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1、在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么33直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性 3.3.1他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性 电动机的机械特性指的是电动机的机械特性指的是转速转速与与电磁转矩电磁转矩之间的关系。之间的关系。不不同同励励磁磁方方式式的的电电动动机机，其其运运行行特特性性也也不不尽尽相相同同，下下面面主主要要介介绍绍在在调调速速系系统统中中应应用用的的较较广广泛泛的的他他励励电电动动机机的的机机械特性。械特性。直流他励电动机的原理电路图直流他励电动机的原理电路图:电枢回路部分电枢回路部分励磁回路部分
2、励磁回路部分在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么34直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性 一、启动特性一、启动特性 电动机的启动就是给电动机通电，使电动机转子转动电动机的启动就是给电动机通电，使电动机转子转动起来，达到要求转速的这一过程。起来，达到要求转速的这一过程。对直流电动机而言，在启动时对直流电动机而言，在启动时n=0,E=0,而而Ra一般很一般很小。当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电小。当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流为：流为：启启动动电电流流很很大大，一一般般情情况况下下能能达
3、达到到其其额额定定电电流流的的（1020）倍。）倍。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 （1）对电动机本身的影响：对电动机本身的影响：使电动机在换向过程中产生危险的火花，烧坏换向器；使电动机在换向过程中产生危险的火花，烧坏换向器；过大的电枢电流产生过大的电磁力，可能引起绕组的损过大的电枢电流产生过大的电磁力，可能引起绕组的损坏。坏。（2）对机械系统的影响：对机械系统的影响：与启动电流成正比的启动转矩使运动系统的动态转矩与启动电流成正比的启动转矩使运动系统的动态转矩很大，过大的动态转矩会在机械系统和传动机构中产生过很大，过大的
4、动态转矩会在机械系统和传动机构中产生过大的转矩冲击，使机械传动部件损坏。大的转矩冲击，使机械传动部件损坏。（3）对供电电网的影响：）对供电电网的影响：过过大大的的启启动动电电流流将将使使保保护护装装置置动动作作，切切断断电电源源造造成成事事故，或者引起电网电压的下降，影响其他负载的正常运行。故，或者引起电网电压的下降，影响其他负载的正常运行。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么二、启动方法二、启动方法 限限制制直直流流电电动动机机的的启启动动电电流流，一一般般有有降降压压启启动动和和电电枢回路串电阻启动枢回路串电阻启动两种方式
5、。两种方式。1.电枢回路串电阻启动：电枢回路串电阻启动：启动时，电枢回路串接电阻启动时，电枢回路串接电阻Rst，此时，此时Ist=UN/(Ra+Rst)将受限制。随着转速的升高，再逐步切除外加电阻直到全将受限制。随着转速的升高，再逐步切除外加电阻直到全部切除，电动机达到所要求的转速。部切除，电动机达到所要求的转速。2.降压启动：降压启动：所谓降压启动即在启动时，降低供电电源电压，随着所谓降压启动即在启动时，降低供电电源电压，随着转速的升高，电动势随之增大，再逐步提高供电电压，最转速的升高，电动势随之增大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压时，电动机达到所要求的转速。后达到额定电压时，电动机达
6、到所要求的转速。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 电枢回路串电阻启动时电枢电路和启动特性：电枢回路串电阻启动时电枢电路和启动特性：曲曲线线1为为电电动动机机电电枢枢回回路路串串接接启启动动电电阻阻时时的的机机械械特特性，曲线性，曲线2为电动机的固有机械特性。为电动机的固有机械特性。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 电电枢枢回回路路接接入入电电网网时时，KM断断开开，电电动动机机工工作作在在特特性性曲曲线线1上上，在在动动态态转转矩矩的的作作用用下下，电
7、电动动机机速速度度上上升升。当当速速度度上上升升到到a点点时时，KM闭闭合合，电电动动机机的的机机械械特特性性变变为为曲曲线线2。由由于于在在切切换换电电阻阻的的瞬瞬间间，机机械械惯惯性性的的作作用用使使电电动动机机的的转转速速不不能能突突变变，在在此此瞬瞬间间速速度度维维持持不不变变，即即电电动动机机的的工工作作点点从从a点点切切换换到到b点点，在在动动态态转转矩矩的的作作用用下下，电电动动机机的的速速度度继继续续上升直到稳定点上升直到稳定点c。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 从从图图中中不不难难看看出出：当当电电动动
8、机机的的工工作作点点从从a点点切切换换到到b点点时时，冲冲击击电电流流仍仍很很大大，为为了了解解决决这这种种现现象象，通通常常采采用用逐逐级级切除启动电阻切除启动电阻的方法来实现。的方法来实现。通常最大转矩通常最大转矩T1=（1.62）TN；切换转矩；切换转矩T2=(1.11.2)TN 。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 (1)电枢接入电网时，电枢接入电网时，KM1、KM2和和KM3均断开，电均断开，电枢回路串接外加电阻枢回路串接外加电阻Rad3=R1+R2+R3，此时，电动机工作，此时，电动机工作在特性曲线在特性曲线a，
9、在转矩，在转矩 T1的作用下，转速沿曲线的作用下，转速沿曲线a上升；上升；在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 (2)当速度上升使工作点到达当速度上升使工作点到达2时，时，KM1闭合，即切除闭合，即切除电阻电阻R3，此时电枢回路串外加电阻，此时电枢回路串外加电阻Rad2=R1+R2，电动机的，电动机的机械特性变为曲线机械特性变为曲线b。由于机械惯性的作用，电动机的转。由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，工作点由速不能突变，工作点由2切换到切换到3，速度又沿着曲线，速度又沿着曲线b继续继续上升；上升；在日常生活中，随处都可
10、以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 (3)当速度上升使工作点到达当速度上升使工作点到达4时，时，KM1、KM2同时闭同时闭合，即切除电阻合，即切除电阻 R2、R3，此时电枢回路串外加电阻此时电枢回路串外加电阻 Rad1=R1，电动机的机械特性变为曲线，电动机的机械特性变为曲线c。由于机械惯性的。由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，工作点由作用，电动机的转速不能突变，工作点由4切换到切换到5，速度，速度又沿着曲线又沿着曲线c继续上升；继续上升；在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了
11、什么 (4)当速度上升使工作点到达当速度上升使工作点到达6时，时，KM1、KM2、KM3同时闭合，即切除电阻同时闭合，即切除电阻R1、R2、R3，此时电枢回路，此时电枢回路无外加电阻，电动机的机械特性变为固有特性曲线无外加电阻，电动机的机械特性变为固有特性曲线d，由，由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，工作点由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，工作点由6切换到切换到7，速度又沿着曲线，速度又沿着曲线d继续上升直到稳定工作点继续上升直到稳定工作点8。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么降压起动：降压起动：当直流电源电
12、压可调时，可采用降压方法起动。当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。升速。降压起动需专用电源，设降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此得起动过程能量损
13、耗小，因此得到广泛应用。到广泛应用。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 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）；）；Ia电枢电流（电枢电流（A）；）；Ra电枢回路内阻（电枢回路内阻（）直流电动机电压平衡方程式：直流电动机电压平衡方程式：在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 可得出：可得出：转速特性：转速特性：机械特性：机械特性：在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点
14、算不了什么1.理想空载转速：理想空载转速：T=0时的转速称为理想空时的转速称为理想空载转速，用载转速，用n0表示。表示。2.转速降：转速降：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：度的概念，其定义为：理想空载点理想空载点在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 即转矩变化与所引起的即转矩变化与所引起的转速变化的比值，称为机械转速变化的比值，称为机械特性的硬度。特性的硬度。根据根据 值的不同，可将值的不同，可将电动机机械特性分为三类。
15、电动机机械特性分为三类。（1）绝对硬特性）绝对硬特性 如同步电动机机械特性；如同步电动机机械特性；（2）硬特性）硬特性 10 如他励直流电动机机械特性；如他励直流电动机机械特性；（3）软特性）软特性 10 如串励如串励直流电动机机械特性。直流电动机机械特性。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么一、固有机械特性一、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（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下和电枢电路内不外接任何电阻时的电阻时的n
16、=f(T)直流电动机固有机械特性曲线可根据电动机的铭牌数直流电动机固有机械特性曲线可根据电动机的铭牌数据求出据求出(0、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。固有机械特性的绘制固有机械特性的绘制：已知已知PN、UN、IN和和nN，可求出两点，可求出两点:理想空载点理想空载点(T=0 0，n=n0)和和 额定运行点额定运行点(T=TN，n=nN)。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么具体步骤：具体步骤：（1 1）估算）估算Ra：（2 2）计算）计算keN：（3 3）计算理想空载点：）计算理想空载
17、点：（4 4）计算额定工作点：）计算额定工作点：在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么求出两点，就可作出他励直流电动机固有机械特性曲线。求出两点，就可作出他励直流电动机固有机械特性曲线。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么二、人为机械特性二、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和励磁磁通和励磁磁通 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所得所得到的机械特性。到的机
18、械特性。1.电枢回路中串接电阻时的人为特性：（电枢回路中串接电阻时的人为特性：（U=UN,=N)电枢回路部分电枢回路部分励磁回路部分励磁回路部分TTLnRan0nNa0bcn1Ra+Rad未串电未串电阻时的阻时的工作点工作点串电阻串电阻后后,工作工作点由点由abc在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么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：（=N,Rad=0)0)由由于于电电动动机机电电枢枢绕绕组组绝绝缘缘耐耐压压强强度度的的限限制制，电电枢枢电电压压只只允允许许在在其其额额定定值值以以下下调调节节，所所以以
19、，不不同同值值的的人人为为特特性性曲曲线线均在固有特性曲线之下。均在固有特性曲线之下。理想空载转速降低，理想空载转速降低，特性硬度不变。特性硬度不变。降压瞬间降压瞬间工作点工作点TTLabc调压前工调压前工作点作点稳定后工稳定后工作点作点在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 3改变磁通改变磁通 时的人为特性：（时的人为特性：（U=UN,Rad=0)0)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；由于励磁线圈发由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的热和电动机磁饱和
20、的限制，电动机的励磁限制，电动机的励磁电流和它对应的磁通电流和它对应的磁通只能在低于其额定值只能在低于其额定值的范围内调节。的范围内调节。TTL调节磁场调节磁场前工作点前工作点减弱磁通后减弱磁通后的工作点的工作点0n在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 当磁通过分削弱后：当磁通过分削弱后：（1）如果负载转矩不变，将使电动机电流大大增加而严）如果负载转矩不变，将使电动机电流大大增加而严重过载；重过载；（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 ，通常称为，通常称为“飞车飞车”；因此，
21、直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，在因此，直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，在运转过程中，决不允许励磁电路断开或励磁电流为零，为运转过程中，决不允许励磁电路断开或励磁电流为零，为此，直流他励电动机在使用中，一般都设有此，直流他励电动机在使用中，一般都设有“失磁失磁”保护。保护。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么3.3.2串励和复励直流电动机的机械特性串励和复励直流电动机的机械特性一、串励电动机的机械特性：一、串励电动机的机械特性：是一个非线性的软特性，转是一个非线性的软特性，转速速n随随T的增大而迅速降低。的增大而迅速降低。它具有优良的起动性能。它具有优良的起动性能。二、复励电动机的机械特性：二、复励电动机的机械特性：机械特性介于并励和串励的机械特性介于并励和串励的之间。之间。1 串励串励2 复励复励3 他励他励