電機及電氣技術實驗裝置直流并勵電動機的實驗
一、實驗目的1、掌握用實驗方法測取直流并勵電動機的工作特性和機械特性。
2、掌握直流并勵電動機的調速方法。
二、預習要點
1、什么是直流電動機的工作特性和機械特性？
2、直流電動機調速原理是什么？
三、實驗項目
1、工作特性和機械特性
保持U=UN和If=IfN不變，測取n、T2、η=f（Ia）、n=f（T2）。
2、調速特性
（1）改變電樞電壓調速
保持U=UN、If=IfN=常數，T2=常數，測取n=f（Ua）。
（2）改變勵磁電流調速
保持U=UN，T2=常數，測取n=f（If）。
3、觀察能耗制動過程
四、實驗方法
1、實驗設備
| 序號 | 型 號 | 名 稱 | 數 量 |
| 1 | DQ03-1 | 導軌、旋轉編碼器及數顯轉速表 | 1套 |
| 2 | DQ19 | 校正直流測功機 | 1臺 |
| 3 | DQ09 | 直流并勵電動機 | 1臺 |
| 4 | DQ22 | 直流數字電壓、毫安、安培表 | 2件 |
| 5 | DQ27 | 三相可調電阻器 | 1件 |
| 6 | DQ29 | 可調電阻器、電容器 | 1件 |
| 7 | DQ31 | 波形測試及開關板 | 1件 |
2、屏上掛件排列順序
DQ22、DQ27、DQ31、DQ22、DQ29
3、并勵電動機的工作特性和機械特性
（1）按圖2-6接線。校正直流測功機 MG按他勵發電機連接，在此作為直流電動機M的負載，用于測量電動機的轉矩和輸出功率。Rf1選用DQ29的900Ω阻值，按分壓法（看第一章可調電阻器分壓法的介紹）接線。Rf2 選用DQ27的900Ω串聯900Ω共1800Ω阻值。R1用DQ29的180Ω阻值。R2選用DQ27的900Ω串聯900Ω再加900Ω并聯900Ω共2250Ω阻值。
圖2-6 直流并勵電動機接線圖
（2）將直流并勵電動機M的磁場調節電阻Rf1調至最小值，電樞串聯起動電阻R1調至最大值，接通控制屏下邊右方的電樞電源開關使其起動。
（3）M起動正常后，將其電樞串聯電阻R1調至零，調節電樞電源的電壓為220V，調節校正直流測功機的勵磁電流If2為校正值（100 mA），再調節其負載電阻R2和電動機的磁場調節電阻Rf1，使電動機達到額定值：U＝UN，I＝IN，n＝nN。此時M的勵磁電流If即為額定勵磁電流IfN。
（4）保持U＝UN，If=IfN，If2為校正值不變的條件下，逐次減小電動機負載（即增大負載電阻）。測取電動機電樞輸入電流Ia，轉速n和校正電機的負載電流IF（由校正曲線查出電動機輸出對應轉矩T2）。共取數據9-10組，記錄于表2-7中。
表2－7 U＝UN＝ V If=IfN= mA If2=100 mA
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實 驗 數 據 |
Ia（A） | ||||||||||
| n（r/min） | |||||||||||
| IF（A） | |||||||||||
| T2（N·m） | |||||||||||
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計 算 數 據 |
P2（W） | ||||||||||
| P1（W） | |||||||||||
| η（％） | |||||||||||
| Δn（％） | |||||||||||
（1）電樞繞組串電阻調速
1）直流電動機M運行后，將電阻R1調至零，If2調至校正值，再調節負載電阻R2、電樞電壓及磁場電阻Rf1，使M的U=UN，Ia=0.5IN，If＝IfN記下此時MG的IF值。
2）保持此時的IF值（即T2值）和If＝IfN不變，逐次增加R1的阻值，降低電樞兩端的電壓Ua，使R1從零調至最大值，每次測取電動機的端電壓Ua，轉速n和電樞電流Ia。
3）共取數據8-9組，記錄于表2-8中
表2－8 If＝IfN＝ mA IF= A(T2＝ N·m) If2=100mA
| Ua（V） | |||||||||
| n（r/min） | |||||||||
| Ia（A） |
1）直流電動機運行后，將M的電樞串聯電阻R1和磁場調節電阻Rf1調至零，將MG的磁場調節電阻If2調至校正值，再調節M的電樞電源調壓旋鈕和MG的負載，使電動機M的U=UN，Ia＝0.5IN記下此時的IF值。
2）保持此時MG的IF值（T2值）和M的U＝UN不變，逐次增加磁場電阻阻值：直至n＝1.3nN，每次測取電動機的n、If和Ia。共取 7－8組記錄于表2－9中。
表2－9 U＝UN＝ V IF= A(T2＝ N·m) If2= 100mA
| n（r/min） | ||||||||
| If（mA） | ||||||||
| Ia（A） |
（1）按圖2-7接線，其中R1選用DQ29上90Ω串90Ω共180Ω阻值，Rf1選用DQ29上的900Ω串900Ω共1800Ω阻值，RL選用DQ27上900Ω串900Ω再加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值。
圖2-7并勵電動機能耗制動接線圖
（2）把M的電樞串聯起動電阻R1調至最大，磁場調節電阻Rf調至最小位置。S1合向1端位置，然后合上控制屏下方右邊的電樞電源開關，使電動機起動。
（3）運轉正常后，將開關S1合向中間位置，使電樞開路。由于電樞開路，電機處于自由停機，記錄停機時間。
（4）將R1調回最大位置，重復起動電動機，待運轉正常后，把S1合向RL端，記錄停機時間。
（5）選擇RL不同的阻值，觀察對停機時間的影響（注意調節R1及RL不宜太小的阻值，以免產生太大的電流，損壞電機）
五、實驗報告
1、由表2-7計算出P2和η，并給出n、T2、η＝f（Ia）及n＝f（T2）的特性曲線。
電動機輸出功率： P2＝0.105nT2
式中輸出轉矩T2的單位為N.m（由If2及IF值，從校正曲線T2=f（IF）查得），轉速n的單位為r/min。
電動機輸入功率： P1=UI
輸入電流： I=Ia+IfN
由工作特性求出轉速變化率
2、繪出并勵電動機調速特性曲線n＝f（Ua）和n=f（If）。分析在恒轉矩負載時兩種調速的電樞電流變化規律以及兩種調速方法的優缺點。
3、能耗制動時間與制動電阻RL的阻值有什么關系？為什么？該制動方法有什么缺點？
六、思考題
1、并勵電動機的速率特性n＝f（Ia）為什么是略微下降？是否會出現上翹現象？為什么？上翹的速率特性對電動機運行有何影響？
2、當電動機的負載轉矩和勵磁電流不變時，減小電樞端電壓，為什么會引起電動機轉速降低？
3、當電動機的負載轉矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉速的升高，為什么？
4、并勵電動機在負載運行中，當磁場回路斷線時是否一定會出現“飛車”？為什么？