电机与运动控制系统-实验报告

实验报告课程名称：《电机与运动控制系统》实验第3次实验实验名称：直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性实验时间：年月日实验地点：组号学号： 姓名： 指导老师：评定成绩：实验三直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性一、实验目的了解直流他励电动机的各种运转状态时的机械特性。二、预习要点改变直流电动机机械特性有哪些方法。直流电动机回馈制动及反接制动时，能量传递关系、电势平衡方程式以及机械特性。三、实验项目1．直流电动机电动及回馈制动特性2．直流电动机电动及反接制动特性3．直流电动机能耗制动特性四、实验线路及操作步骤220V励磁电源220V励磁电源Ri220V励磁电源220V励磁电源Ri图3－1直流他励电动机机械特性实验TOC\o"1-5"\h\z实验线路如图一所示。图中被试直流他励电动机选用 2其额定点为= 、N= 5 = r= 0励磁电流< 1NN N f1．电动及回馈制动特性实验线路按图3－1接线。实验设备有：直流电动机（）6直流负载机（）,电机导轨， 直流电源，励磁电源，直流电压电流表， Q 可变电阻箱，0可变电阻箱，双刀开关，磁场调节电阻（〜 0）。量程选择为：直流电压表量程选为 ，直流电流表量程选为：为量程选择为：直流电压表量程选为 ，直流电流表量程选为：为为，为，为，选用Q可变电阻，选用两个Q电阻串联，选用磁场调节电阻（〜 Q）,取阻值Q（个Q 并联再与个Q串联）。若仪表自动切换量程则无需选择。安装电机时，将被试电动机和负载电机与测功机同轴相联，旋紧固定螺丝TOC\o"1-5"\h\z先将开关合向一端，合向一端，、及置最大值，置最小值。接通1 2 23 4 1直流可调电源，使 电机起动，然后把调至零，调节电源电压、、、及，使2 1234== 、== 、+= ,止匕时=,保持电机的== 、N N 1 2 1fN N=不变，改变和阻值，测取在额定负载至空载范围内的、，共取〜组数据1fN 4 3 2记录于表3－1中。拆掉一端短接线，调节，使负载电机的空载电压与直流电源电压接近相等，并且极性相同，把合向一端，把阻值减小，直至为零，再调节使阻值逐渐增加，的转速升高，当电机转速超过其理想空载转速时，则被试电动机从第一象限进入了第二象限回馈制动状态运行，继续增加阻值直至为额定值。测取、，共取〜组数据记录于表3－2中。实验中应注意电机转速不超过21（转（/分。因为=①，而①为常数，则Mi为简便起见，只要求画= 特性，其图见图3-。2图电动及回馈制动特性图电动及回馈制动特性2．电动及反接制动特性实验电路图同图一中，其中选用磁场调节电阻（〜Q0选用Q可调电阻箱，不用，选用阻值Q（个Q 并联再与个Q串联）。其余各量程同实验1。先将开关合向一端，合向一端短接线拆掉，把负载电机电枢二个插头对调，置最小值，置Q左右，置最大值。TOC\o"1-5"\h\z起动被试电机，测量负载电机的空载电压是否和电源电压极性相反，若极性相反可把合向一端。调节为Q,调节直流电源电压使== ,22 N调节使=,保持以上值不变，逐渐减小阻值，电机减速直至为零，仍减小阻值，1 1fN 4 4此时 被试电机工作于反接制动状态运行第四象限，电机转速显示为负值；再减小4阻值，直至电机的为，测取被试电机在、象限内的、，共取〜组数据记22N 2录于表3－3中。表注意：在电机转速为零时，要记录两个被试电机的电枢电流（一个是从正转到刚停，另一个是从停止到刚反转），并分析存在这两个电流的原因。为简便起见，画=特性，见图一3选用为简便起见，画=特性，见图一3选用Q电阻、Q（个Q并联再与个Q串联）。其余各量程同实验、为了能获得某一制动电阻值时的能耗动曲线，操作前把合向一端，置Q,置最大值，置最小值，置Q（把两只串联电阻调在零位，把两只并联电阻调在Q位置），合向一端。起动 负载电机，调节电源电压使= ,调节使被试电机的=,调节1 1fN使 负载电机的=f，调节并先使阻值减小，然后逐渐增加阻值，使3 3 44 4电机的制动电流在以内测取、，共取〜组数据记录于表一中。调节为Q,重复上述实验步骤，测取、，共取〜组数据记录于表一中。五、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，防止电阻器过流引起烧坏。六、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 （）及能耗制动特性（）。七、实验数据

电.动及回馈制动特性表n-I215401535153015201515152515201515y=-234.69x+1605.2

R2=0.9755151015050 0.05 0.1 0.150.2 0.250.3 0.35 0.4 0.450 0.05 0.1 0.150.2 0.250.3 0.35 0.4 0.452的拟合公式为2的拟合公式为，.5其9.中72有5两5个3点明显偏离其他点，故舍去，URC。点明显偏离其他点，故舍去，URC。C。EEI，由此可见，理想空载转速为a表

n-I21800•. 1750y=-365.47x+1627• 1700 R2=0.9945・16501600 ♦1550 ♦..1500 号1450-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4和的拟合公式为 4 6电动机由正向电动运行逐渐变成正向回馈制动运行。.能耗制动特性表一 二Q=n-I2（R2=360欧姆）1400TOC\o"1-5"\h\z•.. 1200•. y=-2959.9x-22.581 1000■ R2=0.9999800・ 600400200-0.45 -0.4 -0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0和的拟合公式为 ， ，能耗制动时不接电源，理想应该过原点，实际上可能存在偏差。和的拟合公式为，，能耗制动时不接电源，理想应该过原点，实际上可能存在偏差，相比于欧姆，当欧姆时特性曲线更加平缓，也即制动过程更加缓慢，通过控制制动电阻阻值来控制制动的快慢程度。八、实验数据误差分析1、由于长时间使用，实验元器件的标称值与实际值不符，且各项性能都逐渐变差，所以引入了系统误差；2、实验过程中由于电机的转速需要过较长时间才能稳定下来，而在读取转速时可能转速还没有稳定下来，所以引入了人为误差；3、由于在实验过程中电机转速不够稳定，且线路存在电阻、杂散电感电容影响，所以引入了系统误差；、在读取实验仪器的示数时，由于是人眼读取数据，因而存在估读、错读、漏读等可能，所以引入了人为误差；5、由于实验测量仪器不够精准，示数波动较大，所以引入了系统误差；6、由于电机经过较长时间使用，各项性能都会变差，测量器件也会，所以引入系统误差；九、实验小结1、直流电动机在运行过程中，励磁回路绝不可以断开，即绝不可以失磁，因为如果失磁，由于剩磁作用电机的转速将会迅速升高，有可能引发严重的事故；2相比于欧姆，当 欧姆时特性曲线更加平缓，也即制动过程更加缓慢，因此可以通过控制制动电阻阻值来控制制动的快慢程度；3、由于电机控制步骤和注意事项较多，所以在做电机实验时应该小心谨慎，不能够过于急躁，避免发生事故；4、在接通电机电源之前，一定要保证线路连接没有问题，励磁回路和电枢回路都要仔细检查一遍，这样才能尽可能避免事故；5、在做电机实验时，由于所做实验内容较多，所以每次实验前应该先预习一下实验内容的理论基础知识，这样做实验时才能够事半功倍；6、由于在测电机转速时，需要等待较长时间，因此要有足够的耐心，否则如果过于急躁，那么没有等到电机稳定下来就读取电机转速，会给实验结果引入很大的人为误差；十、思考题．回馈制动实验中，如何判别电动机运行在理想空载点答：理想空载点处 ，也即电枢回路电流为时为理想空载点。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？答：会变为负值，因为此时电枢回路电流方向改变了，而T二CGI，前两项都eTa没有变， 变方向了，所以电磁转矩会改变方向。3．实验机组，当电动机从第一象限