实验一 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．直流他励电动机机械特性。
2．回馈制动特性
3. 自由停车及能耗制动。
4．反接制动。
四．实验设备及仪器
1．NMEL系列电机系统教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及转速表（MMEL-13）
3．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）
4．三相可调电阻90Ω（NMEL-04）
5．波形测试及开关板（NMEL-05B）
6、直流电压、电流、毫安表（NMEL-06）
7．电机起动箱（NMEL-09）
五．实验方法及步骤
1．直流他励电动机机械特性及回馈制动特性
接线图如图1-1
图中直流电压表V1为220V可调直流稳压电源（电枢电源）自带，V2为MEL-06上直流电压表，量程为300V；
直流电流表mA1、A1分别为直流励磁及220V可调直流稳压电源自带毫安表、安培表；
mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫安表、安培表（NMEL-06）
R1选用1800Ω欧姆电阻（NMEL-03两只900Ω电阻相串联）
R2选用180欧姆电阻（NMEL-04中两90欧姆电阻相串联）
R3选用3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09）
R4选用2250Ω电阻（用NMEL-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NMEL-05中的双刀双掷开关。
M为直流他励电动机M03，请抄写电机铭牌上的参数并填入下表中：
表1-1 UN
表1-2 UN IN nN PN IN nN PN G为直流发电机M12，请抄写电机铭牌上的参数并填入下表中：
图1-1直流他励电动机机械特性实验线路图
按图1-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻的设置；
（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．调直流电动机的额定点（此时电动机运行在额定状态下，电枢电压，电枢电流，电机转速都为额定值）
调额定点时，先增大直流电动机的励磁电阻R1，使转速为额定值，再减小发电机负载电阻R4、R3（先调节R4，再调节R3），使电枢电流增加，随着电流的增加，转速会下降，要同时增大直流电动机的励磁电阻R1，使转速保持在额定值，最后调到额定点。记录此时的Ia 、n、IfN值填入下表中。
c．测取M在额定负载至空载范围的n、Ia
保持电动机的U=UN=220V，If=IfN不变，增大R3、R4阻值，记录n、Ia，直到R3、R4增大到最大值（空载状态）为止，此过程中记录数据填入下表中。
表1-3 UN=220伏 IfN= A Ia（A） n（r/min） d．折掉开关S2的短接线，调节R3，使发电机G的空载电压为220伏，并且极性与电动机电枢电压相同。
e．保持电枢电压 U=UN=220V，If=IfN，把开关S2合向“1”端，此时开始记录数据，把R4值减小，R4值减小到零后，再调节R3阻值使阻值逐渐增加，电动机M的转速升高，当A1表的电流值为0时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加R3阻值，则电动机进入第二象限回馈制动状态运行，R3阻值增加到最大时停止，此过程中记录数据填入下表中。
表1-4 UN=220伏 IfN= A Ia（A） n（r/min） 记录完数据后调节直流可调电源的电位器，使V1读数为UN=0伏， R2阻值调至180Ω。
2．自由停车及能耗制动
断电按图1-2接线，S1 的“2”端先空着不接线。R1为450欧，R2为180欧。
接好线后，把S1合向“1”端，，R2置最大值。
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．电动机稳定运行后，把S1合向“2”端，同时按下秒表记录自由停车时间。
c．断电，S1 的“2”端按图1-2接线，R3为900欧。接好线后，把S1合向“1”端， R2置最大值。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。
d．电动机稳定运行后，把S1合向“2”端，同时按下秒表记录R3为900Ω能耗制动停车时间。
e．断电，R3阻值改为1800欧。接好线后，把S1合向“1”端， R2置最大值，R3置1800Ω。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。
f．电动机稳定运行后，把S1合向“2”端，同时按下秒表记录R3为1800Ω能耗制动停车时间。
记录完数据后调节直流可调电源的电位器，使V1读数为UN=0伏， R2阻值调至180Ω。
图1-2 自由停车及能耗制动接线图
表1-3自由停车及能耗制动停车时间 自由停车 R3=900Ω R3=1800Ω 3．反接制动。
实验步骤：
a．断电按图1-3接线。把S1合向“1”端， R1为450欧，R2为180欧。R3为900欧在未上电前， R2 ， R3置最大值。
b．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。
c．电动机稳定运行后，把S1合向“2”端，同时按下秒表记录R3为900Ω反接制动停车时间。并观察电流表电流极性的变化。
d．断电，R3阻值改为1800欧。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。
e．电动机稳定运行后，把S1合向“2”端，同时按下秒表记录R3为1800Ω反接制动停车时间。并观察电流表电流极性的变化。
表1-4反接制动停车时间 R3=900Ω R3=1800Ω
图1-3 反接制动接线图
六．实验注意事项
请根据电机参数正确选用测量仪表的量程；
七．实验报告
根据实验数据绘出电动机机械特性曲线机回馈制动制动特性曲线。
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?
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?
3.能耗制动电阻的大小对制动时间有何影响，为什么？
4．反接制动电阻的大小对制动时间有何影响，为什么？在反接制动过程中电枢电流的极性应如何变化？
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