实验一 他励直流电动机特性以及调速运行

自93    孙博文    2009011428

同组人：自93    姜秀宝

一、实验目的 

(1) 认识他励直流电动机机组的组成，了解开环调速系统的基本组成； 

(2) 用实验方法测定他励直流电动机的参数和工作特性； 

(3) 了解他励直流电动机的三种调速方法及其机械特性； 

二、实验内容 

(1) 他励直流电动机的起动、制动和反向； 

(2) 他励直流电动机工作特性的测定； 

(3) 他励直流电动机调速特性的测定。 

三、实验内容及步骤 

1、他励直流电动机的起动、制动和反向 

自由停车时间：4S    （n=1775）

能耗制动停车时间：2S    （n=1772）

可以看出能耗制动停车要比自由停车要快一些，这是因为电机在好能来制动。

2、他励直流电动机机械特性的测定 

   实验数据记录如下表： 

I=0.27A        

由理论分析：

对电动机惯例：UN=      Te=CTΦIa

当电动机回路R增大，相当于减小负载转矩TL ,则由转矩平衡Te减小,进而造成 Ia减小，为保持电枢回路平衡，Ea增大，进而转速也随之增大。

3、他励直流电动机的三种调速方法 

① 电枢串电阻调速时他励直流电动机机械特性 

   共测了两组机械特性曲线，数据记录如下：

   第一组：(Ua=120V,UN=83.2V) 

由于电磁转矩与电枢电流正比，因此上曲线与电动机机械特性曲线趋势一致。可以看出加大电枢回路中的电阻可以增大机械特性曲线的斜率。

理论分析：

机械特性曲线斜率为

β=（R+Ra）/Ce*Ct*Φ^2,  

截距为n0=UN/Ce*Φ    在实验中截距不变

机械特性曲线斜率正比于（R+Ra）其中Ra为电枢回路电阻。Ra在实验中不变，因此增大串入电阻阻值可以增大机械曲线斜率。

B)实验中发现的问题：

在应用1-1式计算R1值的时候会发现该值并不固定，我们两个讨论了一下觉得是因为温度对电阻产生的影响导致，因为在电枢回路电流接近额定1.3A时会感受到电阻剧烈发热。

② 降电压调速时他励直流电动机机械特性 

   第一组：(U=170V)

第二组：(U=90V) 

由图中看出，降低给定电压之后，机械特性曲线的理想空载转矩降低（截距），斜率基本不变。

可以看到电枢电压Ua随着Ia增加有少许下降，我们两个人后来觉得这部分压降应该是由电枢回路中的导线电阻造成的，正比于电枢回路电流。

③ 弱磁调速时他励直流电动机机械特性 

   第一组：(Ua=133V) 

数据分析：

由图上看出励磁电流If增大，机械特性曲线截距下降，斜率下降（蓝色比红色平均斜率大），由理论分析If与磁通Φ正比，因此由下式：

β=（R+Ra）/Ce*Ct*Φ^2,  截距为n0=UN/Ce*Φ

可看出实验结果与理论分析相符。

实验思考题 

(1) 在供电电源电压恒定情况下，增大或减小电枢回路串联电阻的阻值，电动机的转速如何变化？改变励磁回路串联电阻的大小，转速如何变化？从中可以得到什么结论？

答：从实验绘出特性曲线可看出，增大电枢回路串联电阻，电机转速下降。

增大励磁回路串联电阻大小，转速会增大，反之则转速减小。

转速n对串联电阻的变化是线性的，而对磁通是非线性的。

(2) 如何改变他励直流电动机的转速方向？实验时操作应注意什么？ 

答：将给定电压变为负值即可使电机反转；

应注意电压给定应在上电后从0进行调节。实验操作时应逐步减小电压再加反向电压。

(3) 为什么他励直流电动机起动时，电枢回路要串联起动变阻器或者从0V 开始缓慢增加电枢上的电压？为什么起动电动机时须先接通励磁回路电源？为什么励磁绕组的电源接线必须要牢靠？ 

答：如果不采用电枢回路串电阻或者降压启动的措施，会使

启动时刻电枢电流    Istart=Un/Ra>> In        Te=Ct*Φn*Istart>>Tn  

对设备造成一定损伤，若果电动机启动时没有接通励磁回路，或者工作中励磁回路突然断开，则由于剩磁的作用可能会使电机转速迅速上升发生危险。

(4) 他励直流电动机的机械特性呈什么形状？为什么？   

呈一条下降直线状：

由理论推导可知：

n=(U/Ce*Φ) - (Ra/Ce*Ct*Φ^2)*Te

由于（R+Ra）/Ce*Ct*Φ^2>0,  UN/Ce*Φ>0可知为一条下降直线。

(5) 他励直流电动机带负载正常运行中，如果磁场回路电源线突然脱落或其他原因造成失去励磁电源，是否一定会出现“飞车”现象？为什么

答：不一定。突然失去励磁电源后由于剩磁Φ非常小，因此机械特性曲线为截距，斜率均比原有曲线大很多，如果当前负载转矩与新的负载特性曲线交点在第一象限则此时转速迅速增大发生“飞车”，若交点在第四象限则电机转速迅速减为0并工作在堵转状态。