學院：老師：
專業：電氣工程及其自動化
學號：實驗一直流他勵電動機機械特性
一．實驗目的
了解直流電動機的各種運轉狀態時的機械特性
二．預習要點
1．改變他勵直流電動機械特性有哪些方法？
2．他勵直流電動機在什麼情況下，從電動機執行狀態進入回饋制動狀態？他勵直流電動機回饋制動時，能量傳遞關係，電動勢平衡方程式及機械特性又是什麼情況？
3．他勵直流電動機反接制動時，能量傳遞關係，電動勢平衡方程式及機械特性。
三．實驗專案
1．電動及回饋制動特性。
2．電動及反接制動特性。
3．能耗制動特性。
四．實驗裝置及儀器
1．mel系列電機系統教學實驗台主控制屏。
2．電機導軌及轉速表（mel-13、mel-14）
3．三相可調電阻900ω（mel-03）
4．三相可調電阻90ω（mel-04）
5．波形測試及開關板（mel-05）
6、直流電壓、電流、毫安表（mel-06）
7．電機起動箱（mel-09）
五．實驗方法及步驟
1．電動及回饋制動特性
接線圖如圖5-1
m為直流並勵電動機m12（接成他勵方式），un=220v，in=0.55a，nn=1600r/min，pn=80w；勵磁電壓uf=220v，勵磁電流if＜0.13a。
g為直流並勵電動機m03（接成他勵方式），un=220v，in=1.1a，nn=1600r/min;
直流電壓表v1為220v可調直流穩壓電源自帶，v2的量程為300v（mel-06）；
直流電流錶ma1、a1分別為220v可調直流穩壓電源自帶毫安表、**表；
ma2、a2分別選用量程為200ma、5a的毫伏表、安培表（mel-06）
r1選用900ω歐姆電阻（mel-03）
r2選用180歐姆電阻（mel-04中兩90歐姆電阻相串聯）
r3選用3000ω磁場調節電阻（mel-09）
r4選用2250ω電阻（用mel-03中兩隻900ω電阻相併聯再加上兩隻900ω電阻相串聯）
開關s1、s2選用mel-05中的雙刀雙擲開關。
按圖5-1接線，在開啟電源前，檢查開關、電阻等的設定；
（1）開關s1合向「1」端，s2合向「2」端。
（2）電阻r1至最小值，r2、r3、r4阻值最大位置。
（3）直流勵磁電源船形開關和220v可調直流穩壓電源船形開關須在斷開位置。
實驗步驟。
a．按次序先按下綠色「閉合」電源開關、再合勵磁電源船型開關和220v電源船形開關，使直流電動機m起動運轉，調節直流可調電源，使v1讀數為un=220伏，調節r2阻值至零。
b．分別調節直流電動機m的磁場調節電阻r1，發電機g磁場調節電阻r3、負載電阻r4（先調節相串聯的900ω電阻旋鈕，調到零用導線短接以免燒毀熔斷器，再調節900ω電阻相併聯的旋鈕），使直流電動機m的轉速nn=1600r/min，if+ia=in=0.55a，此時if=ifn，記錄此值。
c．保持電動機的u=un=220v，if=ifn不變，改變r4及r3阻值，測取m在額定負載至空載範圍的n、ia，共取5-6組資料填入表中。
表5-1un=220伏ifn= 0.07 a
d．折掉開關s2的短接線，調節r3，使發電機g的空載電壓達到最大（不超過220伏），並且極性與電動機電樞電壓相同。
e．保持電樞電源電壓u=un=220v，if=ifn，把開關s2合向「1」端，把r4值減小，直至為零（先調節相串聯的900ω電阻旋鈕，調到零用導線短接以免燒毀熔斷器）。再調節r3阻值使阻值逐漸增加，電動機m的轉速公升高，當a1表的電流值為0時，此時電動機轉速為理想空載轉速，繼續增加r3阻值，則電動機進入第二象限回饋制動狀態執行直至電流接近0.8倍額定值（實驗中應注意電動機轉速不超過2100轉/分）。
測取電動機m的n、ia，共取5-6組資料填入表5-2中。
表5-2un=220伏ifn= 0.07 a
因為t2=cmφi2，而cmφ中為常數，則t∝i2，為簡便起見，只要求n=f（ia）特性，見圖5-2。
2．電動及反接制動特性。
在斷電的條件下，對圖5-1作如下改動：
（1）r1為mel-09的3000ω磁場調節電阻，r2為mel-03 的900ω電阻，r3不用，r4不變。
（2）s1合向「1」端，s2合向「2」端（短接線拆掉），把發電機g的電樞二個插頭對調。
實驗步驟：
a．在未上電源前，r1置最小值，r2置300ω左右，r4置最大值。
b．按前述方法起動電動機，測量發電機g的空載電壓是否和直流穩壓電源極性相反，若極性相反可把s2含向「1」端。
c．調節r2為900ω，調節直流電源電壓u=un=220v，調節r1使if=ifn，保持以上值不變，逐漸減小r4阻值，電機減速直至為零，繼續減小r4阻值，此時電動機工作於反接制動狀態執行（第四象限）；
d．再減小r4阻值，直至電動機m的電流接近0.8倍in，測取電動機在第1、第4象限的n、i2，共取5-6組資料記錄於表5-3中。
表5-3r2=900ω un=220v ifn= 0.07a
為簡便起見，畫n=f（ia），見圖5-3。
3．能耗制動特性
圖5-1中，r1用3000ω，r2改為360歐（採用mel-04中只90ω電阻相串聯），r3採用mel-03中的900歐電阻，r4仍用2250ω電阻。
操作前，把s1俁向「2」端，r1、r2置最大值，r3置最大值，r4置300歐（把兩隻串聯電阻調至零位，並用導線短接，把兩隻併聯電阻調在300歐位置），s2合向「1」端。
按前述方法起動發電機g（此時作電動機使用），調節直流穩壓電源使u=un=220伏，調節r1使電動機m的if=ifn,調節r3使發電機g的if=80ma，調節r4並先使r4阻值減小，使電機m的能耗制動電流ia接近0.8ian資料，記錄於表5-4中。
表5-4r2=360ifnma
調節r2的180ω，重複上述實驗步驟，測取ia、n，共取6-7組資料，記錄於表5-5中。
表5-5r2=180ifnma
當忽略不變損耗時，可近似為電動機軸上的輸出轉矩等於電動機的電磁轉矩t=cmφia，他勵電動機在磁通φ不變的情況下，其機械特性可以由曲線n=f（ia）來描述。畫出以上二條能耗制動特此曲線n=f（ia），見圖5-4。
六．實驗注意事項
調節串並聯電阻時，要按電流的大小而相應調節串聯或併聯電阻，防止電阻過流燒毀熔斷絲。
七．實驗報告
根據實驗資料繪出電動機執行在第
一、第二、第四象限的制動特性n=f（ia）及能耗制動特性n=f（ia）。
八．思考題
1. 回饋制動實驗中,如何判別電動機執行在理想空載點?
由直流他勵電動機反饋制動的機械特性可知，電動機執行在理想空載點時有兩個基本特性，即t=0和0nn 。實驗中轉速測量儀不易讀準轉速，因此判別電動機的理想空載點依據是實驗電路中的2a表的電流值為0。電樞電流為零，輸出轉矩為零，電動機空載。
2. 直流電動機從第一象限執行到第二象限轉子旋轉方向不變,試問電磁轉矩的方向是否也不變? 為什麼?
第一象限是電動機執行，第二象限是發電機執行。第二象限時，轉速為正，電磁轉矩為負，表示電機轉子從軸上吸收機械功率，電機變為發電機。當然此時電流也為負
實驗機組,當電動機m從第一象限執行到第四象限,其轉向反了,而電磁轉矩方向不變,為什麼? 作為負載的g,從第一到第四象限其電磁矩方向是否改變? 為什麼?
因為電動機的轉向發生了變化，在這時它的的電流方向就發生了變化，但是勵磁電流的方向沒有變化，所以電磁轉矩方向並沒有發生變化。
負載g的電磁轉矩發生了改變。假設，在第一象限時g的轉子電流和勵磁電流都為正方向，
實驗二三相非同步電動機的起動與調速
一．實驗目的
通過實驗掌握非同步電動機的起動和調速的方法。
二．預習要點
1．複習非同步電動機有哪些起動方法和起動技術指標。
2．複習非同步電動機的調速方法。
三．實驗專案
1．非同步電動機的直接起動。
2．非同步電動機星形——三角形（y-△）換接起動。
3．自耦變壓器起動。
4．繞線式非同步電動機轉子繞組串入可變電阻器起動。
5．繞線式非同步電動機轉子繞組串入可變電阻器調速。
四．實驗裝置及儀器
1．mel系列電機系統教學實驗台主控制屏（含交流電壓表）。
2．指標式交流電流錶。
3．電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（mel-13、mel-14）。
4．電機起動箱（mel-09）。
5．鼠籠式非同步電動機（m04）。
6．繞線式非同步電動機（m09）。
五．實驗方法
1．三相籠型非同步電動機直接起動試驗。
按圖3-5接線，電機繞組為△接法。
起動前，把轉矩轉速測量實驗箱（mel-13）中「轉矩設定」電位器旋鈕逆時針調到底，「轉速控制」、「轉矩控制」選擇開關扳向「轉矩控制」，檢查電機導軌和mel-13的連線是否良好。
儀表的選擇：交流電壓表為數字式或指標式均可，交流電流錶則為指標式。
a．把三相交流電源調節旋鈕逆時針調到底，合上綠色「閉合」按鈕開關。調節調壓器，使輸出電壓達電機額定電壓220伏，使電機起動旋轉。（電機起動後，觀察mel-13中的轉速表，如出現電機轉向不符合要求，則須切斷電源，調整次序，再重新起動電機。
）b．斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉後，接通三相交流電源，使電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值。
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