一、实验要求
在实验台上测试直流电机机械特性、工作特性、调速特性（空载）和动态特性，其中测试机械特性时分别测试电压、电流、转速和扭矩四个参数，根据测试结果拟合转速—转矩特性（机械特性），并以X 轴为电流，拟合电流—电压特性、电流—转速特性、电流—转矩特性，绘制电机输入功率、输出功率和效率曲线，即绘制电机综合特性曲线。然后在空载情况下测试电机的调速特性，即最低稳定转速和额定电压下的最高转速，即调速特性；最后测试不同负载和不同转速阶跃下电机的动态特性。 二、实验原理
1、直流电机的机械特性
直流电机在稳态运行下，有下列方程式：
电枢电动势 （1-1）e E C n =Φ电磁转矩 藤蔓根茎（1-2）e m T C I =Φ电压平衡方程
（1-3）
搪瓷缸
U E IR =+联立求解上述方程式，可以得到以下方程：
（1-4）
2e e e m U R
n T C C C =
-ΦΦ
式中 ——电枢回路总电阻R ——励磁磁通Φ ——电动势常数e C ——转矩常数
m C ——电枢电压
U ——电磁转矩
e T
——电机转速
n
在式（1-4）中，当输入电枢电压保持不变时，电机的转速随电磁转矩
U n 变化而变化的规律，称为直流电机的机械特性。
e T 2、直流电机的工作特性
因为直流电机的励磁恒定，由式（1-2）知，电枢电流正比于电磁转矩。另外，将式（1-2）代入式（1-4）后得到以下方程：
（1-5）
e e U R
n I C C =
-ΦΦ
由上式知，当输入电枢电压一定时，转速是随电枢电流的变化而线性变化
的。
3、直流电机的调速特性
直流电机的调速方法有三种：调节电枢电压、调节励磁磁通和改变电枢附加电阻。
本实验采取调节电枢电压的方法来实现直流电机的调速。当电磁转矩一定时，电机的稳态转速会随电枢电压的变化而线性变化，如式（1-4）中所示。
4、直流电机的动态特性
直流电机的启动存在一个过渡过程，在此过程中，电机的转速、电流及转矩等物理量随时间变化的规律，叫做直流电机的动态特性。本实验主要测量的是转速随时间的变化规律，如下式所示：
（1-6）
s m
dn
n n T dt
=-其中，——稳态转速s n
码装拉链——机械时间常数
m T 本实验中，要求测试在不同负载和不同输入电枢电压（阶跃信号）下电机的动态特性。 5、传感器类型
本实验中，测量电机转速使用的是角位移传感器中的光电编码器；测量电
磁转矩使用的是扭矩传感器。
三、实验操作步骤
1、测量直流电机的机械特性和动态特性
①首先将负载旋钮逆时针拧至最小，然后将实验设备面板上的直流电机的电枢电压和电枢电流信号引出，分别接至计算机的采集数据端口上，打开计算
机中的测试软件，进入测试界面，设定每个通道的测量范围。
②系统上电。
③用计算机给定电机的电枢电压信号，逐渐增加负载（顺时针转动负载旋钮），选择记录下此过程中的20组数据，每组数据包括测量电枢电压、测量电
枢电流、电机转速和电磁转矩值。
④计算机停止给定电机的电枢电压信号，系统电源关闭。
2、测量直流电机的调速特性
本实验要求测量的是空载下的调速特性，测量额定电压下的最高转速和最
低稳定转速。步骤如下：
①首先将负载旋钮逆时针拧至最小，然后将实验设备面板上的直流电机的电枢电压信号引出，接至计算机的采集数据端口上，打开计算机中的测试软件，进入测试界面，设定通道的测量范围。
②利用式（1-7）计算电机额定电压（24V）对应的测量电压值，为
9.52V。
电机实际电压=（前面板测量电压-0.76）*2.75-0.1 （1-7）
③系统上电。
④不断改变计算机输出的电机电压信号，直至测量电压信号的值为
9.52V。记录下此时的转速值，即为额定电压下的最高稳定转速。
⑤不断减小计算机输出地电机电压信号，观察转速逐渐减小和稳定的情况，记录下最低稳定转速值。
⑥计算机停止给定电机的电枢电压信号，系统电源关闭。
3、测量直流电机的动态特性
按照测量在不同负载和不同输入电枢电压（阶跃信号）下电机的动态特性
的要求，本实验测量了在计算机给定电压信号（阶跃信号）分别为7V和4V时，4个不同负载大小下电机的动态特性。
①首先将负载旋钮逆时针拧至最小，然后将实验设备面板上的电机转速信号引出，接至计算机的采集数据端口上，打开计算机中的测试软件，进入测试
界面，设定通道的测量范围。
②系统上电。
③将计算机给定电压信号（阶跃信号）设为7V，顺时针转动负载旋钮，记录在4个不同负载下，电机
转速的动态响应曲线。将负载旋钮旋至最小后，将
计算机给定电压信号（阶跃信号）设为4V，记录在4个不同负载下，电机转速的动态响应曲线。
④计算机停止给定电机的电枢电压信号，系统电源关闭。
四、实验测试结果及数据处理
1、直流电机的机械特性和动态特性
根据上述操作步骤，测量得到的20组数据如表1所示：
测量电流电磁转矩抓瓜
T（N·m）
转速n（r/min）测量电压（V）
0.560.52148.80 0.610.62098.78
0.84 1.11988.70
1.11 1.51848.68 1.35 1.91728.62 1.54
2.11638.59 1.70 2.41588.51 1.75 2.61468.46 1.83 2.91408.42
1.98 3.11328.38
2.10
3.31268.35
2.24
3.51168.32
2.31
3.71108.30
2.47 4.0968.27
2.61 4.2918.25
2.86 4.6818.17
3.02
4.9668.14
3.17 5.2578.11
3.43 5.5428.03
3.52 6.0297.92
表1 测量数据
根据前面板测量值与电机实际值的换算公式：
电机实际电压=（前面板测量电压-0.76）*2.75-0.1
电机实际电流=（前面板测量电压-0.032）*2
计算电机的实际电枢电压和电枢电流值，如表2所示：
实际电流
I(A)电磁转矩
T（N·m）
转速
金属卤化物灯接线图n（r/min）
实际电压
U（V）
1.0560.52142
2.01 1.1560.620921.955
1.616 1.119821.735
2.156 1.518421.68
雪芙蓉冰车
2.636 1.917221.515
3.016 2.116321.432 3.336 2.415821.212 3.436 2.614621.075 3.596 2.914020.965
3.896 3.113220.855
4.136 3.312620.772 4.416 3.511620.69 4.556 3.711020.635
4.876 4.09620.552
5.156 4.29120.497 5.656 4.68120.278
5.976 4.96620.195
6.276 5.25720.112 6.796 5.54219.892
