实验一 直流电动机

一、实验目的

1．熟悉他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。

2．用实验方法测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。

3．学习测取他励直流电动机调速特性的方法。

二、实验内容

1．他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。

2．他励直流电动机额定工作点的求取和测取他励直流电动机的工作特性n=f(P2)、T=f(P2)、=f(P2)，机械特性n=f(T)。

3．测取他励直流电动机调速特性。

4．他励直流电动机的能耗制动实验。

三、实验线路

说明：

1．为了测量直流电机的转矩和转速大小，转矩/转速测量仪表LDSP的Ia+、Ia-必须串接到直流电机的电枢回路，Ua+、Ua-要并接到直流电机的电枢绕组两端，并且测量仪表的接线正负极性要与使用说明书中的规定一致。

2．接线时注意选择合适量程的仪表。

四、实验说明

在通电实验之前，请仔细阅读附录中有关直流电源和转矩/转速表LDSP的使用说明。

1．他励直流电动机的启动和改变转向

实验步骤：

（1）请参照实验线路图1-1正确接线。

（2）检查实验台左侧的三个电源箱的开关应在断开位置。

（3）合上总电源开关和操作电源开关，按下操作电源合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。

（4）按下实验台直流机励磁电源（220V/2A）合闸按钮，合上直流机励磁电源箱（220V/2A）的电源开关，点击“增”按钮将直流电动机的励磁电压调到额定值220V；

（5）按下实验台直流机电枢电源（220V/20A）合闸按钮，合上直流机电枢电源箱（220V/20A）的电源开关，点击“增”按钮将电枢电源电压从零逐渐升高，观察“LDSP转矩/转速表”上的直流电机转速显示值逐渐上升至空载额定转速（约1500r/min），注意电机转向应与标定转向相同。

如果希望改变他励直流电动机的转向，只须改变电动机的电磁转矩方向，同学们自拟改变转向的方法。

2．额定工作点求取和测取他励电动机工作特性、机械特性

实验步骤：

（1）实验接线参考图1-1，启动直流电动机步骤参考实验1。

（2）按下实验台同步机励磁电源（40V/4A）合闸按钮，合上发电机励磁电源箱（40V/4A）的电源开关，点击“增”按钮将同步发电机端电压逐渐升高，因为发电机以灯泡作负载，实验时其线电压不要超过额定电压380V。 

（3）合上实验台交流接触器，依次将实验负荷箱上KM1~KM7按钮按下；注意每投入一组负载，需要同时调节直流电动机的电枢电压或励磁电流以便保持电动机转速为额定转速。同样，由于负荷的变化，同步发电机机端电压也会发生变化，需要随时调节同步发电机励磁电流，以保证机端电压不变。直流电动机的负载为同步发电机，改变同步发电机的输出功率，即改变电动机的负载，电动机负载变化影响转速变化，因此需要相互配合反复调节才能找到额定工作点。

（注意：当转速与额定转速相差较大时调节电枢电压，当转速与额定转速相差较小时调节励磁电流。每次操作后应观察转速表上的转速稳定后再进行下一次操作，并且调节量与点击“增” 、“减”按钮的时间长短有关）

（4）通过逐步增加负载并根据多功能表的有功功率显示值调节电动机达到额定工作状态：Ua（电枢电压）=UN，n=nN，Ia（电枢电流）=IN（UN=220V，IN=12.5A，nN=1500r/min），此时的If就是直流电机额定励磁电流IfN，记录此额定数据于表1-1中。

直流电动机额定工作点找到以后，在保持Ua=UN，If =IfN不变的前提下，减少电动机负载电流(他励直流电动机的负载为同步发电机，故可以通过减小负荷箱的负荷和调节同步发电机的励磁电流来实现)，直到空载，中间测取5~7点，记录直流电动机的Ia、n、T2于表1-1中。

表1-1  U=UN=         If=IfN=

     （P0的单位为kw）

     T=T2＋T0

     =P2/P1×100%

卸负载停机应采用如下步骤：

（1）先降低同步发电机的励磁电流，即减小直流电动机的负载；

（2）逐渐减少负载的同时降低直流电动机转速（采用增大电动机的励磁电流或减小电枢两端所加电压的方法）；

（3）切除所有负载后，将同步发电机的励磁电源电压降到零，断开发电机励磁电源箱的电源开关，按下实验台同步机励磁电源分闸按钮；

（4）将直流电动机的电枢电压降到零，断开直流机电枢电源箱的电源开关，按下实验台直流机电枢电源分闸按钮；

（5）将直流电动机的励磁电流降到零，断开直流机励磁电源箱的电源开关，按下实验台直流机励磁电源分闸按钮。

3．测取他励直流电动机调速特性

直流电动机可以通过改变串入电枢回路电阻、改变电动机电枢两端所加电压的大小以及改变磁通的强弱等方法来调速。本实验只采用后两种调速方法。

（1）改变电动机电枢两端所加电压Ua调速

按实验1启动直流电机，断开同步发电机的励磁电源，在保持直流电机励磁电流If = IfN的情况下，调节直流机的电枢电压，测取n = f(Ua)曲线，测量数据记录于表1-2中。

（2）改变磁通调速

按实验1启动直流电机，断开同步发电机的励磁电源，在维持直流电机电枢电压Ua =180~200V的情况下，调节直流电动机的励磁电流If，测取n=f(If）曲线，测量数据记录于表1-3中。

在弱磁调速时应缓慢调节电动机的励磁电流，因为If的很小变化将引起n很大变化。稍不注意，可能使转速过高，转速不宜超过1.2nN，即1800r/min。由于电磁惯性和机械惯性，每次调速要达到新的稳定值后才能读数.

表1-2   If=IfN=                           表1-3   Ua=180~200V

1．绘制他励直流电动机的工作特性和机械特性。

2．绘制他励直流电动机的调速特性，即n=f(Ua)，n=f(If)。

3．分析实验现象，写出心得体会和收获。

六、预习和思考题

1．他励直流电动机在运行时，励磁回路突然断线或者当启动时把磁场回路电源电压调至0，电机将会产生什么现象？为什么？

2．如何改变电动机的转速和转向？

3．如何调电动机的额定工作点及额定励磁电流？

4．他励直流电动机负载变化时，其电枢电流和转速怎样变化？