实验二 直流电动机的实验研究
3．改变励磁极性（对换接线端子），重复步骤1、2起动电动机至转速 n＝n n o m ，观察电动机旋转方向的变化。
4．由以上实验得出关于直流电动机的起动、制动和改变旋转方向的结论。 （三）他励直流电动机的固有特性和人为特性
直流电动机的机械特性有固有特性和人为特性之分：直流电动机在额定端电压、额定励磁和无外接电阻的条件下测得的一条 n = f（I d）或 n = f（T）曲线称作直流电动机的固有特性；通过改变直流电动机的端电压、励磁电流或外接电阻时测得的 n = f（I d）或 n = f（T）曲线分别称作直流电动机在改变端电压、励磁电流或外接电阻时的人为特性。
应当指出，这里讨论的直流电动机的机械特性只是“电动状态”下的直流电动机的固有特性和人为特性。就直流电动机的机械特性而言，还应包括：回馈制动状态、反接制动和能耗制动状态下的机械特性等。由于本实验台采用“磁粉控制器”为负载，在回馈制动、反接制动和能耗制动状态下，只能借助示波器测得 I d = f（n）曲线，无法通过稳定运行来测定相应状态下的机械特性。欲用稳定运行方法测定回馈制动、反接制动和能耗制动状态下的机械特性，可改用“可调直流稳压电源”对电枢供电，并以“直流发电机”为负载，测定各相应状态下的机械特性，测定方法可参阅书末附录之三，自行完成。
1．按图 2－1 恢复接线，并置电动机于额定励磁，电枢电压为零；刀开关 Q1、Q2 置于上方（正向、他励）；“磁粉制动式负载器（DD06）”选定为“恒转矩”型负载，并给定转矩为零（空载）；将电枢回路的电位器 RP1 调至阻值为零（或直接短接）。
2．缓缓增大电动机“电枢供电电源”（组成的可调知直流稳压电源）的输出电压，空载起动电动机至转速 n ＝n n o m ，待转速稳定后进行以下实验：
3．他励直流电动机的固有特性：
⑴ 逐步增大“磁粉制动式负载器（DD06）”的负载给定直至 I d ＝ I d n o m ，微调“电枢供电电源”（组成的可调直流稳压电源）的输出电压使转速恢复至 n ＝ n n o m ，待转速稳定后减小负载给定至零（能使 I d ＝ I d0 ＝0 ？），读取此时的电动机转速n 0 1、电枢端电压U01和近似空载电流I d0，录于表 2 — 1，此即近似理想空载状态。
⑵ 逐次增大“磁粉制动式负载器（DD06）”的负载给定使电枢电流依次大约为 I d ＝ 0.5 、0.8 、1 、1.2 、1.5 I d n o m ，读取此时之电流 I d 和转速 n ，录于表 2 — 1 的固有特性览中。
4．他励直流电动机降低端电压时的人为特性：
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实验二 直流电动机的实验研究
⑴ 按表 2－1 恢复他励直流电动机至额定励磁 I f nom 、空载端电压 U01 、空载转速 n0 1 。
⑵ 降低电动机的空载电压至U0 ＝ U02 ＝0.5 U01，重复步骤 3．⑵ 并读取此时之电流 I d 和转速 n ，录于表 2－1 降低端电压的人为特性览中。
5．他励直流电动机弱磁时的人为特性：
⑴ 按表 2－1 恢复他励直流电动机至额定励磁 I f nom 、空载端电压 U01 、空载转速 n 01 。
表 2 — 1 他励直流电动机的固有特性和人为特性
自 然 特 性 U 0 U01 I f I f nom R 0 № I d （A） 1 2 3 4 5 n （rpm） I d （A） 人 为 弱U01 特 磁 性 串U01 电 阻 U02＝降0.5 U01 I f nom 压 0.8 I f nom I f nom 0 n （rpm） 0 R 1 I d （A） n （rpm） I d （A） n （rpm） nnom＝ （rpm） I d n o m ＝ （A） I U01 ＝ （V）d 0 ＝ （A） n 01 ＝ （rpm） R 1 ＝ （Ω）I f nom ＝ （A） ⑵ 减弱电动机的励磁电流至 I f ＝ 0.8 I f nom，重复步骤 3．⑵ 并读取此时之电流 I d 和转速 n ，录于表 2－1 弱磁的人为特性览中。
6．他励直流电动机电枢回路串电阻时的人为特性：
⑴ 按表 2－1 恢复他励直流电动机至额定励磁 I f nom 、额定转速 n n o m ，额定负载给定 I d ＝ I d n o m 。
⑵ 调节电动机电枢回路电阻值 R1 至 n ＝（0.8 ～0.9）n n o m ，转速稳定后，重复步骤 3．⑵ 并读取此时之电流 I d 和转速 n ，录于表 2－1 电枢回路串电阻时的人为特性览中。
根据表 2－1 数据于同一坐标中绘制他励直流电动机的固有特性和降低端电压、弱磁和电枢回路串电阻时的人为特性，分析、比较并得出各自的特点。
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实验二 直流电动机的实验研究
事实上直流电动机的机械特性，还应包括各类制动特性和反转特性，但这些特性将进入特性座标的第二、三、四象限。由于本实验系统采用“磁粉制动式负载器（DD06）” ，只能实现第一象限的稳定运行，故无法进行直流电动机制动和反转特性的实验。如有需要，应改用直流发电机作为直流电动机的负载，可按书末附录之三的方法完成相应的实验内容。 （四）他励直流电动机的调速特性和调速方法
根据式（2 — 1）和表 （2 — 1）及其特性曲线，分析、讨论得出他励直流电动机关于调速特性和调速方法的结论。 （五）并励直流电动机的实验研究
并励直流电动机的相关实验内容与他励直流电动机基本相同，由于其励磁方式不同，提请注意以下三点：
1．按图 2－1 恢复接线，刀开关 Q1 置上方（或下方）、Q2 置下方（并励方式）；电枢和励磁回路的电阻值 R1 、RP2 均调至阻值为零（或直接短接）；调节电枢供电电源使电枢端电压为零；“磁粉制动式负载器（DD06）” 选定为“恒转矩”型负载，并给定转矩输出为零（空载）。
2．缓缓增大电动机电枢供电电源的输出电压，空载起动电动机至转速 n ＝n n o m ，待转速稳定后微调（略微增大）调节励磁回路电位器 PR2至 I f ＝ I f nom ，仿照他励直流电动机实验步骤完成相关实验内容，实验数据录于表 2 — 2 （自行设计，此处从略）。
3．根据表 2－2 数据于同一坐标中绘制并励直流电动机的固有特性和人为特性，分析、比较（包括与他励直流电动机的比较）并得出相应结论。
六、思考题
2－1．额定励磁的条件下，增大电枢端电压起动直流电动机，为何必须缓缓增大？否则有什么后果？
2－2．通过改变电动机励磁或端电压极性以改变电动机的旋转方向，为何必须先停机，再变换接线端了极性？可否于正常运转姿态下直接通过刀开关或接线端子直接改变旋转方向？为什么？
2－3．直流电动机在基速以下采用改变电枢端电压调速，称作“恒转矩调速方法” ，在基速以上采用弱磁调速，称作“恒功率调速方法” ，为什么？
2－4．何为直流电动机的固有特性和人为特性？人为特性有哪些？并说明各自的特点。
2－5．直流电动机励磁回路断线后，会产生什么后果？
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实验三 直流发电机－电动机系统的机械特性和过渡过程
实验三 直流发电机－电动机系统的
机械特性和过渡过程
一、实验目的
1．本实验为可选实验，是否选用视各校情况自行确定。 2．熟悉“直流发电机－电动机系统”的组成及其工作原理。 3．熟悉“直流发电机－电动机系统”的固有特性和人为特点。
4．分析、研究“直流发电机－电动机系统”在空载和带载起动、制动及反转时的过渡过程。
二、实验内容
1．熟悉组成“直流发电机－电动机系统”各电机的名牌数据和实验电路的组成。
2．测定直流发电机G和直流电动机M的电枢电阻。 3．测定直流发电机G的空载特性E d = f（ I f g ）。 4．实验测定“直流发电机－电动机系统”的机械特性。
5．用示波器拍摄或观测被测直流电动机M在空载时的过渡过程曲线 [ 转速n = f（t）、电枢电流I d = f（t）、发电机励磁电流I f g = f（t）]。
三、实验设备与仪器
1．实验台主体及主控电路 —— DD01 、 DD03、DD07、DD09等单元。 2．由给定单元挂箱DSG01的DG01、触发单元挂箱Ⅱ的DT04及可控硅主电路挂箱DSM01等几部分组成可调直流电源。
3．异步电动机－直流发电机－电动机机组及磁粉控制器 —— DD10 、DD17、DD16及DD06、DD02单元。
4．可调恒压源Ⅰ、Ⅱ —— DD14、15单元。
5．微机及打印机（存储、演示、打印实验波形。可无，但相应内容省略。） 6．慢扫描示波器、数字万用表、电压、电流表等。
四、实验电路的组成
“直流发电机－电动机系统” 实验研究的基本内容包括：熟悉组成机组各电机的名牌数据、实验电路的组成、直流发电机、电动机电枢电阻的测定、讨论机组各运转状态下的机械特性（固有特性和人为特性）、“直流发电机－电动
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实验三 直流发电机－电动机系统的机械特性和过渡过程
机系统” 在空载时的过渡过程曲线等。实验电路的组成如图3－1所示。
如图，直流发电机由异步电动机（DD10）驱动，其电枢输出通过刀开关Q 1给直流电动机的电枢供电。直流发电机、电动机的励磁分别由 “可调恒流电源Ⅰ、Ⅱ（DD14、DD15）” 提供。直流电动机的负载采用“磁粉制动式负载器（DD06）” ，刀开关Q 2用来改变发电机励磁的极性。
图3－1 直流发电机－电动机 系统的实验电路 五、实验步骤与方法
（一）熟悉电机的名牌数据和实验电路的组成
观察“直流发电机 — 电动机组”外形和组成，查看机组各组成部分的电机铭牌，读取相关数据录于表3－1。阅读图3－1 接线，熟悉实验电路的组成。
表3－1 直流机组的名牌数据（额定值）
数据 电 机 直流电动机 直流发电机 异步电动机 测速发电机 型 号 功 率 电 压 电 流 （W） （V） （A） 转 速励 磁 电 压（V）（rpm） 电 流 （A） 鼠笼转子 永 磁 （二）测定直流发电机G、直流电动机M的电枢电阻。
可采用伏安比较法实验测定直流发电机G、直流电动机M的电枢电阻（详见书末附录之一）。本实验采用的测量电路分别如图3－2a）、3－2b）所示。
1．按图3－2a）接线，发电机G不接励磁并使其堵转，闭合刀开关Q1。调节直流稳压电源使其输出电压U d =（30～70）%2U NOM ，调节变阻器RP1使回路电流 I d = （80～90）%2I NOM，读取电流、电压值为I 1、U 1录于表3－2。得
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