励磁绕组与电枢绕组串联连接,由外部 串电源一起供电,励磁电流的大小与电枢 励两端电压或电枢电流的大小有关。 机 励磁绕组分为两部分,一部分与电枢绕 复组并联连接,另一部分与电枢绕组并联 励连接,励磁电流的大小与电枢两端电压 电或电枢电流的大小有关。 机 3.2直流他励电动机的机械特性 机械特性的一般形式 电动机的机械特性指的是电动机轴上的转速与输出电磁转矩之间的函数关系。 不同励磁方式的电动机,其运行特性也不尽相同,下面主要介绍在调速系统中应用的较 广泛的他励电动机的机械特性 如图3.5所示为直流他励电动机的原理电路图。 la 图3.5他励电动机的原理电路 图中:左边电路部分为电枢回路,右边部为励磁回路。电枢回路的电压平衡方程式为 U=E+laRa 式中:U—外加电枢电压(V) E——感应电动势(V) la—电枢电流(A);
串 励 电 动 机 励磁绕组与电枢绕组串联连接，由外部 电源一起供电，励磁电流的大小与电枢 两端电压或电枢电流的大小有关。 复 励 电 动 机 励磁绕组分为两部分，一部分与电枢绕 组并联连接，另一部分与电枢绕组并联 连接，励磁电流的大小与电枢两端电压 或电枢电流的大小有关。 3．2 直流他励电动机的机械特性 一、 机械特性的一般形式 电动机的机械特性指的是电动机轴上的转速与输出电磁转矩之间的函数关系。 不同励磁方式的电动机，其运行特性也不尽相同，下面主要介绍在调速系统中应用的较 广泛的他励电动机的机械特性。 如图 3.5 所示为直流他励电动机的原理电路图。 图 3.5 他励电动机的原理电路 图中：左边电路部分为电枢回路，右边部为励磁回路。电枢回路的电压平衡方程式为： aRa U = E + I 式中: U ——外加电枢电压（V）； E ——感应电动势（V）； aI ——电枢电流（A）；
Ra—电枢回路内阻(9) ∵:E=Kcn和T=Kma ∴U=kn+laRa U Ra 转速特性 Keo Ke Ra 机械特性 KdKKΦ 由他励电动机的特性可知:励磁电流l的大小与电枢电流la的大小无关,它的大小只 取决于Rr和Ur的大小,当R和U一定时,I=Ur/Rt为定值,即磁通Φ为定值,对 应的机械特性如图36所示: + 图36他励直流电动机的机械特性图 1.理想空载转速: 当T=0时的转速称为理想空载转速,用m表示。根据机械特性可知: Kg 实际上,电动机总存在空载制动转矩,靠电动机本身的作用是不可能使其转速上升到ho 的,“理想”的含义就在这里 转速降落△n
Ra ——电枢回路内阻（Ω） ∵ E = KeΦn 和 m a T = K ΦI ∴ e a Ra U = K Φn + I 即： a a e I K Φ R K Φ U n e = − ……转速特性 T K K R K U n 2 e m a e Φ − Φ = ……机械特性 由他励电动机的特性可知：励磁电流 f I 的大小与电枢电流 a I 的大小无关，它的大小只 取决于 Rf 和Uf 的大小，当 Rf 和Uf 一定时， f Uf Rf I = 为定值，即磁通Φ 为定值，对 应的机械特性如图 3.6 所示： 图 3.6 他励直流电动机的机械特性图 1． 理想空载转速： 当T = 0 时的转速称为理想空载转速，用 n0表示。根据机械特性可知： Φ = e 0 K U n 实际上，电动机总存在空载制动转矩，靠电动机本身的作用是不可能使其转速上升到 n0 的，“理想”的含义就在这里。 2． 转速降落 ∆n
Ra Kek 3.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度的概念,记作β,其定义为 dT△T B 100% dn△n 即转矩变化dT与所引起的转速变化dn的比值,称为机械特性的硬度,根据β值的不 同,可将电动机机械特性分为三类。 类别 B值 例 绝对硬特性 B 如交流同步电动机的机械特性。 硬特性 B>10如直流他励电动机的机械特性,交流异步电动机机械特性 的上半部。 软特性 B<10 如直流串励电动机和直流复励电动机的机械特性 在生产实际中,应根据生产机械和工艺过程的具体要求来决定选用何种机械特性的电动 机。例如,一般金属切削机床、连续式冷轧机、造纸机等需选用硬特性的电动机;而对起重 机、电车等则需选用软特性的电动机 、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(额定电压UN和额定磁通) 下和电枢电路内不外接任何电阻时的n=f()。即n=0NRT是 条直线 直流他励电动机固有机械特性曲线可根据电动机的铭牌数据求出(0,m0)和 (7N,nN)来确定。 直流电动机铭牌上通常给出额定功率f、额定电压UN、额定电流ⅠN和额定转速 nN等参数。固有机械特性的计算步骤如下
T K K R n n n 2 e m a ∆ 0 Φ = − = 3． 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度的概念，记作 β ，其定义为： 100% ∆ ∆ d d = = × n T n T β 即转矩变化dT 与所引起的转速变化dn 的比值，称为机械特性的硬度，根据 β 值的不 同，可将电动机机械特性分为三类。 类 别 β 值 举 例 绝对硬特性 β → ∞ 如交流同步电动机的机械特性。 硬特性 β >10 如直流他励电动机的机械特性，交流异步电动机机械特性 的上半部。 软特性 β <10 如直流串励电动机和直流复励电动机的机械特性 在生产实际中，应根据生产机械和工艺过程的具体要求来决定选用何种机械特性的电动 机。例如，一般金属切削机床、连续式冷轧机、造纸机等需选用硬特性的电动机；而对起重 机、电车等则需选用软特性的电动机。 二、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（额定电压U N 和额定磁通Φ N ） 下和电枢电路内不外接任何电阻时的 n = f (T) 。即: T K K R K U n e m 2 N a e N N Φ Φ = − 是一 条直线。 直流他励电动机固有机械特性曲线可根据电动机的铭牌数据求出 (0 ) ，n0 和 （TN，nN ) 来确定。 直流电动机铭牌上通常给出额定功率 PN 、额定电压U N 、额定电流 I N 和额定转速 nN 等参数。固有机械特性的计算步骤如下
(1)估算电枢电阻Ra 依据:电动机在额定负载下的铜耗R2约占总损耗∑△的50%~75% ∑AR=输入功率一输出功率 FUNIN-PN UNIN-IN 尽R3=(0.5~0.751-nN)N PN 式中:nN=UN1N 是额定运行条件下电动机的效率,又因la=N,故得 R=(05~07501-X)N (2)求ke④ 额定运行条件下的反电势为: eN=KenN =UN-INRa 故 K④ UN-INRO (3)求理想空载转速 得(0,n0) K④ (4)求额定转矩: PN. PN 得(7N,nN) 根据(0,m0),(TN,nN)两点,就可作出他励直流电动机的近似机械特性曲线 n=f(T)。 前面讨论的是直流他励电动机正转时的机械特性,她在T-n直角坐标平面上的第 象限内。实际上电动机既可正转,也可反转。不难分析,电动机反转时的机械特性应在T-n 直角坐标平面上的第三象限内。他励直流电动机正反转时的固有机械特性如图3.7所示
（1） 估算电枢电阻 Ra 依据：电动机在额定负载下的铜耗 a 2 I N R 约占总损耗 ∑ ∆PN 的 50%～75%。 a N N N 2 N N N N N N N N N N N N N (0.5 ~ 0.75)(1 ) (1 ) I R U I U I U I U I U I P P η η η ∆ ∴ = − − − − ∑ ＝ ＝ ＝ Q ＝输入功率－输出功率 式中： N N N N U I P η = 是额定运行条件下电动机的效率，又因 I a＝I N ，故得 N N N N N a (0.5 ~ 0.75)(1 ) I U U I P R = − (2)求 KeΦ 额定运行条件下的反电势为： N e N N N Ra E = K Φn = U − I 故 N N N a e n U I R K − Φ = (3)求理想空载转速: eΦ N 0 K U n = 得(0 ) ，n0 (4) 求额定转矩: n P P T N N N = = 9.55 ϖ 得(TN，nN ) 根据 (0 ) ，n0 ， (TN，nN ) 两点，就可作出他励直流电动机的近似机械特性曲线 n = f (T) 。 前面讨论的是直流他励电动机正转时的机械特性，她在T − n 直角坐标平面上的第一 象限内。实际上电动机既可正转，也可反转。不难分析，电动机反转时的机械特性应在T − n 直角坐标平面上的第三象限内。他励直流电动机正反转时的固有机械特性如图 3.7 所示：
正转 T-7 图3.7直流他励电动机正反转时的固有机械特性 三、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U和励磁磁通Φ的大小以及电枢回 路串接附加电阻R3d所得到的机械特性 1.电枢回路中串接附加电阻时的人为特性U=UN,中=小N 电枢回路串接电阻后的原理电路图如图3.8(a)所示 MIE U Rall rulz Radisradxsrass O (a)电路图 (b)机械特性 图38电枢回路串接附加电阻的他励电动机 当电枢回路中串接附加电阻Rad后,电枢回路的电压平衡方程式为 UN =EN +IN(Ra rad) 得到的人为机械特性方程式为
图 3.7 直流他励电动机正反转时的固有机械特性 三、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U 和励磁磁通Φ 的大小以及电枢回 路串接附加电阻 Rad 所得到的机械特性。 1. 电枢回路中串接附加电阻时的人为特性(U = U N，Φ =Φ N ) 电枢回路串接电阻后的原理电路图如图 3.8（a）所示。 （a）电路图 （b）机械特性 图 3.8 电枢回路串接附加电阻的他励电动机 当电枢回路中串接附加电阻 Rad 后，电枢回路的电压平衡方程式为： ( ) N N N Ra Rad U = E + I + 得到的人为机械特性方程式为：