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电机学实验报告电气一班
电机学实验报告 专业：电气工程及其自动化
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直流他励电动机机械特性
一．实验目的
了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性
二．预习要点
1．改变他励直流电动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．电动及回馈制动特性。2．电动及反接制动特性。3．能耗制动特性。
四．实验设备及仪器
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。2．电机导轨及转速表（MEL-13、MEL-14）3．三相可调电阻900Ω（MEL-03）4．三相可调电阻90Ω（MEL-04）5．波形测试及开关板（MEL-05）6、直流电压、电流、毫安表（MEL-06）7．电机起动箱（MEL-09）
五．实验方法及步骤
1．电动及回馈制动特性接线图如图5-1
mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表（MEL-06）R1选用900Ω欧姆电阻（MEL-03）R2选用180欧姆电阻（MEL-04中两90欧姆电阻相串联）R3选用3000Ω磁场调节电阻（MEL-09）R4选用2250Ω电阻（用MEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联） 开关S1、S2选用MEL-05中的双刀双掷开关。按图5-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置；（1）开关S1合向“1”端，S2合向“2”端。（2）电阻R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。（3）直流励磁电源船形开关和220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。 实验步骤。a．按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和220V电源船形开关，使直流电动机M起动运转，调节直流可调电源，使V1读数为UN=220伏，调节R2阻值至零。b．分别调节直流电动机M的磁场调节电阻R1，发电机G磁场调节电阻R3、负载电阻R4（先调节相串联的900Ω电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节900Ω电阻相并联的旋钮），使直流电动机M的转速nN=1600r/min，If+Ia=IN=0.55A，此时If=IfN，记录此值。c．保持电动机的U=UN=220V，If=IfN不变，改变R4及R3阻值，测取M在额定负载至空载范围的n、Ia，共取5-6组数据填入表中。
deS2联的器）。升高，见图5-2。2（1）R1为的900Ω电阻，R3（2）S1发电机G实验步骤：a大值。b．因为T2=CMφI2，而CMφ中为常数，则T∝I2，为简便起见，只要求n=f（Ia）特性，c．调节R2为900Ω，调节直流电源电压U=UN=220V，调节R1使If=IfN，保持以上值不变，逐渐减小R4阻值，电机减速直至为零，继续减小R4阻值，此时电动机工作于反接制动状态运行（第四象限）；d．再减小R4阻值，直至电动机M的电流接近0.8倍IN，测取电动机在第1、第4象限的n、I2，共取5-6组数据记录于表5-3中。
调节R2的180Ω，重复上述实验步骤，测取Ia、n，共取6-7组数据，记录于表5-5中。当忽略不变损耗时，可近似为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转矩T=CMΦIa，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（Ia）来描述。画出以上二条能耗制动特此曲线n=f（Ia），见图5-4。
六．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，防止电阻过流烧毁熔断丝。七．实验报告
根据实验数据绘出电动机运行在第一、第二、第四象限的制动特性n=f（Ia）及能耗制动特性n=f（Ia）。
八．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?由直流他励电动机反馈制动的机械特性可知，电动机运行在理想空载点时有两个基本特性，即T=0和0nn。实验中转速测量仪不易读准转速，因此判别电动机的理想空载点依据是实验电路中的2A表的电流值为0。电枢电流为零，输出转矩为零，电动机空载。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?第一象限是电动机运行，第二象限是发电机运行。第二象限时，转速为正，电磁转矩为负，表示电机转子从轴上吸收机械功率，电机变为发电机。当然此时电流也为负
3.M，G实验机组,当电动机M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G,从第一到第四象限其电磁矩方向是否改变? 为什么?因为电动机的转向发生了变化，在这时它的的电流方向就发生了变化，但是励磁电流的方向没有变化，所以电磁转矩方向并没有发生变化。负载G的电磁转矩发生了改变。假设，在第一象限时G的转子电流和励磁电流都为正方向，
三相异步电动机的起动与调速
一．实验目的
通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。
二．预习要点
1．复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。2．复习异步电动机的调速方法。
三．实验项目
1．异步电动机的直接起动。2．异步电动机星形――三角形（Y-△）换接起动。3．自耦变压器起动。4．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。5．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。四．实验设备及仪器
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（含交流电压表）。2．指针式交流电流表。3．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。4．电机起动箱（MEL-09）。5．鼠笼式异步电动机（M04）。6．绕线式异步电动机（M09）。
五．实验方法
1．三相笼型异步电动机直接起动试验。按图3-5接线，电机绕组为△接法。起动前，把转矩转速测量实验箱（MEL-13）中“转矩设定”电位器旋钮逆时针调到底，“转速控制”、“转矩控制”选择开关扳向“转矩控制”，检查电机导轨和MEL-13的连接是否良好。
a．察MEL-13b流作定性的比较。c．断开三相交流电源，将调压器退到零位。用起子插入测功机堵特孔中，将测功机定转子堵住。d．合上三相交流电源，调节调压器，观察电流表，使电机电流达2~3倍额定电流，读取电压值UK、电流值IK、转矩值TK，填入表中，注意试验时，通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。对应于额定电压的起动转矩TST和起动电流I比按下式计算：TST?(IST2)TK IK式中Ik：起动试验时的电流值，A；TK：起动试验时的转矩值，N.m；IST?(UN)IK UK式中UK：起动试验时的电压值，V；2．星形――三角形（Y-△）起动按图3-6接线，电压表、电流表的选择同前，开关S选用MEL-05。a．起动前，把三相调压器退到零位，三刀双掷开关合向右边（Y）接法。合上电源开关，逐渐调节调压器，使输出电压升高至电机额定电压UN=220V，断开电源开关，待电机
和“转速控制”开关扳向“转速控制”，“转速设定”电位器旋钮顺时针调节到底。a．起动电源前，把调压器退至零位，起动电阻调节为零。b．合上交流电源，调节交流电源使电机起动。注意电机转向是否符合要求。c．在定子电压为180伏时，逆时针调节“转速设定”电位器到底，绕线式电机转动缓慢（只有几十转），读取此时的转矩值Ist和Ist。d．用刷形开关切换起动电阻，分别读出起动电阻为2Ω、5Ω、15Ω的起动转矩Tst和起动电流Ist，填入表3-9中。注意：试验时通电时间不应超过20秒的以免绕组过热。
5．绕线式异步电动机绕组串入可变电阻器调速。实验线路同前。MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”选择开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针到底，“转速设定”电位器顺时针到底。MEL-09“绕线电机起动电阻”调节到零。a．合上电源开关，调节调压器输出电压至UN=220伏，使电机空载起动。
b．调节“转矩设定”电位器调节旋钮，使电动机输出功率接近额定功率并保持输出转矩T2不变，改变转子附加电阻，分别测出对应的转速，记录于表3-10中。六．实验报告
1. 比较异步电动机不同起动方法的优缺点。1.直接起动：优点：起动简单；缺点：起动电流大，对电网冲击大。星三角起动：优点：起动电流为全压起动时的1／3；缺点：起动转矩均为全压起动时的1／3。2.自耦降压起动：优点：起动较平稳，设备较简单；缺点：不能频繁起动。延边三角起动：优点：起动电流小，转矩较星三角大；缺点：仅适用于定子绕组有中间抽头的电机。3.定子串电阻（电抗）起动：优点：可用于调速；缺点：电阻损耗大，不能频繁起动。4.软启动：优点：启动平滑，对电网冲击少；缺点：费用较高，有谐波干扰。5.变频启动：优点：启动平滑，对电网冲击少，起动转矩大，可用于调速；缺点：费用高，有谐波干扰。6.转子串电阻起动（绕线式异步电动机）：优点是起动转矩大；缺点是启动损耗较大。转子串接频敏变阻器起动（绕线式异步电动机）：优点：接线简单；缺点：起动转矩不很大。
2.由起动试验数据求下述三种情况下的起动电流和起动转矩：(1)外施额定电压UN。（直接法起动）IST=U/ R1+R2Tst=M1*p*U^2r2’/wi (r1+r2′)^2+(x1+x2)^2/w1
(2)外施电压为UN/3。(Y―Δ起动)Ist=U/ R1+R2Tst= M1*p*U^2r2’/wi (r1+r2′)^2+(x1+x2)^2/w1/3
3(3)外施电压为UK/KA，式中KA为起动用自耦变压器的变比。（自耦变压器起动）。 Ist=U/ R1+R2/Ka^2Tst= M1*p*U^2r2’/wi (r1+r2′)^2+(x1+x2)^2/w1/Ka^2
电源上，因R上有电压降，所以加到电动机上的电压减去R上的压降，这时电动机的启动电流也就减小了。绕线式电动机转子串联电阻启动，即在转子绕组中串联一级或若干级电阻，以达到减小启动电流的目的。在启动后逐级切除电阻，使电动机正常运转，改善了机械特性，提高了启动转矩。
4.绕线式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。绕线式异步电动机转子绕组串入的电阻越大，电动机的转速变慢，转动力矩变大，所以绕线式异步电动机主要用在带负荷启动，启动频繁，经常变换转速的地方，串入的电阻既是启动绕组，又是改变转速的电阻。
3七．思考题
1.2. 起动电流和外施电压正比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立？ 当电网频率和三相交流异步电机的阻抗参数都为常数时，电机的最大转矩、起动转矩均与外施电压的平方成正比。
3.起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？主要是因为负载为感性,电启动中电流和电压是变化的.实验总结：根据这次实验我学到了笼型异步电动机的启动。它可以分为直接启动，降压启动（自耦变压器降压启动，星形――三角形（Y-△）起动，绕线式异步电动机绕组串入可变电阻器调速）两种。直接起动最为简单，当电网有足够容量可才用这种办法，在实验中可以看到转矩大，产生的电流也大，但一般要求要有小的启动电流，这种办法不好。对于降压启动的方法，自耦变压器降压启动将让启动电流减小到1/（k*k）倍，Y-△启动电流可减小到1/3，绕线式异步电动机绕组串入可变电阻器可将启动电流减小到原来的K倍。其中R越大，启动电流越小。
异步电机的M-S曲线测绘
一．实验目的
用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线，并加以比较。
二．预习要点
1．复习电机M-S特性曲线。2．M-S特性的测试方法。
三．实验项目
1．鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。
＞Tm，（n=0）异步电动机的机械特性可视为两部分组成，即当负载功率转矩Tz≤TN时，机械特性近似为直线，称为机械特性的直线部分，又可称为工作部分，因电动机不论带何种负载均能稳定运行；当S≥Sm时，机械特性为一曲线，称为机械特性的曲线部分，对恒转矩负载或恒功率负载而言，因为电动机这一特性段与这类负载转矩特性的配合，使电机不能稳定运行，而对于通风机负载，则在这一特性段上却能稳定工作。在本实验系统中，通过对电机的转速进行检测，动态调节施加于电机的转矩，产生随着电机转速的下降，转矩随之下降的负载，使电机稳定地运行了机械特性的曲线部分。通过读取不同转速下的转矩，可描绘出不同电机的M-S曲线。
四．实验设备
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。3．电机起动箱（MEL-09）。4．三相鼠笼式异步电动机M04。5．三相绕线式异步电动机M09。
五．实验方法
被试电动机M04法。G功机，与按图实验步骤：（1）按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出调节旋钮，使电压输出为220V，起动交流电机。观察电机的旋转方向，是之符合要求。（2）逆时针缓慢调节“转速设定”电位器经过一段时间的延时后，M04电机的负载将随之增加，其转速下降，继续调节该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200转/分左右（注意：转速低于200转/分时，有可能造成电机转速不稳定。）（3）在空载转速至200转/分范围内，测取8-9组数据，其中在最大转矩附近多测几点，填入表5-9。
（4）当电机转速下降到200转/分时，顺时针回调“转速设定”旋钮，转速开始上升，直到升到空载转速为止，在这范围内，读出8-9组异步电机的转矩T，转速n，填入表5-10。
2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘
（2）绕线电机的转子调节电阻调到2Ω（断开电源，用万用表测量，三相需对称），重复以上步骤，记录相关数据。
（3）绕线电机的转子调节电阻调到5Ω（断开电源，用万用表测量，三相需对称），重复以上步骤，记录相关数据。
3．换上不同的单相异步电机，按相同方法测出它们的转矩T、转速n。
七．实验报告
1． 在方格纸上，逐点绘出各种电机的转矩、转速，并进行拟合，作出被试电机的M-S曲线。
2．对这些电机的特性作一比较和评价。在空载转速至200转/分范围内转矩，转速都没有怎么变化；由表5-10可知转速开始上升到空载转速时，转速升高转矩降低；当外接电阻不变时，电压变小，对应的转矩转速都要减小；，外接电阻增大对应的转矩，转速反而减小。八．思考题
电机的降速特性和升速特性曲线不重合的原因何在？电机的电磁转矩正比于电枢电流和每极磁通，由于降速和升速的转子速度不同所以每极磁通不同导致降速和升速特性曲线不同。
实验总结：通过这次实验可以看到，表5-9中可知在在空载转速至200转/分范围内转矩，转速都没有怎么变化；由表5-10可知转速开始上升到空载转速时，转速升高转矩降低；由表5-11，5-10对比可知，当外接电阻不变时，电压变小，对应的转矩转速都要减小；由表5-12，5-13对比可知当电压不变时，外接电阻增大对应的转矩，转速反而减小。
三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性
一．实验目的
了解三相绕线式异步电动机在各种运行状态下的机械特性。二．预习要点
1．如何利用现有设备测定三相绕线式异步电动机的机械 2．测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。3．如何根据所测得的数据计算被试电机在各种运行状态下的机械特性。三．实验项目
1．测定三相绕线式异步电动机在电动运行状态和再生发电制功状态下机械特性。 2．测定三相绕线式异步电动机在反接制动运行状态下的机械特性。四．实验设备及仪器
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。 2．电机导轨及测速表（MEL-13、MEL-14）3．直流电压、电流、毫安表（MEL-06或主控制屏上） 4．三相可调电阻器900Ω（MEL-03） 5
M电压UNG法），其URS90ΩR1Ω电阻和Rf选用3000Ω电阻（电机起动箱中，磁场调节电阻）V2、A2、mA分别为直流电压、电流、毫安表，采用MEL-06或直流在主控制屏上 V1、A1、W1、W2为交流、电压、电流、功率表，含在主控制屏上 S1选用MEL-05中的双刀双掷开关
（1）V2的量程为300V档，mA的量程为200mA档，A2的量程为2A档。 （2）RS阻值调至零，R1、Rf阻值调至最大。 （3）开关S1合向“2”端。（4）三相调压旋钮逆时针到底，直流电机励磁电源船形开关和220V直流稳压电源船形开关在断开位置。并且直流稳压电源调节旋扭逆时针到底，使电压输出最小。实验步骤：（1）接下绿色“闭合”按钮开关，接通三相交流电源，调节三相交流电压输出为180V（注意观察电机转向是否符合要求），并在以后的实验中保持不变。（2）接通直流电机励磁电源，调节Rf阻值使If=95mA并保持不变。接通可调直流稳压电源的船形开关和复位开关，在开关S1的“2”端测量电机G的输出电压极性，先使其极性与S1开关“1”端的电枢电源相反。在R1为最大值的条件下，将S1合向“1”端。（3）调节直流稳压电源和R1的阻值（先调节R1中的450Ω电阻，当减到0时，用导线短接，再调节225Ω电阻，同时调节直流稳压电源），使电动机从堵转（约200转左右）到接近于空载状态，其间测取电机G的Ua、Ia、n及电动机M的交流电流表A、功率表PI、PII的读数。共取8-9组数据记录于5-6中。
（4）当电动机M接近空载而转速不能调高时，将S1含向“2”位置，调换发电机G的电枢极性使其与“直流稳压电源”同极性。调节直流电源使其G的电压值接近相等，将S1合至“1”端，减小R1阻值直至为零（用导线短接900Ω相串联的电阻）。（5）升高直流电源电压，使电动机M的转速上升，当电机转速为同步转速时，异步电机功率接近于0，继续调高电枢电压，则异步电机从第一象限进入第二象限再生发电制动状态，直至异步电机M的电流接近额定值，测取电动机M的定子电流I1、功率PI、PII，转速n和发电机G的电枢电流Ia，电压Ua，填入表5-7中。
2．电动及反接制动运行状态下的机械特性在断电的条件下，把RS的三只可调电阻调至90Ω，折除R1的短接导线，并调至最大2250欧，直流发电机G接到S1上的两个接线端对调，使直流发电机输出电压极性和“直流稳压电源”极性相反，开关S1合向左边，逆时针调节可调直流稳压电源调节旋钮到底。（1）按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出为200伏，合上励磁电源船形开关，调节Rf的阻值，使If=95mA。（2）按下直流稳压电源的船形开关和复位按钮，起动直流电源，开关S1合向右边，让异步电机M带上负载运行，减小R1阻值（先减小A，当减至最小时，用导线短接，再接小450欧0.82A），使异步发电机转速下降，直至为零。（3）继续减小R1阻值或调离电枢电压值，异步电机即进入反向运转状态，直至其电流接近额定值，测取发电机G的电枢电流Ia、电压、Ua值和异步电动机M的定子电流I1、P1、PII、转速n，共取8-9
组数据填入表5-8中。
六．实验注意事项
1.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。
七．实验报告
根据实验数据绘出三相绕线转子异步电机运行在三种状态下的机械特性。 三相绕线式异步电机电动机械特性
三相绕线式异步电机再发电制动机械特性：
三相绕线式异步电机反接制动运行状态下的机械特性；
八．思考题1. 再生发电制动实验中,如何判别电机运行在同步转速点
?电源线串直流电流表..指针指在中间是0的那种.电机运行过程中直流电流会大小方向变化.当在同步转速点时..电流表指针指在中间是0安
2. 在实验过程中,为什么电机电压降到200V?在此电压下所得的数据,要计算出全压下的机械特性应作如何处理?因为电压在220V会导致定子绕组过热而超过国家标准，烧坏电机，200V左右最为合适，低于200V会导致转矩不够，不能正常运行。把机械特性数据都成以220/200来计算。
实验五 直流串励电动机
一．实验目的1.用实验方法测取串励电动机工作特性和机械特性。2.了解串励电动机起动、调速及改变转向的方法。
二．预习要点1.串励电动机与并励电动机的工作特性有何差别。串励电动机的转速变化率是怎样定义的？2.串励电动机的调速方法及其注意问题。
三．实验项目1.工作特性和机械特性在保持U=UN的条件下，测取n、T2 、η=f(Ia)以及n=f(T2)。2.人为机械特性保持U=UN 和电枢回路串入电阻R1 =常值的条件下，测取n=f(T2)。3.调速特性(1)电枢回路串电阻调速保持U=UN和T2=常值的条件下，测取n=f(Ua)。(2)磁场绕组并联电阻调速保持U=UN、T2=常数及R1=0的条件下，测取n=f(If)。
四．实验设备及仪器
1．MEL系列电机教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13）3．可调直流稳压电源（含直流电压、毫安、安倍表）4．直流电压、毫安、安倍表（MEL-06）5．三相可调电阻器900Ω（MEL-04）6．波形测试及开关板（MEL-05）7．直流串励电动机（M02）
1．串励电动机的工作特性和机械特性。a．由于串励电动机不允许空载起动，所以测功机“转矩设定”电位器顺时针转过一定角度，即给串励电动机施加一定负载（MEL-13的开关设置同实验三）b．调节直流串励电动机M的电枢串联起动电阻R1和磁场调节电阻Rf到最大值，断开开关S，按实验一方法起动直流电源，并观察转向是否正确。c．电机运转后，调节R1至零，调节可调直流稳压电源使电动机的电枢电压U=UN=220V，同时调节测功机“转矩设定”电位器，使电机电枢电流I=1.2IN。d．在保持U1=UN的条件下，逐次减小负载直至n＜1.5nN为止，每次测取I、N、T2，共取6-7组数据填入表1-10中。表1-10
e．若要在实验中使串励电动机M停机，须将电枢回路的串联起动电阻R1调回到最大值，断开直流电源。2．测取电枢串电阻后的人为机械特性。a．按前述方法起动串励电动机M后，调节可调直流稳压电源至220V，并同时调节串入电枢的电阻R1和测功机“转矩设定”电位器旋钮，使电机的电枢电流I=IN，转速n=0.8nN。b．保持此时的R1不变和U=UN，逐次减小电动机的负载，直至n≤1.5nN为止，每次测取U2、I、n、T2，共取6-7组数据填入表1-11中。表1-11
3．调速特性（1）电枢回路串电阻调速a．按前述方法电动机带负载起动后，将R1调至零。同时调节可调直流稳压电源和测功机“转矩设定”电位器旋转，使U1=UN=220V，I≈IN，记录此时电动机的n=
N.mb．在保持U1=UN以及T2不变的条件下，逐次增加R1阻值，每次测n、I、U2，共取6-7组数据，填入表1-12中。表1-12
U（2）磁场绕组并联电阻调速a．合上电源前，打开开关S，分别将R1和Rf调至最大值。 b．电机带负载起动后，调节R1至零，合上开关S。c．调节可调直流稳压电源使U1=UN=220V，T2=0.8TN，记录此时电动机的N、I、If、T2。d．在保持U=UN及T2不变的条件下，逐次减小Rf阻值，注意Rf不能短接，直至n≤1.5nN为止。每次测取n、I、If，共取6-7组数据后，填入表1-13 中。表1-13
U=UN=220V，T2=
七．思考题1. 串励电动机为什么不允许空载和轻载起动？理想空载转速为无穷大，实际上由于有剩磁磁通存在，n0一般可达（5～6）nN，空载运行会出现“飞车”现象。因此，串励电动机是不允许空载或轻载运行或用皮带传动的。2. 磁场绕组并联电阻调速时，为什么不允许并联电阻调至零？并联电阻调到0 就是短路，磁场绕组的电流等于0。
直流发电机
一．实验目的
1．掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。2．通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。
二．预习要点1.什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取。2.做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？3.并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？4.如何确定复励发电机是积复励还是差复励？
三．实验项目1.他励发电机(1)空载特性：保持n=nN，使I=0，测取Uo=f(If)。(2)外特性：保持n=nN，使If =IfN，测取U=f(I)。(3)调节特性：保持n=nN，使U=UN，测取If =f(I)。2.并励发电机(1)观察自励过程(2)测外特性：保持n=nN，使Rf2 =常数,测取U=f(I)。3.复励发电机积复励发电机外特性：保持n=nN，使Rf=常数，测取U=f(I)。
四．实验设备及仪器
1．MEL系列电机教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）。2．电机导轨及测功机，转矩转速测量组件（MEL-13）或电机导轨及转速表。3．直流并励电动机M03。4．直流复励发电机M01。5．直流稳压电源（位于主控制屏下部）。6．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。7．波形测试及开关板（MEL-05）。8．三相可调电阻900Ω（MEL-03）。9．三相可调电阻90Ω（MEL-04）。10．电机起动箱（MEL-09）。
五．实验说明及操作步骤
1．他励发电机。按图1-3接线
载电流大于0.4A时用并联部分，并将串联部分阻值调到最小并用导线短接以避免烧毁熔断器。mA1、A1：分别为毫安表和电流表，位于直流电源上。U1、U2：分别为可调直流稳压电源和电机励磁电源。V2、mA2、A2：分别为直流电压表（量程为300V档），直流毫安表（量程为200mA档），直流安倍表（量程为2A档）（1）空载特性a．打开发电机负载开关S2，合上励磁电源开关S1，接通直流电机励磁电源，调节Rf2，使直流发电机励磁电压最小，mA2读数最小。此时，注意选择各仪表的量程。b．调节电动机电枢调节电阻R1至最大，磁场调节电阻Rf1至最小，起动可调直流稳压电源（先合上对应的船形开关，再按下复位按钮，此时，绿色工作发光二极管亮，表明直流电压已正常建立），使电机旋转。b．从数字转速表上观察电机旋转方向，若电机反转，可先停机，将电枢或励磁两端接线对调，重新起动，则电机转向应符合正向旋转的要求。d．调节电动机电枢电阻R1至最小值，可调直流稳压电源调至220V，再调节电动机磁场电阻Rf1，使电动机（发电机）转速达到1600r/min（额定值），并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。e．调节发电机磁场电阻Rf2，使发电机空载电压达V0=1.2UN（240V）为止。 f．在保持电机额定转速（1600r/min）条件下，从UO=1.2UN开始，单方向调节分压器电阻Rf2，使发电机励磁电流逐次减小，直至If2=o。每次测取发电机的空载电压UO和励磁电流If2,只取7-8组数据，填入表1-2中，其中UO=UN和If2=O两点必测，并在UO=UN附近测点应较密。
（2）外特性a．在空载实验后，把发电机负载电阻R2调到最大值（把MEL-03中间和下端的变阻器逆时针旋转到底），合上负载开关S2。b．同时调节电动机磁场调节电阻Rf1，发电机磁场调节电阻Rf2和负载电阻R2，使发电机的n=nN,U=UN（200V），I=IN（0.5A），该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流If2N=
A.c．在保持n=nN和If2=If2N不变的条件下，逐渐增加负载电阻，即减少发电机负载电流，在额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U和电流I，直到空载（断开开关S2）
，共取6-7组数据，填入表1-3中。其中额定和空载两点必测。（3）调整特性a．断开发电机负载开关S2，调节发电机磁场电阻Rf2，使发电机空载电压达额定值（UN=200V）b．在保持发电机n=nN条件下，合上负载开关S2，调节负载电阻R2，逐次增加发电机输出电流I，同时相应调节发电机励磁电流If2，使发电机端电压保持额定值U=UN，从发电机的空载至额定负载范围内每次测取发电机的输出电流
I和励磁电流If2，共取5-6组数据填入表1-4中。
mA2、A2：直流毫安表、电流表位于MEL-06。Rf2：MEL-03中二只900Ω电阻相串联，并调至最大。R2：采用MEL-03中间端和下端变阻器，采用串并联接法，阻值为2250Ω。 S1、S2：位于MEL-05V1、V2：直流电压表，其中V1位于直流可调电源上，V2位于MEL-06。 b．断开S1、S2，按前述方法（他励发电机空载特性实验b）起动电动机，调节电动机转速，使发电机的转速n=nN，用直流电压表测量发电机是否有剩磁电压，若无剩磁电压，可将并励绕组改接他励进行充磁。c．合上开关S1，逐渐减少Rf2，观察电动机电枢两端电压，若电压逐渐上升，说明满足自励条件，如果不能自励建压，将励磁回路的两个端头对调联接即可。（2）外特性a．在并励发电机电压建立后，调节负载电阻R2到最大，合上负载开关S2，调节电动机的磁场调节电阻Rf1，发电机的磁场调节电阻Rf2和负载电阻R2，使发电机n=nN,U=UN，I=IN。b．保证此时Rf2的值和n=nN不变的条件下，逐步减小负载，直至I=0，从额定到负载运行范围内，每次测取发电机的电压U和电流I，共取6-7组数据，填入表1-5中，其中额定和空载两点必测。
3．复励发电机（1）积复励和差复励的判别a．接线如图1-5所示R1、Rf1：电动机电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于MEL-09。A1、mA1：直流电流、毫安表V2、A2、mA2：直流电压、电流、毫安表，采用MEL-06组件。Rf2：采用MEL-03中两只900Ω电阻串联。R2：采用MEL-03中四只900Ω电阻串并联接法，最大值为2250Ω。S1、S2：单刀双掷和双刀双掷开关，位于MEL-05开关板上。按图接线，先合上开关S，将串励绕组短接，使发电机处于并励状态运行，按上述并励发电机外特性试验方法，调节发电机输出电流I=0.5IN，n=nN，U=UN。b．打开短路开关S1，在保持发电机n，Rf2和R2不变的条件下，观察发电机端电压的变化，若此电压升高即为积复励，若电压降低为差复励，如要把差复励改为积复励，对调串
实验方法与测取并励发电机的外特性相同。先将发电机调到额定运行点，n=nN，U=UN，I=IN，在保持此时的Rf2和n=n不变的条件下，逐次减小发电机负N载电流，直至I=0。从额定负载到空载范围内，每次测取发电机的电压U和电流I，共取6-7组数据，记录于表1-6中，其中额定和空载两点必测。
六．注意事项
1.起动直流电动机时，先把R1调到最大，Rf2 调到最小，起动完毕后，再把R1调到最小。 2.做外特性时，当电流超过0.4安时，R2中串联的电阻必须调至零，以免损坏。七．实验报告
1. 根据空载实验数据，作出空载特性曲线，由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。
2.在同一张座标上绘出他励、并励和复励发电机的三条外特性曲线。分别算出三种励磁方式的电压变化率：ΔU=UO?UN?100? UN并分析差异的原因。
他励发电机的外特性是一条随着负载电流增加端电压下降的曲线。Uh变化率约为5%。并励发电机的外特性是指并励回路的电阻保持不变。与他励发电机相比并励发电机有负载电流时，不仅有不仅有电枢回路电压降的电枢反应去磁作用还有因端电压降低引起的励磁电流减小。电压变化率约20%
2. 绘出他励发电机调整特性曲线，分析在发电机转速不变的条件下，为什么负载增加时，要保持端电压不变，必须增加励磁电流的原因。 如果不增加励磁电流，当负载增加时，输出电压必定要下降，增加励磁电流也就是加大发电机的输出功率去抗衡负载增加。
八．思考题1. 并励发电机不能建立电压有哪些原因？1， 剩磁太小；
2，励磁回路(串)的电阻太大；(减小励磁回路串联的电阻)3，电枢电压的极性，与励磁绕组所需要的电流方向不符。(把励磁绕组的两条线互换一下)
2.在发电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的转速会变低？为了保持发电机的转速n=nN，应如何调节？负载增加时，机组的阻力矩增加，机组转速降低。此时可通过增加主力矩 ，增大电流等来调节实验七 直流并励电动机
一.实验目的
1.掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。2.掌握直流并励电动机的调速方法。
二.预习要点1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？2.直流电动机调速原理是什么？
三.实验项目
1.工作特性和机械特性保持U=UN 和If =IfN 不变，测取n、T2 、n=f(Ia)及n=f(T2)。2.调速特性(1)改变电枢电压调速保持U=UN 、If=IfN =常数，T2 =常数，测取n=f(Ua)。(2)改变励磁电流调速保持U=UN，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(If)。(3)观察能耗制动过程
R1、Rf：电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于MEL-09。mA、A、V2：直流毫安、电流、电压表（MEL-06） G：涡流测功机IS：涡流测功机励磁电流调节，位于MEL-13。a．将R1调至最大，Rf调至最小，毫安表量程为200mA，电流表量程为2A档，电压表量程为300V档，检查涡流测功机与MEL-13是否相连，将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底，打开船形开关，按实验一方法起动直流电源，使电机旋转，并调整电机的旋转方向，使电机正转。b．直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R1调至零，调节直流可调稳压电源的输出至220V，再分别调节磁场调节电阻Rf和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此时直流电机的励磁电流If=IfN（额定励磁电流）。c．保持U=UN，If=IfN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器，测取电动机电枢电流Ia、转速n和转矩T2，共取数据7-8组填入表1-8中。表1-8
2．调速特性（1）改变电枢端电压的调速a．按上述方法起动直流电机后，将电阻R1调至零，并同时调节负载，电枢电压和磁场调节电阻Rf，使电机的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，记录此时的T2=
N.mb．保持T2不变，If=IfN不变，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia，共取7-8组数据填入表1-9中。表1-9
（2）改变励磁电流的调速a．直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻Rf调至零，调节可调直流电源的输出为220V，调节“转矩设定”电位器，使电动机的U=UN，Ia=0.5IN，记录此时的T2=
N.mb．保持T2和U=UN不变，逐次增加磁场电阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia，共取7-8组数据填写入表1-10中。
f：直流电机电枢调节和磁场调节电阻）MEL-03中两只900端，R1调至最大，Rf调至最小，起动直流电机。（MEL-05）．将开关S合向“1”b．运行正常后，从电机电枢的一端拨出一根导线，使电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。c．重复起动电动机，待运转正常后，把S合向“2”端记录停机时间。 d．选择不同RL阻值，观察对停机时间的影响。
六．实验报告1.由表1-8计算出 P2和η，并绘出n、T2、η=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲线。 电动机输出功率 P2=0.105nT2式中输出转矩T2 的单位为N?m，转速n的单位为r／min。 电动机输入功率 P1=UI电动机效率η=P2×100％ P1电动机输入电流I =Ia +IfN由工作特性求出转速变化率： Δn= nO?nN×100％ nNN=f(Ia)
2.绘出并励电动机调速特性曲线n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。 3．能耗制动时间与制动电阻RL
的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？
能耗制动时间与制动电阻RL的阻值是正比例的关系，也就是说制动电阻越大，制动时间相对越长。这是因为电机在工作电源断开的瞬间，电机转子因为运转惯性产生的电磁会在定子绕组中产生较高的反向电动势，这个电动势因为由同时接人的制动电阻与定子绕组构成回路而产生反相感应电流在转子,定子之间产生相反的电磁场，这相反的电磁场产生的电磁力直接阻碍转子的惯性运转而使其迅速停止。
七．思考题1. 并励电动机的速率特性n=f(Ia)为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？n?UNR?Te……①CE?NCECT?2NTe?CTΦNIa…………………②2.
由上式可知，Ia增大时Te增大，导致转速n下降，因此n-Ia曲线下降。无上翘现象。2．当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电动机转速降低?答：n?R+RU?a2TeCE?NCECT?N由以上电机特性公式可知，Te和Φ不变，R不变，则U减小，n随之减小。 3．当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么?答：n?R+RU?a2Te CE?NCECT?NRa+RUTe2∵If减小导致Φ减小，由上式知，若CE?N减小的幅度小于CECT?N，则导致n增大。4．并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”?为什么？答：不一定，因为当电机的负载较大时，电机的阻转矩大，可避免其出现“飞速”现象。总 结：通过以上实验我们知道了
，电机的调速，制动特性，以及M-S曲线的特点等，通过一系列的T-S 曲线 ，N-f(I)曲线等让我们更形象的了解了电机的，自身的特点。通过知道
转差率 s 的取值等 能判断出 电机 处于 ，发电机状态，电动机状态，还是电磁制动状态等。
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