主页 > 技能大赛 > 直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性实验 2026-07-23

直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性实验

直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性实验-实验目的：
    了解和测定他励直流电动机在各种运转状态下的机械特性
二、预习要点：
    1、改变他励直流电动机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、电动及回馈制动状态下的机械特性
    2、电动及反接制动状态下的机械特性
    3、能耗制动状态下的机械特性
四、实验方法：
    1、实验设备

序号	型号	名称	数量
1		导轨、旋转编码器及数显转速表	1件
2	DQ09	直流并励电动机	1件
3	DQ19	校正直流测功机	1件
4	DQ22	直流电压、毫安、安培表	2件
5	DQ26	三相可调电阻器	1件
6	DQ27	三相可调电阻器	1件
7	DQ29	可调电阻器、电容器	1件
8	DQ31	波形测试及开关板	1件

2、屏上挂件排列顺序
DQ31、DQ22、DQ27、DQ26、DQ22、DQ29

               图1-1他励直流电动机机械特性测定的实验接线图
按图6-1接线，图中M用编号为DQ09的直流并励电动机(接成他励方式)，MG用编号为DQ19的校正直流测功机，直流电压表V₁、V₂的量程为300V，直流电流表A₁、A₃的量程为200mA，A₂、A₄的量程为5A。R₁、R₂、R₃、及R₄依不同的实验而选不同的阻值。
    3、R₂=0时电动及回馈制动状态下的机械特性
(1) R₁、R₂分别选用DQ29的1800Ω和180Ω阻值，R₃选用DQ27上4 只900Ω串联共3600Ω阻值，R₄ 选用DQ27上1800Ω再加上DQ26上6只90Ω串联共2340Ω阻值。
    (2) R₁阻值置最小位置，R₂、R₃及R₄阻值置最大位置。开关S₁、S₂选用DQ31挂箱上的对应开关，并将S₁合向1电源端，S₂合向2'短接端(见图1-1)。
  (3) 开机时需检查控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“开”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查R₂阻值确在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机M起动运转。调节“电枢电源”电压为 220V；调节R₂阻值至零位置，调节R₃阻值，使电流表A₃为100mA。
    (4) 调节电动机M的磁场调节电阻R₁阻值，和电机MG 的负载电阻R₄阻值(先调节DQ27上1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接)。使电动机M的n=n_N=1500r/min，I_N=I_f+I_a=1.1 A。此时他励直流电动机的励磁电流I_f为额定励磁电流I_fN。保持U=U_N=220V ，I_f=I_fN，A₃表为100mA。增大R₄阻值，直至空载(拆掉开关S₂的2'上的短接线)，测取电动机M在额定负载至空载范围的n、I_a，共取8-9组数据记录于表1-1中。
      (5) 在确定S₂上短接线仍拆掉的情况下，把R₄调至零值位置(其中DQ27上1800Ω阻值调至零值后用导线短接)，再减小R₃阻值，使MG的空载电压与电枢电源电压值接近相等 (在开关S₂两端测)，并且极性相同，把开关S₂合向1^'端。
    (6) 保持电枢电源电压U=U_N=220V，I_f=I_fN，调节R₃阻值，使阻值增加，电动机转速升高，当A₂表的电流值为0A时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加R₃阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至转速约为1800 r/min，测取M的n、I_a。共取8～9组数据记录于表1-2中。
(7) 停机（先关断“电枢电源”开关，再关断“励磁电源”开关，并将开关S₂合向到2'端）。
表1-1         U_N=220V           I_fN=      mA

I_a（A）
n（r/min）

表1-2 U_N=220V I_fN= mA

I_a（A）
n（r/min）

    3、R₂=400Ω时的电动运行及反接制动状态下的机械特性
    (1) 在确保断电条件下，改接图1-1，R₁阻值不变，R₂用DQ27的900Ω与900Ω并联并用万用表调定在400Ω，R₃用DQ29的180Ω阻值，R₄用DQ27上1800Ω阻值加上DQ26上6只90Ω电阻串联共2340Ω阻值。
    (2) S₁合向1端，S₂合向2'端( 短接线仍拆掉)，把电机MG电枢的二个插头对调，R₁ 、R₃置最小值，R₂置400Ω阻值， R₄置最大值。
    (3) 先接通“励磁电源”，再接通“电枢电源”，使电动机M 起动运转，在S₂两端测量测功机MG的空载电压是否和“电枢电源”的电压极性相反，若极性相反，检查R₄阻值确在最大位置时可把S₂合向1'端。
    (4) 保持电动机的“电枢电源”电压U=U_N=220V，I_f=I_fN不变，逐渐减小R₄阻值（先减小DQ29上1800Ω阻值，调至零值后用导线短接），使电机减速直至为零。继续减小R₄阻值，使电动机进入“反向”旋转，转速在反方向上逐渐上升，此时电动机工作于电势反接制动状态运行，直至电动机M的I_a=I_aN，测取电动机在1、4象限的n、I_a共取12～13 组数据记录于表1-3中。
(5) 停机( 必须记住先关断“电枢电源”而后关断“励磁电源”的次序，并随手将S₂合向到2'端)。
         表1-3      U_N=220V     I_fN=     mA    R₂=400Ω

I_a（A）

n（r/min）

    4、能耗制动状态下的机械特性
    (1) 图1-1中，R₁阻值不变，R₂用DQ29的180Ω固定阻值，R₃用DQ27的1800Ω可调电阻，R₄阻值不变。
    (2) S₁合向2短接端，R₁置最大位置，R₃置最小值位置，R₄调定180Ω阻值，S₂合向1'端。
    (3) 先接通“励磁电源”，再接通“电枢电源”，使校正直流测功机MG起动运转，调节“电枢电源”电压为220V，调节R₁使电动机M的I_f=I_fN，调节R₃使电机MG励磁电流为100mA，先减少R₄阻值使电机M的能耗制动电流 I_a=0.8I_aN, 然后逐次增加R₄阻值，其间测取M的I_a、n共取8-9组数据记录于表1-4中。
    (4) 把R₂调定在90Ω阻值，重复上述实验操作步骤(2)、(3)，测取M的I_a、n共取5-7组数据记录于1-5中。
    当忽略不变损耗时，可近似认为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电
磁转矩T=C_MΦI_a，他励电动机在磁通Φ不变的情况下，其机械特性可以由曲线n＝f(I_a)来描述。
表1-4       R₂=180Ω      I_fN=     mA

I_a（A）
n（r/min）

表1-5 R₂=90Ω I_fN= mA

I_a（A）
n（r/min）

五、实验报告：
    根据实验数据，绘制他励直流电动机运行在第一、第二、第四象限的电动和制动状态及能耗制动状态下的机械特性n=f(I_a)(用同一座标纸绘出)。
六、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？
    2、直流电动机从第一象限运行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？
    3、直流电动机从第一象限运行到第四象限，其转向反了，而电磁转矩方向不变，为什么？作为负载的MG，从第一象限到第四象限其电磁转矩方向是否改变？为什么？

上一篇：三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性实验
下一篇：三相同步发电机不对称运行实验