《電機(jī)技術(shù)應(yīng)用》課件 3.2.4 直流電機(jī)基本特性

直流電機(jī)的基本特性直流電機(jī)1、轉(zhuǎn)速特性：當(dāng)U=UN，If=IfN時(shí)，電樞電流Ia與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系曲線。忽略電樞反應(yīng)的去磁作用，轉(zhuǎn)速特性是一條略有下降的直線，如曲線①所示。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性1轉(zhuǎn)速表達(dá)式：

從圖中可以看出，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載電流變化不大，故稱為硬特性。其缺點(diǎn)是不能過(guò)載。

注意：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁回路不能斷開(kāi)。如果斷開(kāi)，Φ=Φ剩

，由于Φ剩很小，當(dāng)電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)，其轉(zhuǎn)速將急劇上升，出現(xiàn)“飛速”現(xiàn)象。當(dāng)電動(dòng)機(jī)重載時(shí)將停轉(zhuǎn)，兩種情況將給電動(dòng)機(jī)帶來(lái)很大危害。轉(zhuǎn)矩表達(dá)式：2、轉(zhuǎn)矩特性：當(dāng)U=UN，If=IfN時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩TM與電樞電流Ia之間的關(guān)系曲線。2考慮電樞反應(yīng)的去磁作用，轉(zhuǎn)矩上升的速度比電流上升的慢，當(dāng)Ia較大時(shí)，TM稍有降低，如曲線②所示。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性3、效率特性：U=UN，If=IfN時(shí)，效率η與電樞電流Ia之間的關(guān)系曲線,如曲線③所示。

時(shí)效率最大

空載損耗為不變損耗，不隨負(fù)載電流變化，當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)效率較低，輸入功率大部分消耗在空載損耗上；負(fù)載電流增大，效率也增大，輸入的功率大部分消耗在機(jī)械負(fù)載上；但當(dāng)負(fù)載電流增大到一定程度時(shí)銅損快速增大此時(shí)效率又變小，因此:3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性21①當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)，電機(jī)磁路不飽和，每極氣隙磁通與勵(lì)磁電流呈線性關(guān)系。其轉(zhuǎn)速特性如曲線①。轉(zhuǎn)速表達(dá)式：轉(zhuǎn)矩表達(dá)式：

③當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，磁路飽和，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性與他勵(lì)電動(dòng)機(jī)相同。②當(dāng)負(fù)載電流為零時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速趨于無(wú)窮大，所以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不宜輕載或空載運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩特性如曲線②。串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性12

β為機(jī)械特性的斜率T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)速，用n0表示。實(shí)際空載轉(zhuǎn)速：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性

當(dāng)U=UN，I=IfN時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩TM與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系曲線。我們可以推導(dǎo)出轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩TM之間的表達(dá)式。定義：(1)電樞串電阻時(shí)的人為特性：保持U=UN，Φ=ΦN不變,只在電樞回路中串入電阻Rad時(shí)的人為特性。

特點(diǎn)：1）空載轉(zhuǎn)速不變，斜率變大；2）隨著電阻的增大，轉(zhuǎn)速降落增加，特性變軟他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性(2）降低電樞電壓時(shí)的人為特性：保持R=Ra，Φ=ΦN不變，改變電樞電壓時(shí)的人為特性。

特點(diǎn)：1)空載轉(zhuǎn)速隨著U的減小而減小；2)電壓不同時(shí),曲線是一組平行線，轉(zhuǎn)速降落不變。由于電動(dòng)機(jī)電樞繞組絕緣耐壓強(qiáng)度的限制，電樞電壓只允許在額定值以下調(diào)節(jié)，所以不同值的人為特性曲線均在固有特性曲線之下。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性(3)減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性：保持保持U=UN，R=Ra不變，只改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻Rfj的人為特性。

特點(diǎn)：1）理想空載轉(zhuǎn)速隨磁通的減小而增大；2）轉(zhuǎn)速隨著磁通的改變而改變，斜率增大，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)磁電流和它對(duì)應(yīng)的磁通只能在低于額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性當(dāng)磁通過(guò)分削弱后：

1）如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，將使電動(dòng)機(jī)電流大大增加而嚴(yán)重過(guò)載；

2)當(dāng)磁通等于零時(shí)，理論上來(lái)說(shuō)空載時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將無(wú)窮大，通常稱為“飛車”；

3)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)，電樞電流很大，長(zhǎng)時(shí)間的大電流會(huì)燒壞電樞繞組。因此，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前必須先加勵(lì)磁電流，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中絕不允許勵(lì)磁電路斷開(kāi)或勵(lì)磁電流為零，為此直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一般都設(shè)有“失磁”保護(hù)。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性1、試?yán)脵C(jī)械特性公式，分析并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大燒毀電動(dòng)機(jī)的原因。2、名詞解釋（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的大小不隨電機(jī)轉(zhuǎn)速n變化而改變的負(fù)載。

（2）恒功率負(fù)載：電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，而負(fù)載從電動(dòng)機(jī)吸收的功率為恒定值。

（3）通風(fēng)機(jī)類負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，即TL=Kn2思考與練習(xí)3、請(qǐng)說(shuō)明電樞串接電阻時(shí)人為機(jī)械特性的特點(diǎn)？答：（1）理想空載轉(zhuǎn)速n0與固有特性時(shí)相同，且不隨串接電阻Rad的變化而變化；（2）電樞串接電阻Rad的變化，獲得不同斜率的射線族。

（3）隨著Rad的加大，特性的斜率β增加，轉(zhuǎn)速降落Δn加大，特性變軟，穩(wěn)定性變差。4、請(qǐng)說(shuō)明電源電壓改變時(shí)人為機(jī)械特性的特點(diǎn)答：（1）理想空載轉(zhuǎn)速n0發(fā)生變化，隨電源電壓的而降低。（2）由于Rad=0，特性斜率β不變，機(jī)械特性由一組平行線所組成。（3）特性斜率β不變，轉(zhuǎn)速降落Δn不變，因此其特性較串聯(lián)電阻時(shí)硬。5、請(qǐng)說(shuō)明改變主磁通Φ時(shí)人為機(jī)械特性的特點(diǎn)答：（1）理想空載轉(zhuǎn)速n0與磁通Φ成反比，即當(dāng)Φ下降時(shí)，n0上升。（2）不同的磁通Φ，所得機(jī)械特性曲線斜率β不同。（3）磁通Φ下降，特性斜率β上升，且β與Φ2成反比，曲線變軟；（4）一般Φ下降，n上升，但負(fù)載過(guò)大速度反而會(huì)下降。6、一臺(tái)直流他勵(lì)電機(jī),PN=96KW，,UN=440V，,IN=250A，,ｎＮ=500r╱min,電樞回路總電阻