电机实验报告

实验二直流并励电动机一、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（自然和人工）保持U＝UN和If＝IfN不变，R1=0，测取n、M2、n＝f(Ia)及n=f(M2)。保持U＝UN和If＝IfN不变，R1+Ra=100％RaN，测取n、M2、n＝f(Ia)及n=f(M2)。2．调速特性(1)改变电枢电压调速保持U＝UN，If＝IfN常值，M0＝常值，测取n＝f(Ua)。(2)改变励磁电流调速保持U＝UN，M2＝常值，R1＝0，测取n＝f(If)。四、实验内容及要求1、并励电动机的工作特性和机械特性实验线路如图2—1所示。可调电源220V_+R1A1RfA2MVTG图2－1直流并励电动机接线图要求：1、计算出Ia、P2和η，并绘出n、M、n＝f(Ia)及n＝f(M2)的自然特性曲线。电动机输出功率P2＝0.105nM2式中输出转矩M2的单位为N．M，转速n的单位为r／min。电动机输入功P1＝U（Ia＋IfN）电动机效率η＝12PP×100％由工作特性求出转速变化率：Δn＝NNnnn0×l00％2．由表2－1在同一坐标纸上画出R1+Ra=100％RaN时的人工机械特性曲线。测量固有机械特性表2—1U=UN＝__220___VIf=IfN＝__0.122___AR1＝_0__Ω说明：实验测得额定电流、额定电压下转速为1301/minNnr实验数据I(A)0.1630.2180.2850.3450.3670.4270.5230.6090.6760.7700.9431.2161.532n(r/min)1405139813891381137913711363135313461338132313071294M2(N·m）00.0850.1800.2690.2990.3840.5300.6380.7400.8601.0861.4181.757用matlab最小二乘拟合得以下固有特性n-Te(mN·m)曲线图1由以上求得Te=0时，n0≈1399，Te=800时，n≈1347，∴β≈0.06用matlab最小二乘拟合得以下固有特性n-Ia曲线图2由以上求得Ia=0时，n≈1409；Ia=1.1时，n≈1317计算数据Ia(A)0.1630.2180.2850.3450.3670.4270.5230.609P2(W)012.4771526.252139.0063543.2937155.2787275.8509590.63747η(%)0.0016.6829.3237.9740.240.460.530.56Δn(%)7.997.466.766.156.005.384.774.00（说明：Δn＝NNnnn0×l00％中Nn取1301r/min）测量串电阻．．．人工机械特性表2—2U=UN＝__220____VIf=IfN＝___0.118__AR1＝____178_Ω实验数据I(A)1.0090.9360.8590.7730.6910.6200.544n(r/min)111192293406513606705M2(N·m）1.1951.1041.0080.8910.7840.6860.584用matlab最小二乘拟合得以下n-Te(mN·m)人工特性曲线图3由以上求得n0≈1278r/min,β≈0.9782．调速特性(1)改变电枢端电压的调速(2)改变励磁电流的调速要求：绘出并励电动机调速特性曲线n＝f(U)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。测量变压调速特性（其中220=9.559.559.55()1399NeaaaNUMCIIIn）表2—3If=IfN=0.117__AM2=_0.573____N·mUa(V)21019017115213211510160433175n(r/min)1344121010880945800678578267165110367I(A)0.5500.5780.6100.6550.7160.7790.8871.0590.9150.7161.005Ia(A)0.5500.5780.6100.6550.7160.7790.8871.0590.9150.7161.005M(N*m)0.8260.8680.9160.9841.0751.1701.3321.5091.5901.3741.075图4测量弱磁调速特性表2—4U=UN＝220___VM2=__559____N·mn(r/min)134013801416146615351560161916661692If(A)0.1180.1050.0960.0860.0760.0730.0670.0630.061I(A)0.5500.5440.5520.5550.5670.5850.5950.5980.601Ia(A)0.5500.5440.5520.5550.5670.5850.5950.5980.601M(N*m)0.8260.8170.8290.8330.8520.8790.8940.8980.90302004006008001000120014001600050100150200250变压调速n-f(U)曲线图5图6分析：①恒转矩负载时两种调速电枢电流变化规律：降压调速eTNaTCIΦ由上式可知,Te、CT、ΦN不变，则Ia亦不变。弱磁调速由图6可见，Φ减小使n增大，同时Ia也增大。因为：10001100120013001400150016001700180000.020.040.060.080.10.120.14弱磁调速n-f(If)曲线0200400600800100012001400160018000.540.550.560.570.580.590.60.61弱磁调速n-Ia曲线n-Ia曲线eTNaTCIΦ所以Te、CT不变，ΦN减小，Ia则增大。②两种调速法优缺点比较：降压调速电机机械特性的硬度不变，电机在低速范围运行时转速随负载变化而变化的幅度较小，转速稳定性较好。且可实现无级调速。弱磁调速在负载转矩较小时，磁通减少得越多转速升高得越大，可实现向上调速，但要注意避免“飞车”现象。负载转矩较大时转速可能随磁通的减小而减小。同时由于励磁磁场本身接近磁饱和，因此不易实现增大磁场的减速调速。五、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?1280130013201340136013801400142000.511.52n=f(Ia)曲线n=f(Ia)曲线答：2NeENETNeTNaURnTCCCTCI……①Φ…………………②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：2+aeENETNRRUnTCCC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：2+aeENETNRRUnTCCC∵If减小导致Φ减小，由上式知，若ENUC减小的幅度小于2+aeETNRRTCC，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。