流可调电源，使D26电机起动，然后把R调至零，调节电源电压、R、R、R及R,使U21234=U =220V、n=n =1500r/min、I +I
4、=0.55A,此时 I =I ,保持 D26 电机的 U=U =220V、N N 1 2 1 fN NI =I不变，改变R和R阻值，测取在额定负载至空载范围内的n、I,共取45组数据1 fN432记录于表31中。表 3 1U=220VI =AN fN【2( A )n ( r/min)拆掉2 2端短接线，调节R3，使负载电机的空载电压与220V直流电源电压接近相等, 并且极性相同，把S合向1 1端，把R阻值减小，直至为零，再调节R使阻值逐渐增加,243的转速升高，当电机转速超过其理想空载转速时，则被试电动机从第一象限进入了第二象限回馈制动状态运行，继续增加R3阻值直至12为额定值。测取n、I2,
5、共取45组数据记录于表32中。实验中应注意电机转速不超过2100转/分。表32U =220VNI =fN【2( A )n ( r/min)因为M2 = Cm【2,而CM为常数，则ME，为简便起见，只要求画尸f ( I2 )特性, 其图见图3-2。图3-2 电动及回馈制动特性2电动及反接制动特性实验电路图同图6 1 中,其中R选用磁场调节电阻(03000Q),屯选用900Q/0.41A 可调电阻箱，屯不用，比选用阻值2250 Q(2个900Q(0.41A)并联再与2个900 Q串联)。其余各量程同实验1。先将开关$合向1 1端，S2合向2 2端（短接线拆掉），把D17负载电机电枢二个插 头对调，
6、R置最小值，R置300Q左右，R置最大值。1 2 4起动D26被试电机，测量D17负载电机的空载电压是否和220V电源电压极性相反，若 极性相反可把S合向1 1端。调节R为900Q，调节220V直流电源电压使卩=U =220V,2 2 N调节R使I =1，保持以上值不变，逐渐减小R阻值，电机减速直至为零，仍减小R阻值，1 1 fN 4 4此时D26被试电机工作于反接制动状态运行（第四象限），电机转速显示为负值；再减小R4 阻值，直至D26电机的I为I，测取被试电机在1、4象限内的n、I,共取56组数据记2 2N 2 录于表33中。表 3 3R =900QU =220V I =A2 N fNI2
7、 ( A )n ( r/min)注意：在电机转速为零时，要记录两个被试电机的电枢电流（一个是从正转到刚停，另一个是从停止到刚反转），并分析存在这两个电流的原因。为简便起见，画n=f（I2）特性，见图3 3。图3-3 电动及反接制动特性3能耗制动特性实验电路图同图6 1中，其中R1选用磁场调节电阻（03000Q）,屯选用360Q电阻、(四个90Q电阻串联)，R选用900Q/0.41A可调电阻箱，R选用阻值2250Q(2个900Q34(0.41A)并联再与2个900 Q串联)。其余各量程同实验1。为了能获得某一制动电阻值时的能耗动曲线，操作前把S合向2 2端，R2置360Q,R置最大值，R3置最小
8、值，R置300Q (把两只串联电阻调在零位，把两只并联电阻调在300 14Q位置)，S合向1 1端。2起动D17负载电机，调节电源电压使U=220V,调节叫使D26被试电机的. = 1调节R使D17负载电机的I =If=100mA，调节R并先使R阻值减小，然后逐渐增加R阻值，使 33444D26电机的制动电流在I以内测取I、n,共取45组数据记录于表64中。2N2表 34R=360QI = mA2fNI2 ( A)n ( r/min)R =180 02调节R2为180Q,重复上述实验步骤，测取I2、n，共取45组数据记录于表6 5中。画出以上二条能耗制动特性曲线n=f (I2),见图34。I2
9、 ( A)n ( r/min)表35I=fNmA图34 能耗制动特性五、实验注意事项调节串并联电阻时，要按电流的大小而相应调节串联或并联电阻，防止电阻器过流引起烧坏。六、实验报告根据实验数据绘出D26电动机运行在第一、第二、第四象限的制动特性n=f (I2)及能耗制动特性n=f (I/。七、实验数据1. 电动及回馈制动特性表 3 1U=220VI =0.1137ANfNI2 ( A)0.410.400.380.350.320.30n ( r/min)150715111519152315301534n-12154015351530152015151525y = -234.69x + 1605.2
10、R2 = 0.9755151015050.050.10.150.20.250.30.350.40.45N和I2的拟合公式为y二-234.69x + 1605.2, R2 = 0.97553，其中有两个点明显偏离其他点，故舍去，n二二-企I ,由此可见，理想空载转速为C C aEE1605.2r/min。表 3 2U=220VNI =0.1137AfNI2 ( A)0.3620.20370.05182-0.0833-0.207-0.3163n ( r/min)150215511602165017011752n-121800y = -365.47X + 1627R2 = 0.99451750170
11、0*165016001550 15001450-0.4-0.3-0.2-0.10.10.20.30.4N 和 I2 的拟合公式为 y = -365.47X + 1627， R2 = 0.99453，电动机由正向电动运行逐渐变成正向回馈制动运行。2.能耗制动特性表34R =360Q2I =112.3fNmAI2 ( A)-0.412-0.3463-0.3128-0.2784-0.2441-0.21n ( r/min)11991001902800700601n-l2(R2=360欧姆)14001200 y = -2959.9x - 22.5811000R2 = 0.99998006004000-0
12、.050200-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1N 和 l2 的拟合公式为 y = -2959.9x - 22.581，R2 = 0.99994，能耗制动时不接电源，理想 应该过原点，实际上可能存在偏差。表35R =180Q2I =114.2 mAfNI2 ( A)-0.43-0.3975-0.3642-0.3322-0.2985-0.2658n ( r/min)650600549500449400n-l2R2=180 欧姆）N 和 I2 的拟合公式为 y = -1523.5x - 5.5483，R2 = 0.99998 ，能耗制动时不接电源，理想 应该过
13、原点，实际上可能存在偏差，相比于 R2=360 欧姆，当 R2=180 欧姆时特性曲线 更加平缓，也即制动过程更加缓慢，通过控制制动电阻阻值来控制制动的快慢程度。八、实验数据误差分析1、由于长时间使用，实验元器件的标称值与实际值不符，且各项性能都逐渐变 差，所以引入了系统误差；2、实验过程中由于电机的转速需要过较长时间才能稳定下来，而在读取转速时 可能转速还没有稳定下来，所以引入了人为误差；3、由于在实验过程中电机转速不够稳定，且线路存在电阻、杂散电感电容影响所以引入了系统误差；4、在读取实验仪器的示数时，由于是人眼读取数据，因而存在估读、错读、漏读等可能，所以引入了人为误差；5、由于实验测量仪器不够精准，示数波动较大，所以引入了系统误差；6、由于电机经过较长时间使用，各项性能都会变差，测量器件也会，所以引入 系统误差；九、实验小结1、直流电动机在运行过程中，励磁回路绝不可以断开，即绝不可以失磁，因为 如果失磁，由于剩磁作用电机的转速将会迅速升高，有可能引发严重的事故；2、相比于R2=360欧姆，当R2=180欧姆时特性曲线更加平缓，也即制动过程更加缓慢，因 此可以通过控制制动电阻阻值来控制制动的快慢程度；3、由于电机控制步骤和注意事项较多，所以在做电机实验时应该小心谨慎，不 能够过于急躁，避免发生事故；
