直流他勵電動機的機械特性

1、4.3.2 4.3.2 直流他勵電動機的機械特性直流他勵電動機的機械特性 一、機械特性的一般形式一、機械特性的一般形式 電動機的機械特性指的是轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關系。電動機的機械特性指的是轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關系。 不同勵磁方式的電動機，其運行特性也不盡相同，下面主要介不同勵磁方式的電動機，其運行特性也不盡相同，下面主要介紹在調(diào)速系統(tǒng)中應用的較廣泛的紹在調(diào)速系統(tǒng)中應用的較廣泛的他勵電動機的機械特性他勵電動機的機械特性。 如圖所示為直流他勵電動機的原理電路圖。如圖所示為直流他勵電動機的原理電路圖。 式中式中: : U外加電樞電壓（外加電樞電壓（V V）；）； E感應電勢（感應電勢（V V）；）

2、；aI電樞電流（電樞電流（A A）；）；aR電樞回路內(nèi)阻（電樞回路內(nèi)阻（） 電樞回路部分電樞回路部分勵磁回路部分勵磁回路部分aaRIEU 根據(jù)電磁學原理，兩電刷間的感應電動勢為根據(jù)電磁學原理，兩電刷間的感應電動勢為: :式中：式中：E E感應電動勢（感應電動勢（V V）；）； 對磁極的磁通（對磁極的磁通（WbWb）；）； n n電樞轉(zhuǎn)速（電樞轉(zhuǎn)速（r/minr/min）；）； C Ce e與電機結構有關的電勢常數(shù)。與電機結構有關的電勢常數(shù)。 直流電動機中，電動勢的方向總是與電流的方向相反，被稱為直流電動機中，電動勢的方向總是與電流的方向相反，被稱為反電動勢。反電動勢。 eC En電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)

3、矩T T 電樞繞組中的電流和磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，電樞繞組中的電流和磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，其大小可用如下公式表示：其大小可用如下公式表示： 式中：式中：T T電磁轉(zhuǎn)矩（電磁轉(zhuǎn)矩（NmNm）；）； 對磁極的磁通（對磁極的磁通（WbWb）；）； I Ia a電樞電流（電樞電流（A A）；）； C CT T與電機結構有關的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電機結構有關的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，C CT T=9.55=9.55 C Ce eTaC TI 由他勵電動機的特性可知：勵磁由他勵電動機的特性可知：勵磁電流電流I If f的大小與電樞電流的大小與電樞電流 I Ia a的大小的大小無關，它的大小只取決于無

4、關，它的大小只取決于 R Rf f、 U Uf f的的大小，當大小，當 R Rf f、 U Uf f的大小一定時的大小一定時, , I If f為定值，即磁通為定值，即磁通 為定值。為定值。對應的機械特性如圖所示：對應的機械特性如圖所示：eC En TaC TI eaaC UnI R 即：即： aaeeCCRUnI 轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性a2eeTCC CRUnT 機械特性機械特性1. 1. 理想空載轉(zhuǎn)速：理想空載轉(zhuǎn)速： T=0=0時的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)速，時的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)速，用用n n0 0表示。表示。 根據(jù)機械特性可知：根據(jù)機械特性可知：2. 2. 轉(zhuǎn)速降落轉(zhuǎn)速降落 3. 3. 機械特性硬

5、度機械特性硬度 為了衡量機械特性的平直程度，引進一個機械特性硬度的概為了衡量機械特性的平直程度，引進一個機械特性硬度的概念，其定義為：念，其定義為： 理想空載點理想空載點n n0 00eCUna02C Ce TRnnT%100dd nTnT 即轉(zhuǎn)矩變化與所引起的轉(zhuǎn)速變化即轉(zhuǎn)矩變化與所引起的轉(zhuǎn)速變化的比值，稱為的比值，稱為機械特性的硬度機械特性的硬度. . 根據(jù)根據(jù) 值的不同，可將電動機值的不同，可將電動機機械特性分為三類。機械特性分為三類。 （1）絕對硬特性）絕對硬特性 （2）硬特性）硬特性 10 （3）軟特性）軟特性 10 二、人為機械特性二、人為機械特性 人為機械特性是指人為地改變電動機電

6、樞外加電壓人為機械特性是指人為地改變電動機電樞外加電壓U U 和勵磁磁和勵磁磁通通的大小以及電樞回路串接附加電阻的大小以及電樞回路串接附加電阻R Radad所得到的機械特性。所得到的機械特性。 1. 1. 電樞回路中串接附加電阻時的人為特性電樞回路中串接附加電阻時的人為特性 電壓平衡方程式為：電壓平衡方程式為： 得到的人為機械特性方程式為：得到的人為機械特性方程式為： NN, UU)(adaaNRRIEU Naad2eNeTNCC CURRnTNa2eNeTNCC CURnT把Naad2eNeTNCC CURRnT與 空載速度不變；空載速度不變； 隨著電阻的增加，轉(zhuǎn)速降落增加；隨著電阻的增加，

7、轉(zhuǎn)速降落增加； 特性變軟特性變軟相比相比特點特點2. 2. 改變電樞電壓改變電樞電壓U U 時的人為特性時的人為特性 由于電動機電樞繞組絕緣由于電動機電樞繞組絕緣耐壓強度的限制，電樞電壓只耐壓強度的限制，電樞電壓只允許在其額定值以下調(diào)節(jié)，所允許在其額定值以下調(diào)節(jié)，所以，不同值的人為特性曲線均以，不同值的人為特性曲線均在固有特性曲線之下。在固有特性曲線之下。Na2eNeTNCC CURnT把a2eNeTNCC CRUnT與相比 空載速度隨著空載速度隨著U U 的減小而減?。坏臏p小而減?。?轉(zhuǎn)速降落不變；轉(zhuǎn)速降落不變； 特性硬度不變特性硬度不變 0,adN R 特點特點 3 3改變磁通改變磁通 時

8、的人為特性時的人為特性 轉(zhuǎn)速降隨磁通的改變而變化。轉(zhuǎn)速降隨磁通的改變而變化。 特性變軟。特性變軟。 理想空載轉(zhuǎn)速隨磁通的改變而變化；理想空載轉(zhuǎn)速隨磁通的改變而變化；Na2eNeTNCC CURnT把Na2eeTCC CURnT與相比 0,adN RUU特點特點0eCUn 由于勵磁線圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電由于勵磁線圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電 流和它對應的磁通只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；流和它對應的磁通只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)； 當磁通過分削弱后：當磁通過分削弱后： （2 2）當）當 0 0時，從理論上說，空載時電動機速度趨近時，從理論上說，空載時電動機速度趨近 ，通，通常稱為常稱為“飛車飛車”； 當電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩時，電動機不能啟動，當電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩時，電動機不能啟動，電樞電流為電樞電流為I Istst ，長時間的大電流會燒壞電樞繞組。，長時間的大電流會燒壞電樞繞組。 因此，直流他勵電動機啟動前必須先加勵磁電流，在運轉(zhuǎn)過程因此，直流他勵電動機啟動前必須先加勵磁電流，在運轉(zhuǎn)過程中，決不允許勵磁電路斷開或勵