2.3他励直流电动机的机械特性

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2.3 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、 励磁电流、电枢回路总电阻为恒值时，电动机在稳定运 Tem 行状态下，电动机的转速n与电磁转矩 之间的关系， n = f ( T em ,或者说电动机的转速n 与电枢电流 ) 即 Ia n = f (,后者也就是转速调整特性。由于转 Ia ) 的关系 速和转矩都是机械量，所以把它称为机械特性。利用机 械特性和负载转矩特性，可以确定电动机在拖动系统的 稳定转速，在一定条件下还可以利用机械特性和运动方 程式来分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及 电流随时间的变化规律，而且电动机的机械特性对分析 电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能也是十分 重要的。

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2.3.1 机械特性方程式图2.11是他励直流电动机的电 路原理图，他励直流电动机的机 械特性方程式可以由他励直流电 动机的基本方程式导出。根据电 动势方程式 ；

U =Ea +Ia(Ra +Rs) =Ea +IaR 和 E a = C eΦ n , Tem = CT I aΦ可以求得机械特性方程式;n= U R Tem C e Φ C e CT Φ

,

(2-4)图2.11 他励直流电动机电路原理图

R为电枢回路总电阻。

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当电源电压U=常数，电枢 回路总电阻R=常数，励磁磁通 Φ=常数时，根据2-4式，求出 他励直流电动机的机械特性曲 线，如图2.12所示，它是一条向 下倾斜的直线，这说明当加大 电动机的负载，就会使电动机 的转速下降.特性曲线与纵轴 的交点为 Tem = 0 时的转速 n0 , 称为理想空载的转速。

U n0 = Ce Φ(2-5)图2.12 他励直流电动机的机械特性

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实际上，当电动机旋转时，不管是否有负载，总存在有一 ′ 定的空载损耗和相应的空载转矩T0,电动机实际空载转速 n 0 将 低于理想空载的转速 n0 。由此可见式(2-4)的右边第二项即 表示电动机带负载后的转速降，用 n 表示，则； R (2-6) n = T em = β T em 2 C e C TΦ

β 越大， n 越大，机械特 性就越“软”,β 越小， n 越

式中 β ——机械特性曲线的斜率。

小，机械特性就越“硬”。 一般他励直流电动机的电枢 没有外接电阻，Ra 比较小， β 也比较小，则机械特性就比较 “硬”。

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2.3.2 固有机械特性和人为机械特性电动机的机械特性可分为固有机械特性和人为机械特性 1.固有机械特性 固有机械特性是指当电动机的电 枢工作电压和励磁磁通均为额定值、 电枢回路中没有串入附加电阻时的 机械特性，其方程式为； U Ra (2-7) n= N Tem 2 CeΦ N CeCTΦ N 固有机械特性曲线如图2.13所 示，由于 Ra 较小，则 n 也较小， 所以他励直流电动机的固有机械特 性是比较“硬”的。图2.12 他励直流电动机 固有机械特性曲线

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2.人为机械

特性人为机械特性是指人为地改变电动机电路中的某个 参数或电动机的电枢电压值，而得到的机械特性，即 改变式(2-4)的机械特性方程中的某些参数所获得的 机械特性；U R n= T CΦ C C Φ2 e e T em

我们来研究只改变电枢电压、磁通或附加电阻的 一个参数，求出他励直流电动机有下列三种人为机械 特性。

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(1)电枢回路串电阻时的人为机械特性 )当电动机的 U = U N , Φ = Φ N , R = Ra + R pa 械特性的方程式为; R a + R pa UN (2-8) n= TC eΦ N2 C e C TΦ N em

时，其人为机

与固有特性相比，a.理想空载 ( 转速 n0 =UN ÷ CeΦN)不变，b.β 增 大，转速降 n 增大，附加电阻 R pa 越大， n 也越大，特性越“软”, 如图2.13中曲线1, 2所示。这类人 为机械特性是一组通过 n0 ,而不同 斜率的直线。可见，当负载转矩不 变时，只改变电阻 R pa 的大小，可 以改变电动机的转速，因此，电枢 回路串电阻的方法，可用于他励直 流电动机调速。

a← b←c← ←

>

图2.12 他励直流电动机串电阻 时的机械特性

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(2)改变电枢电压时的人为机械特性 ) 当电动机的 R pa = 0 Φ = Φ N 时，改变电枢电压的人为机械特性的方程式为;n= U CeΦ N

(2-10) a ← 与固有特性相比较，a. 机械特性 曲线的斜率β 不变，b.理想的空载转 b ← 速 n0 随电压减小成正比减小，改变电 c ← 压时的人为特性是一组与固有机械特 性平行的直线，如图2.14所示。由于 受到绝缘强度的限制，电动机的额定 电压是工作电压的上限，因此改变电 压时，只能在低于额定电压的范围内 变化。可见，当负载转矩不变时，改 变电压的大小，可以改变电动机的转 速，因此，改变电枢电压的方法，也 图2.14 他励直流电动机改变 电枢电压的机械特性 曲线 可用于他励直流电动机调速。

Ra T 2 em Ce CTΦ N

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(3)改变磁通时的人为机械特性 可以在励磁回路中串接上电 阻 R pf ,或降低励磁电压 U f 来减弱 磁通，保持 U = U N , pa = 0 时， R 减弱磁通的人为特性方程式为； UN Ra n= T 2 em CeΦ CeCTΦ (2-10) 由于磁通Φ 的减少，使得理 想空载转速 n0 和机械特性斜率β 都增大，其特性曲线如图2.15所 图示。电机的磁通设计在磁化曲 线的膝点，接近饱和点，因此一 般采用减弱磁通方法，可见，当 负载转矩不变时，减弱磁通方法 也可用于他励直流电动机调速。 …… 此处隐藏：1930字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……