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900Q ( NMEL-03 )4•三相可调电阻90Q (NMEL-04 )5. 波形测试及开关板(NMEL-05B )6. 直流电压、电流、毫安表( N MEL-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mA i、A i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 )R i选用1800 Q欧姆电阻(NMEL-03两只900 Q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3000 Q磁场调节电阻(NMEL-09 )R 4选用2250 Q 电阻（用NMEL-03中两只900Q 电阻相并联再加上两只 900 Q 电阻相串 联）开关S i 、S 2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: U NI N n N P N 220 V1.1 A1600 r/min185 WG 为直流发电机 M 12，请抄写电机铭牌上的参数并填入下表中: 表1-2U N I N n NP N220 V0.55 A1500 r/min 80 W按图1-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻的设置； （1） 开关S 1合向“ 1”端，S 2合向“ 2”端。
（2） 电阻R 1至最小值，R 2、R 3、R 4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 电源船形开直流电机励磁电源可调宜流稳压电源关，使直流电动机M起动运转，调节直流可调电源，使V i读数为U N=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R i，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R i,使转速保持在额定值，最后调到额定点。
记录此时的I a、n、I fN值填入下表中。
c. 测取M在额定负载至空载范围的n、l a保持电动机的U=U N=220V , I f=I fN不变，增大R3、R4阻值，记录n、l a,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。
N fN空载状态时，l a=0.15 A, n=1728 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=U N=220V , I f=I fN，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A i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i-4 U N=220伏l fN= 0.07 A记录完数据后调节直流可调电源的电位器，使V i读数为U N=0伏，R2阻值调至180Q。
2.自由停车及能耗制动断电按图i-2接线，S1的“2”端先空着不接线。
R i为450欧，R2为i80欧。
接好线后，把S i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V i读数为U N=220伏，调节R2阻值至零。
b. 电动机稳定运行后，把S i合向“ 2”端，同时按下秒表记录自由停车时间。
c. 断电，S i的“2”端按图i-2接线，R3为900欧。
接好线后，把S i合向“i ”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V i读数为U N=220伏，调节R2阻值至零。
下秒表记录 R 3为900 Q 能耗制动停车时间。
e.断电，R 3阻值改为1800欧。
接好线后，把S 1合向“1”端，R 2置最大值，R 3置1800 Q 。
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V 1读数为U N =220伏，调节R 2阻值至零。
f •电动机稳定运行后，把 S 1合向“ 2”端，同时按下秒表记录 R 3为1800 Q 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V 1读数为U N =0伏，R 2阻值调至180Q 。
自由停车 3.29 3.18 3.20 R 3=900 Q2.32.5 2.2 R 3=1800 Q 2.852.872.903 •反接制动。
实验步骤：a. 断电按图1-3接线。
把S i 合向“ 1”端，R i 为450欧，R 2为180欧。
R 3为900欧 在未上电前， R 2 , R 3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V 1读数为U N =220伏，调节R 2阻值 至零。
可调直流稳压电源Fl Ju十■■直流电机励琥电源. 1^—1 •Ri3图1-2自由停车及能耗制动接线图Q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V读数为U N=220伏，调节R2阻值至零。
e. 电动机稳定运行后，把S i合向“ 2”端，同时按下秒表记录R3为1800Q反接制动停车时间。
并观察电流表电流极性的变化。
R3=900 Q0.180.200.17R3=1800 Q 1.63 1.70 1.68六.实验注意事项1、请根据电机参数正确选用测量仪表的量程；2、在测取M在额定负载至空载范围的n和l a时，电阻要R3、R4增大的方向调节, 不能反向调节，否则将使结果的误差增大；3、电机在启动时，为了减小电枢回路电流，必须保证R2的阻值为180欧。
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 1、电动机机械特性曲线： 已知实验所得数据；l a ( A)1.1 0.9 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.17 n (r/min ) 1600 16241636 16571670 1687170117181724U NI Nn NP N220 V 1.1 A 1600 r/min 185 W得电机相关数据：C E ① N = U N / n N =220 V/1600 r/min =0.1375 V. min/r ; G ① N =9.55*C E①N =1.313 V. min/r,由 T= C T ①N l a ，得到下表:T(N.M) 1.44 1.18 1.05 0.79 0.66 0.53 0.39 0.26 0.22 n (r/min ) 1600 1624 1636165716701687170117181724用17401720 1700 n1680 速 1660 转 1640 1620 1600 电机机械特性曲线6*-T/l8170137'4657-....■''*^4636 -1624A QCCf 1600—1 uou 00.2 0.4 0.6 0.8 1 1.21.41.转矩Tl a (A )0.130.09 0.05 0.02 0 -0.05 -0.1 -0.15 -0.17 n (r/min ) 1737 1746 175417611767 1783179418141821T(N.M)0.170.120.066 0.0260 -0.065 -0.131 -0.197 -0.223 n (r/min ) 1737 1746 1754 176117671783179418141821用电动机回馈特性曲线-0.3八．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?答：电枢回路电流为0时，及电流表A1显示电流值为0时，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?答：电磁转矩的方向发生了变化，变化为从T>0变为T<0,方向发生了变化。
原因是从第一象限到第二象限的过程中，Ea 逐渐变大，由公式Un=Ea+Ia*Ra 知，此时la<0,由公式T= C T①N l a知，此时的力矩和电流的方向以致，变为反方向。
3. 能耗制动电阻的大小对制动时间有何影响，为什么？答：电阻越大，制动时间越长。
这是因为，电阻越大，在制动过程中，电枢回路的电流就越小，导致电阻消耗的功率就越小，制动时间从而就越长。
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？答：反接制动电阻越大，制动时间越长，这是因为电路中电压一定的情况下，电阻越大，电流越小，从而导致电阻消耗的功率越小，因而制动时间越长。
反接制动过程中，电流方向发生改变，从正值变化为0 之后再变为负值。
九、预习要点解答：1．改变他励直流电动机械特性有哪些方法？电枢回路串电阻，降低电枢电压，改变励磁电流进而改变磁场。
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？电动机转速超过空载转速，进入回馈制动状态；回馈制动运行时，U=Ea+I*R，随着转速n的增加，Ea= C E①N*n >U，导致l= ( U-Ea)/R<0,Pm=Ea*la<0, 说明机械功率转化为电功率，电源处P=U*l<0, 说明外部机械能转化为电源电能。