直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

1、32 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 一、機(jī)械特性的一般形式一、機(jī)械特性的一般形式 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性指的是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性指的是轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 不同勵(lì)磁方式的電動(dòng)機(jī)，其運(yùn)行特性也不盡相同，下面主要介不同勵(lì)磁方式的電動(dòng)機(jī)，其運(yùn)行特性也不盡相同，下面主要介紹在調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用的較廣泛的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。紹在調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用的較廣泛的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 如圖所示為直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的原理電路圖。如圖所示為直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的原理電路圖。 aaRIEU 式中式中: U外加電樞電壓（外加電樞電壓（V）；）； E感應(yīng)電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)（V）；）；aI電樞電流

2、（電樞電流（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(lì)磁回路部分勵(lì)磁回路部分、nKE e am IKT aae RInKU 即：即： aeaeIKRKUn 轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性TKKRKUn2meae 機(jī)械特性機(jī)械特性 由他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性可知：由他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性可知：勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流If的大小與電樞電流的大小與電樞電流 Ia的大小無關(guān)，它的大小只取決的大小無關(guān)，它的大小只取決于于 Rf、 Uf的大小，當(dāng)?shù)拇笮?，?dāng) Rf、 Uf的的大小一定時(shí)大小一定時(shí), If為定值，即磁通為定值，即磁通 為定值。為定值。對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性如圖所示：對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性如圖所示： 注意這里的注意這

3、里的T是電磁轉(zhuǎn)矩是電磁轉(zhuǎn)矩1. 理想空載轉(zhuǎn)速：理想空載轉(zhuǎn)速： T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)速，用速，用n0表示。表示。 根據(jù)機(jī)械特性可知：根據(jù)機(jī)械特性可知： e0KUn 2. 轉(zhuǎn)速降落轉(zhuǎn)速降落 TKKRnn2mea0 3. 機(jī)械特性硬度機(jī)械特性硬度 為了衡量機(jī)械特性的平直程度，引進(jìn)一個(gè)機(jī)械特性硬度的概念，為了衡量機(jī)械特性的平直程度，引進(jìn)一個(gè)機(jī)械特性硬度的概念，其定義為：其定義為： %100dd nTnT 理想空載點(diǎn)理想空載點(diǎn) 即轉(zhuǎn)矩變化與所引起的轉(zhuǎn)速即轉(zhuǎn)矩變化與所引起的轉(zhuǎn)速變化的比值，稱為機(jī)械特性的硬變化的比值，稱為機(jī)械特性的硬度。度。 根據(jù)根據(jù) 值的不同，可將電值的不同

4、，可將電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性分為三類。動(dòng)機(jī)機(jī)械特性分為三類。 （1）絕對(duì)硬特性）絕對(duì)硬特性 （2）硬特性）硬特性 10 （3）軟特性）軟特性 10 %100dd nTnT 二、固有機(jī)械特性二、固有機(jī)械特性 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性指的是在額定條件（額定電壓直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性指的是在額定條件（額定電壓UN和額定磁通和額定磁通 N )下和電樞電路內(nèi)不外接任何電阻時(shí)的下和電樞電路內(nèi)不外接任何電阻時(shí)的 n=f(T) 即即: TKKRKUn2NmeaNeN 是一條直線。是一條直線。 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性曲線可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)求直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性曲線可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)求出出(0

5、,n0 )和和(TN, nN)即可繪出固有的機(jī)械特性。即可繪出固有的機(jī)械特性。 通常直流電動(dòng)機(jī)銘牌上給出額定功率通常直流電動(dòng)機(jī)銘牌上給出額定功率PN 、額定電壓、額定電壓 UN 、額、額定電流定電流IN和額定轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速 nN。 固有機(jī)械特性的計(jì)算步驟如下。固有機(jī)械特性的計(jì)算步驟如下。 (1) 估算電樞電阻估算電樞電阻Ra 依據(jù)：電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的銅耗依據(jù)：電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的銅耗Ia2Ra約占總損耗約占總損耗 PN的的50%75%。NNIURIIUIUIUPIUP)1)(75. 05 . 0()1(Na2aNNNNNNNNNNNN 輸輸入入功功率率輸輸出出功功率率式中：式中： NNNNI

6、UP 是額定運(yùn)行條件下電動(dòng)機(jī)的效率，且此時(shí)是額定運(yùn)行條件下電動(dòng)機(jī)的效率，且此時(shí) NaII 故得故得 NNNNNa)1)(75. 05 . 0(IUIUPR (2) 求求 Ne K 額定運(yùn)行條件下的反電勢(shì)為：額定運(yùn)行條件下的反電勢(shì)為： aNNNe RIUnKEN 故故 NaNNNenRIUK (3) 求理想空載轉(zhuǎn)速求理想空載轉(zhuǎn)速: NeN0 KUn 得得 00 n, (4) 求額定轉(zhuǎn)矩求額定轉(zhuǎn)矩: NNNNN55. 9nPPT 得得 NN,nT根據(jù)根據(jù) 、00 n, NN,nT兩點(diǎn)，就可作出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)近似是機(jī)械特性曲線兩點(diǎn)，就可作出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)近似是機(jī)械特性曲線 。Tfn 注意這只是近似的

7、，因注意這只是近似的，因?yàn)闉門=KtINTN三、人為機(jī)械特性三、人為機(jī)械特性 人為機(jī)械特性是指人為地改變電動(dòng)機(jī)電樞外加電壓人為機(jī)械特性是指人為地改變電動(dòng)機(jī)電樞外加電壓U和勵(lì)磁磁和勵(lì)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Rad所得到的機(jī)械特性。所得到的機(jī)械特性。 1. 電樞回路中串接附加電阻時(shí)的人為特性電樞回路中串接附加電阻時(shí)的人為特性 NN, UU電壓平衡方程式為：電壓平衡方程式為： )(adaaNRRIEU 得到的人為機(jī)械特性方程式為：得到的人為機(jī)械特性方程式為： TKKRRKUn2NmeadaNeN TKKRKUn2NmeaNeN 把把TKKRRKUn2Nme

8、adaNeN 與與 特性變軟特性變軟空載速度不變；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，轉(zhuǎn)速降落增加；2. 改變電樞電壓改變電樞電壓U時(shí)的人為特性時(shí)的人為特性 0,adN R 由于電動(dòng)機(jī)電樞繞組絕緣由于電動(dòng)機(jī)電樞繞組絕緣耐壓強(qiáng)度的限制，電樞電壓只耐壓強(qiáng)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。TKKRKUn2NmeaNeN 把把TKKRKUn2NmeaNe 與與空載速度隨著空載速度隨著U的減小而減??；的減小而減小；轉(zhuǎn)速降落不變；轉(zhuǎn)速降落不變； 特性硬度

9、不變特性硬度不變 3改變磁通改變磁通 時(shí)的人為特性時(shí)的人為特性 0,adN RUU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。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；TKKRKUn2NmeaNeN 把把TKKRKUn2meaeN 與與 特性變軟特性變軟由于勵(lì)磁線圈發(fā)熱和電動(dòng)機(jī)磁飽和的限制，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流由于勵(lì)磁線圈發(fā)熱和電動(dòng)機(jī)磁飽和的限制，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和它對(duì)應(yīng)的磁通只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；和它對(duì)應(yīng)的磁通只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)； 當(dāng)磁通過分削弱后：當(dāng)磁通過分削弱后： （2）當(dāng)）當(dāng) 0時(shí)，從理論上說，空載時(shí)電動(dòng)機(jī)速度趨近時(shí)，從理論上說，空載時(shí)電動(dòng)機(jī)速度趨近 ，通常，通常稱為稱為“飛車飛車”； 當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)，電樞電流為電樞電流為Ist ，長時(shí)間的大電流會(huì)燒壞電樞繞組。，長時(shí)間的大電流會(huì)燒壞電樞繞組。 因此，直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前必須先加勵(lì)磁電流，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程因此，直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前必須先加勵(lì)磁電流，在運(yùn)轉(zhuǎn)