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他励直流电动机机械特性的测定实验报告

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他励直流电动机机械特性的测定实验报告

摘要：本文主要针对他励直流电动机的机械特性进行了测定实验。通过搭建实验平台，对电动机在不同电压、负载下的转速、转矩等参数进行了测量，分析了电动机的机械特性曲线，探讨了影响电动机性能的因素。实验结果表明，电动机的转速与负载呈反比关系，转矩与负载呈正比关系。本文对实验结果进行了详细的分析和讨论，为电动机的设计和优化提供了理论依据。

随着科技的不断发展，电动机在工业、农业、交通运输等领域得到了广泛的应用。他励直流电动机作为一种重要的动力设备，具有结构简单、维护方便、调速范围广等优点。然而，在实际应用中，电动机的性能受到多种因素的影响，如电压、负载、温度等。为了提高电动机的性能，有必要对其进行深入研究。本文通过实验方法，对他励直流电动机的机械特性进行了测定，为电动机的设计和优化提供了理论依据。

一、1.实验原理与装置

1.1电动机的机械特性

(1)他励直流电动机的机械特性是指电动机转速与其输入转矩之间的关系。这种关系可以通过实验测量得到，通常表现为电动机的转速-转矩特性曲线。在理想情况下，电动机的转速与输入转矩成反比关系，即转矩增大，转速降低；转矩减小，转速升高。然而，在实际应用中，由于电动机内部的损耗和外部负载的变化，这种关系会变得复杂。

(2)他励直流电动机的机械特性曲线通常分为三个区域：稳定运行区、不稳定运行区和饱和区。在稳定运行区，电动机的转速与输入转矩成线性关系，这是电动机正常工作区域。当电动机负载增加，进入不稳定运行区时，转速将下降，可能导致电动机无法维持稳定运行。在饱和区，电动机的转速下降至零，转矩达到最大值，此时电动机无法提供更多的转矩。

(3)电动机的机械特性还受到电源电压、电枢电阻和磁通量的影响。电源电压的增加会导致电动机的转速和转矩同时增加；电枢电阻的增加会使电动机的转速下降，转矩基本不变；磁通量的变化会影响电动机的转矩-转速特性，通常增加磁通量会提高转矩而降低转速。这些因素都会在电动机的机械特性曲线上有所体现，因此在设计和应用电动机时需要综合考虑这些因素的影响。

1.2实验装置的搭建

(1)实验装置的搭建主要包括电源系统、电动机、负载装置、测量仪表和控制系统。首先，电源系统采用直流稳压电源，输出电压范围从0至300V，以满足不同实验条件下的电压需求。例如，在测量电动机空载转速时，电源输出电压设定为100V；而在测量电动机满载转矩时，电源输出电压设定为200V。

(2)电动机选用型号为YB-100的直流电动机，额定功率为100W，额定电压为220V。电动机通过连接线与电源系统相连，并通过调节电源输出电压来改变电动机的转速。负载装置采用电阻负载，通过调节电阻值来模拟不同负载条件下的电动机运行状态。例如，当电阻值为10Ω时，电动机输出转矩约为1N·m；当电阻值为30Ω时，输出转矩约为3N·m。

(3)测量仪表包括转速表、转矩传感器和示波器。转速表用于测量电动机的转速，其测量范围为0至3000r/min，精度为±0.5%。转矩传感器用于测量电动机的输出转矩，其测量范围为0至10N·m，精度为±1%。示波器用于观察电动机的电流、电压波形，以分析电动机的运行状态。在实验过程中，通过示波器可以观察到电动机在不同负载下的电流、电压波形变化，从而判断电动机的工作状态。例如，当电动机负载为3N·m时，电流波形呈现为近似正弦波，电压波形也基本保持稳定。

1.3实验方法与步骤

(1)实验前，首先对实验装置进行检查和调试，确保电源系统、电动机、负载装置、测量仪表和控制系统均处于正常工作状态。随后，根据实验要求，将电动机与电源系统连接，并设置电动机的初始电压。接着，将电阻负载与电动机相连，并通过调节电阻值来模拟不同负载条件下的电动机运行状态。

(2)实验过程中，首先进行空载实验。将电动机的负载装置设置为空载状态，即电阻值为零，然后逐步增加电源输出电压，记录不同电压下电动机的转速和电流值。在此过程中，使用转速表实时测量电动机的转速，并通过示波器观察电流波形。记录下电动机在不同电压下的转速和电流数据，以便后续分析。

(3)随后进行满载实验。将电阻负载设置为满载状态，即电阻值为预定值，例如30Ω。逐步增加电源输出电压，观察电动机的转速和转矩变化。在此过程中，使用转矩传感器测量电动机的输出转矩，并通过示波器观察电流波形。记录下电动机在不同电压下的转速、转矩和电流数据。此外，为了分析电动机在不同负载下的运行状态，还可以对电动机进行不同负载条件下的多次实验，并取平均值以减少误差。