直流他励电动机的机械特性

1、32 直流他励电动机的机械特性直流他励电动机的机械特性 一、机械特性的一般形式一、机械特性的一般形式 电动机的机械特性指的是电动机的机械特性指的是转速与电磁转矩转速与电磁转矩之间的关系。之间的关系。 不同励磁方式的电动机，其运行特性也不尽相同，下面主要介不同励磁方式的电动机，其运行特性也不尽相同，下面主要介绍在调速系统中应用的较广泛的他励电动机的机械特性。绍在调速系统中应用的较广泛的他励电动机的机械特性。 如图所示为直流他励电动机的原理电路图。如图所示为直流他励电动机的原理电路图。 aaRIEU 式中式中: U外加电枢电压（外加电枢电压（V）；）； E感应电势（感应电势（V）；）；aI电枢电流

2、（电枢电流（A）；）；aR电枢回路内阻（电枢回路内阻（） 电枢回路部分电枢回路部分励磁回路部分励磁回路部分、nKE e am IKT aae RInKU 即：即： aeaeIKRKUn 转速特性转速特性TKKRKUn2meae 机械特性机械特性 由他励电动机的特性可知：由他励电动机的特性可知：励磁电流励磁电流If的大小与电枢电流的大小与电枢电流 Ia的大小无关，它的大小只取决的大小无关，它的大小只取决于于 Rf、 Uf的大小，当的大小，当 Rf、 Uf的的大小一定时大小一定时, If为定值，即磁通为定值，即磁通 为定值。为定值。对应的机械特性如图所示：对应的机械特性如图所示： 注意这里的注意这

3、里的T是电磁转矩是电磁转矩1. 理想空载转速：理想空载转速： T=0时的转速称为理想空载转时的转速称为理想空载转速，用速，用n0表示。表示。 根据机械特性可知：根据机械特性可知： e0KUn 2. 转速降落转速降落 TKKRnn2mea0 3. 机械特性硬度机械特性硬度 为了衡量机械特性的平直程度，引进一个机械特性硬度的概念，为了衡量机械特性的平直程度，引进一个机械特性硬度的概念，其定义为：其定义为： %100dd nTnT 理想空载点理想空载点 即转矩变化与所引起的转速即转矩变化与所引起的转速变化的比值，称为机械特性的硬变化的比值，称为机械特性的硬度。度。 根据根据 值的不同，可将电值的不同

4、，可将电动机机械特性分为三类。动机机械特性分为三类。 （1）绝对硬特性）绝对硬特性 （2）硬特性）硬特性 10 （3）软特性）软特性 10 %100dd nTnT 二、固有机械特性二、固有机械特性 直流他励电动机的固有机械特性指的是在额定条件（额定电压直流他励电动机的固有机械特性指的是在额定条件（额定电压UN和额定磁通和额定磁通 N )下和电枢电路内不外接任何电阻时的下和电枢电路内不外接任何电阻时的 n=f(T) 即即: TKKRKUn2NmeaNeN 是一条直线。是一条直线。 直流他励电动机固有机械特性曲线可根据电动机的铭牌数据求直流他励电动机固有机械特性曲线可根据电动机的铭牌数据求出出(0

5、,n0 )和和(TN, nN)即可绘出固有的机械特性。即可绘出固有的机械特性。 通常直流电动机铭牌上给出额定功率通常直流电动机铭牌上给出额定功率PN 、额定电压、额定电压 UN 、额、额定电流定电流IN和额定转速和额定转速 nN。 固有机械特性的计算步骤如下。固有机械特性的计算步骤如下。 (1) 估算电枢电阻估算电枢电阻Ra 依据：电动机在额定负载下的铜耗依据：电动机在额定负载下的铜耗Ia2Ra约占总损耗约占总损耗 PN的的50%75%。NNIURIIUIUIUPIUP)1)(75. 05 . 0()1(Na2aNNNNNNNNNNNN 输输入入功功率率输输出出功功率率式中：式中： NNNNI

6、UP 是额定运行条件下电动机的效率，且此时是额定运行条件下电动机的效率，且此时 NaII 故得故得 NNNNNa)1)(75. 05 . 0(IUIUPR (2) 求求 Ne K 额定运行条件下的反电势为：额定运行条件下的反电势为： aNNNe RIUnKEN 故故 NaNNNenRIUK (3) 求理想空载转速求理想空载转速: NeN0 KUn 得得 00 n, (4) 求额定转矩求额定转矩: NNNNN55. 9nPPT 得得 NN,nT根据根据 、00 n, NN,nT两点，就可作出他励直流电动机近似是机械特性曲线两点，就可作出他励直流电动机近似是机械特性曲线 。Tfn 注意这只是近似的

7、，因注意这只是近似的，因为为T=KtINTN三、人为机械特性三、人为机械特性 人为机械特性是指人为地改变电动机电枢外加电压人为机械特性是指人为地改变电动机电枢外加电压U和励磁磁和励磁磁通通的大小以及电枢回路串接附加电阻的大小以及电枢回路串接附加电阻Rad所得到的机械特性。所得到的机械特性。 1. 电枢回路中串接附加电阻时的人为特性电枢回路中串接附加电阻时的人为特性 NN, UU电压平衡方程式为：电压平衡方程式为： )(adaaNRRIEU 得到的人为机械特性方程式为：得到的人为机械特性方程式为： TKKRRKUn2NmeadaNeN TKKRKUn2NmeaNeN 把把TKKRRKUn2Nme

8、adaNeN 与与 特性变软特性变软空载速度不变；空载速度不变；随着电阻的增加，转速降落增加；随着电阻的增加，转速降落增加；2. 改变电枢电压改变电枢电压U时的人为特性时的人为特性 0,adN R 由于电动机电枢绕组绝缘由于电动机电枢绕组绝缘耐压强度的限制，电枢电压只耐压强度的限制，电枢电压只允许在其额定值以下调节，所允许在其额定值以下调节，所以，不同值的人为特性曲线均以，不同值的人为特性曲线均在固有特性曲线之下。在固有特性曲线之下。TKKRKUn2NmeaNeN 把把TKKRKUn2NmeaNe 与与空载速度随着空载速度随着U的减小而减小；的减小而减小；转速降落不变；转速降落不变； 特性硬度

9、不变特性硬度不变 3改变磁通改变磁通 时的人为特性时的人为特性 0,adN RUU转速降随磁通的改变而变化。转速降随磁通的改变而变化。理想空载转速随磁通的改变而变化；理想空载转速随磁通的改变而变化；TKKRKUn2NmeaNeN 把把TKKRKUn2meaeN 与与 特性变软特性变软由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流和它对应的磁通只能在低于其额定值的范围内调节；和它对应的磁通只能在低于其额定值的范围内调节； 当磁通过分削弱后：当磁通过分削弱后： （2）当）当 0时，从理论上说，空载时电动机速度趋近时，从理论上说，空载时电动机速度趋近 ，通常，通常称为称为“飞车飞车”； 当电动机轴上的负载转矩大于电磁转矩时，电动机不能启动，当电动机轴上的负载转矩大于电磁转矩时，电动机不能启动，电枢电流为电枢电流为Ist ，长时间的大电流会烧坏电枢绕组。，长时间的大电流会烧坏电枢绕组。 因此，直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，在运转过程因此，直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，在运转