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1、北京联合大学实验报告实验一课程（项目）名称：并励直流电动机的认识实验与特性测试学院：自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：电气1501s组员姓名林丁棣、周琪、杜浩文实验项目一 并励直流电动机的认识实验与特性测试一. 实验目的通过直流电机认识实验，了解实验中所用设备和仪表的使用及安全操作规程 学会并励直流电动机的接线和操作方法，掌握并励直流电动机的起动、调速和实 现反转的方法；通过测取并励直流电动机工作特性和机械特性，掌握测试电机的 基本技能和方法，树立工程意识，从运行的角度理解机电能量转换的原理，深入 理解工作特性和机械特性的内涵，为熟练掌握和灵活运用电动机奠定基础。二. 实验任务1. 了解
2、实验室概况，熟悉电源与实验设备布局，常用设备、仪表的使用及安 全操作规程；2. 并励直流电动机的起动、调速与反转；3. 测取一台直流并励电动机的工作特性和机械特性。保持U二U和1=1不变，N f fN测取 n、T、n=f( I )和 n=f (T )。2 a 24. 明确电动机机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩T的关系。三. 实验设备与装置1. DDSZ-1型电机及电气技术实验装置结合现代教育的特点和实验教学的发展趋势，实验室配备了 DDSZ-1 型电机及电气技术实验装置(联网型)；该装置主要包括电源控制屏、电机导轨、涡流 测功机、电动机、发电机、变压器、步进电机、交流伺服电机、直线电机实验
3、部 件、直流无刷电机及控制系统以及相应的智能电机特性测试仪、智能测试仪表等 实验组件挂箱。为培养学生试验分析、系统调试和解决实际工程技术问题的能力 以及教师指导、管理实验进程逐步实现开放性实验创造了条件。2. 电源控制屏flo oa图3-1 DD01电源控制屏3.智能电机特性测试及控制系统智能电机特性测试系统由导轨、涡流测功机、光码盘测速系统（配日本欧姆 龙1024光电码器）和智能电机特性测试控制系统组件构成，图3-2所示为智能 电机特性测试系统组成图。采用此测试方式与传统的直流发电机作校正电机的测 功方式相比，更为方便、直观，转矩可直接读数，将大大提高实验效率和精度。图3-2 智能电机特性测
4、试系统组成图D55-4涡流测功机控制箱是最新研制的电机参数测量部件，它与电机实验台 配套使用，采用标准小型挂件和铝制面板封装。在它内部采用新型、高速片上 S0C作为主控芯片，同时配有涡流测功机的专用电源。通过精心规划的软件，可以同时快速的完成电机输出转速、输出转矩、输出功率的测量D55-4挂件平面 示意图如图3-3所示。挖i&l切怏僱业愉出術出功卡mFO电岡幵疋悄号输入按口涡Mi测功机控制箱6图3-3 D55-4挂件平面示意图D55-4挂件使用说明如下：使用前按照设备说明书连接好各部件，打开电源。转速显示框：显示当前的电机转速。显示范围土 l3000r/min。转矩显示框：显示当前的电机转矩。
5、显示范围土 02Nm。功率显示框：显示当前的电机功率。显示范围0900W。清零按钮：当开始实验时，或者需要调零时点动此键（转矩显示框）。 突加载开关：当指向突加载时，电机负载立即变为0,反之正常。控制方式开关：当指向转速控制时，本挂件进入转速控制模式（PID调节）， 反之则进入转矩控制模式。旋钮：在转速控制模式此旋钮用于设定电机转速；在转矩模式此旋钮用于设 定电机负载转矩（如果发现有空段属正常现象）。10芯接口：用于连接导轨上的部件（电机的转速传感器、转矩传感器、电源）。 使用注意事项：本挂件采用AC220V供电，使用时请按电工操作规程操作，否则后果自负。 本挂件与旋转电机配套使用，请在使用时
6、扎好头发、衣服等以免和电机旋转 轴造成危险！在使用过程中请勿用手、硬物等去抱住电机旋转轴，同时远离实验物以免造 成伤害！在使用过程中发现异味、异常现象等立即停止实验，待检查后才能操作！4.主要实验设备表3-1 主要实验设备序号型号名称数量1DD03-4导轨、涡流测功机及光码盘测速系统1台2D55-4智能电机特性测试及控制系统1台3DJ15直流并励电动机1台4D31直流电压表、毫安表、电流表1件5D44可调电阻器、电容器1件6附件连接导线约10根要求记录实验设备编号、电机铭牌数据等。5. 屏上挂件排列顺序D55-4、D31、D44四. 实验内容与方法1. 并励直流电动机的认识实验并励直流电动机的
7、起动、调速与反转1）接线图实验线路接线图如图3-4所示。并励直流电动机的电枢绕组和励磁绕组并联 由同一直流电源供电。图34 并励直流电动机实验线路图实验接线图电动机铭牌图R、R :电枢回路调节电阻和励磁回路调节电阻，均位于44部件。选择电阻值12R=180Q； R=1800Q。B：涡流测功机，安装于电机导轨。U光码盘测速系统。I ：涡流测功机励磁电流调节，位于涡流测功机控制箱 D55-4。sA、mA、V：直流电流表、毫安表、电压表。2) 实验准备及测试步骤如下：(1) 将直流并励直流电动机M的电枢串联起动电阻R调至最大值，励磁调节 电阻R调至最小值；12（2）将测功机控制箱D55-4的控制方式
8、开关，指向转矩控制模式，调节涡流 测功机的控制旋钮为最小（电动机空载），闭合测功机的电源开关并将数字显示 清零。（3）起动电动机。电机电源的电压调节旋钮置最小，接通电枢电源开关，逐 步增加电源电压，观察电动机的起动过程（应按其规定的方向旋转），逐步调节 电枢电源的电压为220V。（4）改变电枢端电压调速。M起动正常后，保持此时的I和I?不变，调节电 枢串联电阻R,由最大值逐步减小至零，测取电动机电枢端电压U,转速n及电1a 枢电流值I记录于表3-2。a表 3-21 =98.20 mA T= 0.03 NmR (R+R )fR.R / R.R RR / RR . =01almax11lmax12
9、11121minU (V)206.3207.8211.7215.9218.2an (r/min)14921506153515671584I (A)0.0710.0700.0710.0710.071（5）改变励磁电流调速。直流电动机运行后，M的电枢串联电阻R和励磁调 节电阻R调至零，保持电动机M的U二U，记下此时的T值（电机未施加负载转 矩）。逐次增加励磁调节电阻阻值R直至n=1.2n，每次测取电动机的n、I和2NfI，共取7 8组记录于表3 3中。a注意：导线连接要牢固，严禁励磁回路开路，电动机转速不得超过1.2n。N表 3-3U=U =_220V T =_ 0 _Nmn (r/min)159
10、1168317531790Zj1815184318781902I (mA)96.9083.9175.5671.5268. 7265.6461.8359.04I (A)0.0690.070.0710.0720.0720.0730.0740.075（6）改变电动机的转向。将电枢绕组或励磁绕组中的任意一个绕组的两端对 调。起动电动机（注意：电枢串联起动电阻R调至最大值，励磁调节电阻R调12 至最小值），观察转向变化并记录（从电动机轴端视顺时针或逆时针）。2. 并励直流电动机的特性测试1）直流并励电动机工作特性和机械特性实验线路，可参考图3-4所示接线。2）将直流并励直流电动机M的电枢串联起动电阻R调
11、至最大值，励磁调节电 阻R调至最小值，接通电源开关，起动电动机。M起动正常后，将其电枢串联电2阻R调至零，调节电枢电源的电压为220V。3）1 闭合测功机开关并将数字显示清零，在转矩模式下调节涡流测功机控制旋 钮，逐步增加电机负载转矩，同时调节励磁电阻R,使电动机达到额定运行点：2U=U，I =I ，n = n，此时电动机M的励磁电流I即为额定励磁电流I。记录N a aNNffN额定点数据：U、I、I、n、电动机的输出转矩T =T和输出功率P二P。5）保持 U=U，I=I ，从额定运行点开始，逐次减小电动机负载，直至电动 机空载。测取电动机的电枢电流I,转速n和输出转矩T、输出功率P,共取数
12、a22据9-10组，记录于表3-4中。表 3 4 工作特性数据 U=U= 220 V 1=1 二 74.68 mA，入T 1 .CM ，I Aa1.0070.939N0.860.7780.6930.633:fN0.5630.4890.3840.063实验nr/min1599160916201630164016491659166916891770数据T Nm21.091.010.920.830.730.660.590.510.390.01P W2183.170.157.142.126.115.102.89.169.32.414975211620IA1.081.010.930.850.760.70
13、0.630.560.450.131342777387P W237.222.205.187.168.155.140.123.100.30.1计算数据18286484474541486764n %77.176.676.776.074.774.072.871.968.87.9184290680An%10.623. 现象分析与实验数据处理1）对电动机认识实验中的起动过程、电动机的转速变化、旋转方向的改变等 现象进行说明与分析，明确使用电动机的注意事项。2）并励直流电动机的特性测试，据测量数据计算I、P、n、An并填入表中。输入电流：I=I+IafN1电动机输入功率： P=UI1电动机效率：P耳xlOO%Pl计算转速变化率：An% - Xn x100%n N绘制出并励电动机的工作特性和机械特性n、T、n=f（I ）及n = f （T） 曲线（忽略T时，TT）。对实验数据和特性进行分析，说明需论，撰写完成实 验报告。4. 实验前的预习1）什么是直流电动机的工作特性和机械特性？工作特性：电动机输入电源电流在定子与转子之间产生电磁感应电磁同极排斥推动转子（定子是固定的）转动做功传动带动其它设备.机械特性：电动机的转速n随转矩T而变化的特性【n=f（T）】称为机械特性。2）
