直流他勵電動機在各種運行狀態(tài)下的機械特性_實驗報告.docx

實 驗 報 告課程名稱：電機與運動控制系統(tǒng)實驗 第3次實驗實驗名稱：直流他勵電動機在各種運行狀態(tài)下的機械特性實驗時間：2015年xx月xx日實驗地點：xxxxxxxxxx組號_ 學(xué)號：xxxxxxxxxx 姓名：xxxxx指導(dǎo)老師：xxxxxx 評定成績：_實驗三 直流他勵電動機在各種運行狀態(tài)下的機械特性一、實驗?zāi)康牧私庵绷魉麆铍妱訖C的各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)時的機械特性。二、預(yù)習(xí)要點1 改變直流電動機機械特性有哪些方法。2 直流電動機回饋制動及反接制動時，能量傳遞關(guān)系、電勢平衡方程式以及機械特性。三、實驗項目1直流電動機電動及回饋制動特性2直流電動機電動及反接制動特性3直流電動機能耗制動特性四、實驗線路及操作步驟圖31 直流他勵電動機機械特性實驗實驗線路如圖31所示。圖中被試直流他勵電動機選用D26。其額定點為UN220V、IN0.55A、nN1500r/min、PN80W；勵磁電流If0.13A。1電動及回饋制動特性實驗線路按圖31接線。實驗設(shè)備有：直流電動機（D26），直流負載機（D17），電機導(dǎo)軌，220V直流電源，220V勵磁電源，直流電壓電流表，900/0.41A可變電阻箱，90/1.3A可變電阻箱，雙刀開關(guān)，磁場調(diào)節(jié)電阻（03000）。量程選擇為：直流電壓表V1、V2量程選為250V，直流電流表量程選為：A1為0.2A，A2為2.5A，A3為0.2A，A4為2.5A，R1選用900可變電阻，R2選用兩個90電阻串聯(lián)，R3選用磁場調(diào)節(jié)電阻（03000），R4取阻值2250（2個900(0.41A)并聯(lián)再與2個900串聯(lián)）。若儀表自動切換量程則無需選擇。安裝電機時，將被試電動機和負載電機與測功機同軸相聯(lián)，旋緊固定螺絲先將開關(guān)S1合向11端，S2合向22端，R2、R3及R4置最大值，R1置最小值。接通220V直流可調(diào)電源，使D26電機起動，然后把R2調(diào)至零，調(diào)節(jié)電源電壓、R1、R2、R3及R4，使UUN220V、nnN1500r/min、I1I20.55A，此時I1IfN，保持D26電機的UUN220V、I1IfN不變，改變R4和R3阻值，測取在額定負載至空載范圍內(nèi)的n、I2，共取45組數(shù)據(jù)記錄于表31中。表31 UN220VIfN AI2 ( A )n ( r/min ) 拆掉22端短接線，調(diào)節(jié)R3，使負載電機的空載電壓與220V直流電源電壓接近相等，并且極性相同，把S2合向11端，把R4阻值減小，直至為零，再調(diào)節(jié)R3使阻值逐漸增加，的轉(zhuǎn)速升高，當電機轉(zhuǎn)速超過其理想空載轉(zhuǎn)速時，則被試電動機從第一象限進入了第二象限回饋制動狀態(tài)運行，繼續(xù)增加R3阻值直至I2為額定值。測取n、I2，共取45組數(shù)據(jù)記錄于表32中。實驗中應(yīng)注意電機轉(zhuǎn)速不超過2100轉(zhuǎn)/分。表32 UN220VIfN AI2 ( A )n ( r/min ) 因為M2CMI2，而CM為常數(shù)，則MI，為簡便起見，只要求畫nf ( I2 )特性，其圖見圖3-2。圖3-2 電動及回饋制動特性2電動及反接制動特性實驗電路圖同圖61中，其中R1選用磁場調(diào)節(jié)電阻（03000），R2選用900/0.41A可調(diào)電阻箱，R3不用，R4選用阻值2250（2個900(0.41A)并聯(lián)再與2個900串聯(lián)）。其余各量程同實驗1。先將開關(guān)S1合向11端，S2合向22端(短接線拆掉)，把D17負載電機電樞二個插頭對調(diào)，R1置最小值，R2置300左右，R4置最大值。起動D26被試電機，測量D17負載電機的空載電壓是否和220V電源電壓極性相反，若極性相反可把S2合向11端。調(diào)節(jié)R2為900，調(diào)節(jié)220V直流電源電壓使UUN220V，調(diào)節(jié)R1使I1IfN，保持以上值不變，逐漸減小R4阻值，電機減速直至為零，仍減小R4阻值，此時D26被試電機工作于反接制動狀態(tài)運行(第四象限)，電機轉(zhuǎn)速顯示為負值；再減小R4阻值，直至D26電機的I2為I2N，測取被試電機在1、4象限內(nèi)的n、I2，共取56組數(shù)據(jù)記錄于表33中。表33 R2900UN220VIfNAI2 ( A )n ( r/min ) 注意：在電機轉(zhuǎn)速為零時，要記錄兩個被試電機的電樞電流（一個是從正轉(zhuǎn)到剛停，另一個是從停止到剛反轉(zhuǎn)），并分析存在這兩個電流的原因。為簡便起見，畫nf(I2)特性，見圖33。圖3-3 電動及反接制動特性3能耗制動特性實驗電路圖同圖61中，其中R1選用磁場調(diào)節(jié)電阻（03000），R2選用360電阻、（四個90電阻串聯(lián)），R3選用900/0.41A可調(diào)電阻箱，R4選用阻值2250（2個900(0.41A)并聯(lián)再與2個900串聯(lián)）。其余各量程同實驗1。為了能獲得某一制動電阻值時的能耗動曲線，操作前把S1合向22端，R2置360，R1置最大值，R3置最小值，R4置300（把兩只串聯(lián)電阻調(diào)在零位，把兩只并聯(lián)電阻調(diào)在300位置），S2合向11端。起動D17負載電機，調(diào)節(jié)電源電壓使U220V，調(diào)節(jié)R1使D26被試電機的I1IfN，調(diào)節(jié)R3使D17負載電機的I3If100mA，調(diào)節(jié)R4并先使R4阻值減小，然后逐漸增加R4阻值，使D26電機的制動電流在I2N以內(nèi)測取I2、n，共取45組數(shù)據(jù)記錄于表64中。表34R2360IfNmAI2 ( A )n ( r/min ) 調(diào)節(jié)R2為180，重復(fù)上述實驗步驟，測取I2、n，共取45組數(shù)據(jù)記錄于表65中。表35R2180IfNmAI2 ( A )n ( r/min ) 畫出以上二條能耗制動特性曲線nf（I2），見圖34。圖34 能耗制動特性五、實驗注意事項調(diào)節(jié)串并聯(lián)電阻時，要按電流的大小而相應(yīng)調(diào)節(jié)串聯(lián)或并聯(lián)電阻，防止電阻器過流引起燒壞。六、實驗報告根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出D26電動機運行在第一、第二、第四象限的制動特性n=f（I2）及能耗制動特性n=f（I2）。七、實驗數(shù)據(jù)1.電動及回饋制動特性表31 UN220VIfN0.1137 AI2 ( A )0.410.400.380.350.320.30n ( r/min ) 150715111519152315301534N和I2的擬合公式為y = -234.69x + 1605.2，R2 = 0.97553，其中有兩個點明顯偏離其他點，故舍去，由此可見，理想空載轉(zhuǎn)速為1605.2r/min。表32 UN220VIfN0.1137 AI2 ( A )0.3620.20370.05182-0.0833-0.207-0.3163n ( r/min ) 150215511602165017011752N和I2的擬合公式為y = -365.47x + 1627，R2 = 0.99453，電動機由正向電動運行逐漸變成正向回饋制動運行。2.能耗制動特性表34R2360IfN112.3mAI2 ( A )-0.412-0.3463-0.3128-0.2784-0.2441-0.21n ( r/min ) 11991001902800700601N和I2的擬合公式為y = -2959.9x - 22.581，R2 = 0.99994，能耗制動時不接電源，理想應(yīng)該過原點，實際上可能存在偏差。表35R2180IfN114.2mAI2 ( A )-0.43-0.3975-0.3642-0.3322-0.2985-0.2658n ( r/min ) 650600549500449400N和I2的擬合公式為y = -1523.5x - 5.5483，R2 = 0.99998，能耗制動時不接電源，理想應(yīng)該過原點，實際上可能存在偏差，相比于R2=360歐姆，當R2=180歐姆時特性曲線更加平緩，也即制動過程更加緩慢，通過控制制動電阻阻值來控制制動的快慢程度。八、實驗數(shù)據(jù)誤差分析1、由于長時間使用，實驗元器件的標稱值與實際值不符，且各項性能都逐漸變差，所以引入了系統(tǒng)誤差；2、實驗過程中由于電機的轉(zhuǎn)速需要過較長時間才能穩(wěn)定下來，而在讀取轉(zhuǎn)速時可能轉(zhuǎn)速還沒有穩(wěn)定下來，所以引入了人為誤差；3、由于在實驗過程中電機轉(zhuǎn)速不夠穩(wěn)定，且線路存在電阻、雜散電感電容影響，所以引入了系統(tǒng)誤差；4、 在讀取實驗儀器的示數(shù)時，由于是人眼讀取數(shù)據(jù)，因而存在估讀、錯讀、漏讀等可能，所以引入了人為誤差；5、 由于實驗測量儀器不夠精準，示數(shù)波動較大，所以引入了系統(tǒng)誤差；6、由于電機經(jīng)過較長時間使用，各項性能都會變差，測量器件也會，所以引入系統(tǒng)誤差；9、 實驗小結(jié)1、直流電動機在運行過程中，勵磁回路絕不可以斷開，即絕不可以失磁，因為如果失磁，由于剩磁作用電機的轉(zhuǎn)速將會迅速升高，有可能引發(fā)嚴重的事故；2、 相比于R2=360歐姆，當R2=180歐姆時特性曲線更加平緩，也即制動過程更加緩慢，因此可以通過控制制動電阻阻值來控制制動的快慢程度；3、 由于電機控制步驟和注意事項較多，所以在做電機實驗時應(yīng)該小心謹慎，不能夠過于急躁，避免發(fā)生事故；4、 在接通電機電源之前，一定要保證線路連接沒有問題，勵磁回路和電樞回路都要仔細檢查一遍，這樣才能盡可能避免事故；5、 在做電機實驗時，由于所做實驗內(nèi)容較多，所以每次實驗前應(yīng)該先預(yù)習(xí)一下實驗內(nèi)容的理論基礎(chǔ)知識，這樣做實驗時才能夠事半功倍；6、由于在測電機轉(zhuǎn)速時，需要等待較長時間，因此要有足夠的耐心，否則如果過于急躁，那么沒有等到電機穩(wěn)定下來就讀取電機轉(zhuǎn)速，會給實驗結(jié)果引入很大的人為誤差； 十、思考題1 回饋制動實驗中，如何判別電動機運行在理想空載點?答：理想空載點處Ia=0，也即電樞回路電流為0時為理想空載點。2 直流電動機從第一象限運行到第二象限轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向不變，試問電磁轉(zhuǎn)矩的方向是否也不變？為什么？答：會變?yōu)樨撝?，因為此時電樞回路電流方向改變了，而，前兩項都沒有變，Ia變方向了，所以電磁轉(zhuǎn)