第2章直流電機(jī)的建模與特性(第2部分)_hq

1、A、1 1、空載特性、空載特性定義： 在 、 條件下，正負(fù)電刷之間的空載端電壓與勵(lì)磁電流之間的關(guān)系曲線 ，即為空載特性。Nnn 0aI)(00fIfU圖2.17 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的空載特性2、外特性、外特性定義： 在 、 條件下，端部輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系曲線 ，即為外特性。Nnn fNfII)(22IfU 對(duì)于他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，外特性可通過電壓方程式（2-27）獲得： aaeaaaaIRnCIREUU1（3-37）圖2.33 各種勵(lì)磁方式下直流發(fā)電機(jī)的外特性1-積復(fù)勵(lì) 2他勵(lì) 3并勵(lì)結(jié)論結(jié)論: : 對(duì)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，影響端部電壓隨負(fù)載增加而下降的因素：對(duì)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，影響端部電壓隨負(fù)載增

2、加而下降的因素：u 負(fù)載電流增加，電阻壓降增加；負(fù)載電流增加，電阻壓降增加；u 電樞反應(yīng)的去磁作用造成每極磁通減小，引起感應(yīng)電勢(shì)下降。電樞反應(yīng)的去磁作用造成每極磁通減小，引起感應(yīng)電勢(shì)下降。 定義定義:電壓變化率電壓變化率 ： 在 ， 的條件下，%1000NNUUUU（2-38）Nnn fNfII式中， 為直流發(fā)電機(jī)的空載端電壓。 0U圖2.33 中，顯然，并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電壓變化率大于他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)。主要原因?yàn)椋?負(fù)載電流增加，電阻壓降增加；負(fù)載電流增加，電阻壓降增加； 電樞反應(yīng)的去磁作用造成每極磁通減小，引起感應(yīng)電勢(shì)下降；電樞反應(yīng)的去磁作用造成每極磁通減小，引起感應(yīng)電勢(shì)下降； 隨著電樞電壓下

3、降，勵(lì)磁電流減少，引起每極磁通和相應(yīng)感應(yīng)隨著電樞電壓下降，勵(lì)磁電流減少，引起每極磁通和相應(yīng)感應(yīng)電勢(shì)的進(jìn)一步下降；電勢(shì)的進(jìn)一步下降；3 3、調(diào)節(jié)特性、調(diào)節(jié)特性定義： 在 、 條件下，負(fù)載輸出電流與勵(lì)磁電流之間的關(guān)系曲線 ,即為調(diào)節(jié)特性。Nnn NUU 2)(2IfIf圖2.34 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性從外特性可知，負(fù)載電流增加時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓要下降，如要維持端電壓為一常值，勵(lì)磁電流應(yīng)相應(yīng)地增加，以抵消電樞反應(yīng)的去磁作用和電樞回路電阻壓降的作用。4 4、效率特性、效率特性定義： 電機(jī)的效率定義為輸出功率 與輸入功率 之比，即：1P2P%100)1 (%100)(%10011112PpPpPPP

4、（2-39）式中，總損耗為：mecFeascuappIUpp2（2-40）其中，不變損耗不變損耗即即空載損耗為： 00TpppmecFeasaaIUrIp22?？勺儞p耗可變損耗為： 2102111aaaPppI RPPPUI 對(duì)Ia求導(dǎo)2022022()()0aaaaaaaaaI R UIpI R UUII RpUI 0cupp當(dāng)可變損耗等于不變損耗時(shí)，其效率最高。效率特性的這一特點(diǎn)具有普遍意義，可適用于各種電機(jī)。設(shè)計(jì)制造電機(jī)時(shí)，通常要求在額定運(yùn)行附近的效率最高。(實(shí)際上額定運(yùn)行點(diǎn)并不是效率最高)通常在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，需要將各種損耗作適當(dāng)?shù)姆峙洌棺畲笮食霈F(xiàn)在（0.751）PN范圍內(nèi)，這樣電機(jī)在

5、實(shí)際使用時(shí)，能夠處在較高的效率下運(yùn)行，比較經(jīng)濟(jì)。這種要求同樣適用于其它各種類型電機(jī)（包括交流電機(jī)和變壓器）22NNNNaU IPI R212NNNaNU IPRI如何估算電樞繞組電阻Ra?212()23NNNaNU IPRI圖2.35 典型直流發(fā)電機(jī)的效率曲線B、定義： 并勵(lì)或復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)空載電壓的建立過程又稱為發(fā)電機(jī)的自發(fā)電機(jī)的自勵(lì)過程勵(lì)過程。 圖2.36a為并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的接線圖。圖2.36b給出了并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)建壓過程的曲線解釋。 典型直流發(fā)電機(jī)的效率曲線如圖2.35所示。 對(duì)于并勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，對(duì)于并勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，其勵(lì)磁電流要靠發(fā)電機(jī)自身提其勵(lì)磁電流要靠發(fā)電機(jī)自身提供的電壓

6、產(chǎn)生，供的電壓產(chǎn)生， 而發(fā)電機(jī)電壓的產(chǎn)生則需要有勵(lì)磁電流才行。由而發(fā)電機(jī)電壓的產(chǎn)生則需要有勵(lì)磁電流才行。由此可見，并勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)在起始階段需要有一個(gè)自我勵(lì)磁此可見，并勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)在起始階段需要有一個(gè)自我勵(lì)磁并建立電壓的過程，這稱之為自勵(lì)過程。并建立電壓的過程，這稱之為自勵(lì)過程。 圖圖2.36給出了并勵(lì)和復(fù)給出了并勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)空載電壓建立的過程：勵(lì)直流發(fā)電機(jī)空載電壓建立的過程： 當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)以恒定當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n 旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)時(shí)， 由于主磁極存在剩磁，由于主磁極存在剩磁， 電樞繞組切割剩磁磁通會(huì)電樞繞組切割剩磁磁通會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較小的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生一個(gè)較小的

7、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Er， 由由Er 在勵(lì)磁回路中產(chǎn)生勵(lì)磁電流在勵(lì)磁回路中產(chǎn)生勵(lì)磁電流If1 ； 如果極性正確，如果極性正確， 將在磁路中產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通，將在磁路中產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通，使主磁路中磁通增加，使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大為使主磁路中磁通增加，使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大為E01，E01又使勵(lì)磁電又使勵(lì)磁電流增大為流增大為If2 ； 如此循環(huán)，如此循環(huán)， 使得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁電流不斷增加，使得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁電流不斷增加，最終建立起發(fā)電機(jī)的空載電動(dòng)勢(shì)。最終建立起發(fā)電機(jī)的空載電動(dòng)勢(shì)。 例如，例如， 在圖在圖2.36中的中的A點(diǎn)（點(diǎn)（E0A，IfA）穩(wěn)定工作。）穩(wěn)定工作。圖2.36 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)建

8、壓過程 圖2.36b中，曲線1代表直流發(fā)電機(jī)的空載曲線： ；曲線2為勵(lì)磁回路的伏-安特性 ，又稱為磁場(chǎng)電阻線磁場(chǎng)電阻線，其表達(dá)式為： ；曲線3為臨界磁場(chǎng)電阻線，其對(duì)應(yīng)的臨界電阻臨界電阻為： 。)(0fIfU)(0fIfUfIRU0crR并勵(lì)（或復(fù)勵(lì)）直流發(fā)電機(jī)自勵(lì)建壓需滿足下列三個(gè)條件：并勵(lì)（或復(fù)勵(lì)）直流發(fā)電機(jī)自勵(lì)建壓需滿足下列三個(gè)條件： 電機(jī)主磁路須有剩磁。 勵(lì)磁回路與電樞回路的接線須正確配合。 勵(lì)磁回路的總電阻不能超過臨界電阻值。三是勵(lì)磁回路的電阻不能太大，即其伏安特性的斜率三是勵(lì)磁回路的電阻不能太大，即其伏安特性的斜率U/If 不不能太陡能太陡（如曲線（如曲線2），）， 否則如果伏安特性

9、的斜率太陡，與發(fā)否則如果伏安特性的斜率太陡，與發(fā)電機(jī)空載特性交點(diǎn)很低或無交點(diǎn)（見曲線線電機(jī)空載特性交點(diǎn)很低或無交點(diǎn)（見曲線線3），）， 就無法建就無法建立空載電壓。立空載電壓?？傊?，自勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行首先要在空載階段建總之，自勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行首先要在空載階段建立電壓，然后才能帶負(fù)載運(yùn)行。立電壓，然后才能帶負(fù)載運(yùn)行。 2.8.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性定義： 直流電動(dòng)機(jī)的工作特性定義為： ， ，且電樞回路無外接電阻條件下， 或 的關(guān)系曲線。 NUU 1fNfII)(2PfTnem，)(aemIfTn，A、轉(zhuǎn)速特性、轉(zhuǎn)速特性 定義： 在 ， 條件下，轉(zhuǎn)速與電樞電流之間的關(guān)系曲線： 定義為轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速

10、特性。NUU 1fNfII)(aIfn 將電勢(shì)平衡方程式（2-23）代入電勢(shì)表達(dá)式（2-13）即可獲得轉(zhuǎn)速特性為： aaNeaNeNNeaaNeaInICRCUCIRUCEn01（2-41）其中， 為理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速； 為轉(zhuǎn)速特性的斜率。 NeNCUn0NeaCR根據(jù)上式繪出轉(zhuǎn)速特性曲線如圖2.37所示。圖2.37 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性結(jié)論：結(jié)論： 隨著負(fù)載的增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降。影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的因素有兩個(gè)：隨著負(fù)載的增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降。影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的因素有兩個(gè)：（1 1）電樞的電阻壓降；）電樞的電阻壓降；（2 2）電樞反應(yīng)的去磁作用。）電樞反應(yīng)的去磁作用。 通常，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化

11、用轉(zhuǎn)速變化率轉(zhuǎn)速變化率來描述。轉(zhuǎn)速變化率定義為：空載轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的差值占額定轉(zhuǎn)速的百分比，即：%1000NNNnnnn（2-42）結(jié)論：結(jié)論： 在運(yùn)行過程中，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)不能失磁亦即勵(lì)磁繞組不能開在運(yùn)行過程中，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)不能失磁亦即勵(lì)磁繞組不能開路，否則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將迅速上升，造成所謂的路，否則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將迅速上升，造成所謂的“飛車飛車” ” 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 B B、轉(zhuǎn)矩特性、轉(zhuǎn)矩特性定義： 在 ， 條件下，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流之間的關(guān)系曲線： 即為轉(zhuǎn)矩特性。 NUU 1fNfII)(aemIfT由轉(zhuǎn)矩表達(dá)式（2-16）得轉(zhuǎn)矩特性為：aaNTemKIICT（2-43）式中， NTCK根據(jù)上式繪出

12、轉(zhuǎn)矩特性如圖2.37所示（見前面）。 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的，但為什么電磁轉(zhuǎn)矩增大時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速反而會(huì)下降？（不變） C C、效率特性、效率特性其定義和計(jì)算過程與直流發(fā)電機(jī)基本相同，見圖2.37。2.8.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性定義： 在 ， ，且電樞回路未串任何電阻條件下， 的關(guān)系曲線定義為機(jī)械特性機(jī)械特性。 NUU 1fNfII)(emTfn 根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的基本關(guān)系式： ， ，以及 得他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為：nCEeaaTemICTaaaIREU1ememNTeaNeNeaTnTCCRCUCEn02（2-44）根據(jù)上式繪出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖2.38所示。圖2.3

13、8 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性由圖2.38可見，隨著轉(zhuǎn)矩的增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速有所下降。故此，機(jī)械特性可進(jìn)一步表示為：nnTnnem00（2-45） 其中，轉(zhuǎn)速降 。 越小，轉(zhuǎn)速變化越小，稱電動(dòng)機(jī)具有較硬硬的機(jī)械特性的機(jī)械特性；反之，稱電動(dòng)機(jī)具有較軟的機(jī)械特性軟的機(jī)械特性。ememNTeaTTCCRn2圖圖2.382.38中，需注意：中，需注意： 電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速 與實(shí)際空載轉(zhuǎn)速與實(shí)際空載轉(zhuǎn)速 的區(qū)別；的區(qū)別； 重載時(shí)由于電樞反應(yīng)的去磁作用造成機(jī)械特性的上翹。重載時(shí)由于電樞反應(yīng)的去磁作用造成機(jī)械特性的上翹。 0n0n2.8.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人工機(jī)械特性定義: 在額定電壓、額定勵(lì)

14、磁且電樞回路未串任何電阻條件下的機(jī)械特性又稱為固有（或自然）機(jī)械特性固有（或自然）機(jī)械特性。而把通過人工改變控制量或參數(shù)所獲得的機(jī)械特性稱為人工機(jī)械特性人工機(jī)械特性。A、電樞回路外串電阻的人工機(jī)械特性、電樞回路外串電阻的人工機(jī)械特性 當(dāng) ， 時(shí)，電樞回路的總電阻為 （即電樞回路的外串電阻為 ）時(shí)，利用類似于式（2-44）的推導(dǎo)，得他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人工機(jī)械特性為： NUU 1fNfIIRRRaemNTeaNeNTCCRRCUn2）（2-46）上式可用圖2.39所示曲線表示之。R圖2.39 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞回路串電阻時(shí)的人工機(jī)械特性B、改變外加電樞電壓的人工機(jī)械特性、改變外加電樞電壓的人工機(jī)械特

15、性當(dāng) ， 時(shí)，僅改變電樞電壓時(shí)的人工機(jī)械特性由下式給出： fNfII0RemNTeaNeTCCRCUn21（2-47）式（2-47）可用圖2.40所示的曲線表示之。(1) 在不同的R下，n0不變；(2) 斜率絕對(duì)值隨R增大而增大;(3) 所有人為特性均在固有特性之下;(4) 調(diào)速只能在固有特性之下進(jìn)行。特點(diǎn)：圖2.40 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)改變電樞電壓的人工機(jī)械特性C、弱磁時(shí)的人工機(jī)械特性、弱磁時(shí)的人工機(jī)械特性當(dāng) ， 時(shí)，僅改變勵(lì)磁時(shí)的人工機(jī)械特性為： NUU 10RemTeaeNTCCRCUn2（2-48） 為了方便于起見，先繪出弱磁時(shí)的轉(zhuǎn)速特性 ，然后在再繪出相應(yīng)的人工機(jī)械特性。)(aIfn (

16、1)斜率不變，與固有機(jī)械特性相同，各條人為特性互相平行；(2)理想空載轉(zhuǎn)速n0與U成正比;(3)所有人為特性均在固有特性之下。特點(diǎn)：注意：注意：實(shí)際上只能降壓，而不能升壓，以免損壞電動(dòng)機(jī)。于是有：aeaeNICRCUn（2-49）根據(jù)上式，繪出弱磁條件下的轉(zhuǎn)速特性如圖2.41a所示。圖中， 為起動(dòng)電流（對(duì)應(yīng)于 ）。又根據(jù) ，得弱磁條件下的人工機(jī)械特性如圖2.41b所示。 stTstICTaNstRUI/0n(a) 轉(zhuǎn)速特性 (b) 機(jī)械特性圖2.41 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁時(shí)的人工機(jī)械特性(1)磁通減弱會(huì)使n0升高，因n0與磁通成反比；(2)磁通減弱會(huì)使斜率大，因與磁通的平方成反比；(3)人為機(jī)械

17、特性是一組直線，它們既不平行也非放射狀。磁通減弱時(shí)特性上移而且變軟。(4)在有效負(fù)載范圍內(nèi)，人為機(jī)械特性在固有特性之上。(5)對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，弱磁后，速度升高同時(shí)電流相應(yīng)也增大 。特點(diǎn)：弱磁調(diào)速一般不單獨(dú)使用，往往同降壓調(diào)速配合使用，可使調(diào)速范圍變寬。注意：注意：磁通不可太小，否則理想空載轉(zhuǎn)速太高，電動(dòng)機(jī)的 換向能力和機(jī)械強(qiáng)度承受不了。D、機(jī)械特性的人工繪制、機(jī)械特性的人工繪制根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)，便可以繪制他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。具體方法是：（1）求出理想空載點(diǎn) ；（2）求出額定運(yùn)行點(diǎn) 。通過上述兩點(diǎn)繪制直線即可獲得固有機(jī)械特性。)0 ,(0n),(NNTn2)()3221(NNNNaIPIUR

18、對(duì)于理想空載轉(zhuǎn)速： ，其中，NeNCUn0NNaNNNNenIRUnEC00(0.90 0.97)NNEU其中小容量電機(jī)取小系數(shù)，大數(shù)，大容量電機(jī)取大系數(shù)。容量電機(jī)取大系數(shù)。若Ra未給出，如何求Ra?若Ra未給出，可用估算法或伏安法求取對(duì)于額定運(yùn)行點(diǎn)處的額定轉(zhuǎn)矩，可由下式給出：NeNNTNCICT55. 9同樣的方法可求出控制參數(shù)改變后的人工機(jī)械特性。伏安法VAUIRc測(cè)量時(shí)，在I=(0.51.2)IN中取幾點(diǎn)，讀取電壓表和電流表的數(shù)值，計(jì)算Rai（i=1、2、N），最后取平均值，得11NaaiiRRN他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，降低電機(jī)端電壓，其穩(wěn)態(tài)下的電樞電流大小如何變化？感應(yīng)電勢(shì)、

19、電機(jī)的轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸出功率、銅耗、鐵耗、機(jī)械損耗如何變化？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，增大電樞回路串接電阻時(shí)，其穩(wěn)態(tài)下的電樞電流大小如何變化？感應(yīng)電勢(shì)、電機(jī)的轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸出功率、銅耗、鐵耗、機(jī)械損耗如何變化？若降低電機(jī)端電壓，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的輸入功率P1=UIa要減小，Ea=U-IaRa要減小，從而n要減小，輸出功率P2=T減小，鐵耗減?。ㄒ蜣D(zhuǎn)速變化使鐵心中磁通的交變頻率改變），機(jī)械損耗減小（因速度變化）。而電樞回路的銅耗不變2aCuaapI R增大電樞回路串接電阻，電樞電流不變，感應(yīng)電勢(shì)減小、電機(jī)轉(zhuǎn)速減小、輸出功率減小、 鐵耗pFe減小 、 機(jī)械損耗pmec減小、銅耗pcua增大

20、，輸入功率不變 一臺(tái)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)原在某一狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，現(xiàn)設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大，試分析電動(dòng)機(jī)將發(fā)生怎樣的過渡過程，并將最后穩(wěn)定的Ia、n、Ea和Tem的數(shù)值與原值進(jìn)行比較。 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)Tem=T0+T2，當(dāng)T2增大時(shí)TemT0+T2，從而使轉(zhuǎn)速n下降,Ea下降而端電壓不變，所以Ia增加，Tem=CT Ia也上升,這個(gè)過程一直持續(xù)到新的平衡Tem=T0+T2為止，電動(dòng)機(jī)在新的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。與原值相比，Ia增大、n減小、E減小、Tem增大。 2.9.1 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性圖2.43 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的接線圖 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電路接線如圖2.43 所示，其特點(diǎn)是： 。機(jī)械特性的表達(dá)式如他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)

21、基本相同，即： 1IIIsaemTesaeNTCCRRCUn2當(dāng)負(fù)載較輕、磁路未飽和時(shí)，由式（2-18）得： 。于是： ffIK2aTaffTaTemICIIKCICT（2-54）則機(jī)械特性變?yōu)椋?esaemfesaafeemTesaeCRRTKUKCRRIKCUTCCRRCUn1121)(（2-56）根據(jù)式（2-56）并結(jié)合上述結(jié)論，得串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線如圖2.44所示。 圖2.44 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性值得一提的是：當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，由式（2-56）可見，隨著 ，轉(zhuǎn)速 。 0emTn結(jié)論：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)不允許輕載或空載運(yùn)行結(jié)論：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)不允許輕載或空載運(yùn)行。 當(dāng)負(fù)載較重

22、、磁路飽和時(shí)， 近似不變。此時(shí)，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加線性下降。2.9.1 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人工機(jī)械特性通過改變下列控制參數(shù)和控制量便可獲得各種情況下的人工機(jī)械特性： 電樞回路串電阻；電樞回路串電阻； 降低電源電壓；降低電源電壓； 在串勵(lì)繞組兩端并聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)弱磁；在串勵(lì)繞組兩端并聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)弱磁； 在電樞兩端并聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)增磁；在電樞兩端并聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)增磁；下圖給出了各種情況下串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人工機(jī)械特性。圖2.45 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人工機(jī)械特性。1-固有機(jī)械特性 2-電樞回路串電阻時(shí)的人工機(jī)械特性3-勵(lì)磁繞組并聯(lián)電阻時(shí)的人工機(jī)械特性 4-電樞回路并聯(lián)電阻時(shí)的人工機(jī)械特性 圖2.46 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的接線

23、圖 積復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性介于并勵(lì)（或他勵(lì)）和串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)之間，如圖2.47所示。為便于比較，圖2.47還同時(shí)繪出了并勵(lì)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。圖2.47 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1并勵(lì) 2串勵(lì) 3復(fù)勵(lì)定義定義: 換向換向是指：電樞元件在經(jīng)過電刷前后其中的電流方向的改變。 換向過程如圖圖2.48所示。圖2.48 電樞繞組元件的換向過程示意圖aiiaii 元件從開始換向到換向終了所經(jīng)歷的時(shí)間，稱為換向周期。換向周期通常只有千分之幾秒。直流電機(jī)在運(yùn)行中，電樞繞組每個(gè)元件在經(jīng)過電刷時(shí)都要經(jīng)歷換向過程。換向問題很復(fù)雜，換向不良會(huì)在電刷與換向片之間產(chǎn)生火花。當(dāng)火花大到一定程度，可能損壞電刷和換

24、向器表面，使電機(jī)不能正常工作。 產(chǎn)生火花的原因很多，除了電磁原因外，還有機(jī)械的原因。此外換向過程還伴隨著電化學(xué)和電熱學(xué)等現(xiàn)象。理想的換向被稱為線性（或直線）換向線性（或直線）換向，如圖2.49所示。但由于電磁和機(jī)械等方面的原因，實(shí)際直流電機(jī)很難達(dá)到線性換向。換向不良會(huì)會(huì)帶來換向問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電位差火花電位差火花，甚至環(huán)火環(huán)火。圖2.49 理想換向時(shí)電樞元件中的電流波形改善換向一般采用以下方法：改善換向一般采用以下方法：選擇合適的電刷，增加換向片與電刷之間的接觸電阻裝設(shè)換向磁極位于幾何中性線處裝換向磁極。換向繞組與電樞繞組串聯(lián)，在換向元件處產(chǎn)生換向磁動(dòng)勢(shì)抵消電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)大型直流電機(jī)在主磁極極靴內(nèi)安裝補(bǔ)償繞組補(bǔ)償繞組與電樞繞組串聯(lián)，產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)抵消電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)圖2.50 直流發(fā)電機(jī)換向極的接線與極性圖2.51 直流電機(jī)的補(bǔ)償繞組 顯然，對(duì)于發(fā)電機(jī)，沿電樞旋轉(zhuǎn)方向，換向極極性與下一個(gè)主極的極性相同；顯然，對(duì)于發(fā)電機(jī)，沿電樞旋轉(zhuǎn)方向，換向極極性與下一個(gè)主極的極性相同；而對(duì)電動(dòng)機(jī)則相反。而對(duì)電動(dòng)機(jī)則相反。 環(huán)火環(huán)火: :因某些換向片的片間電壓過高而發(fā)生所謂電位