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 转速与电磁转矩 之间的关系。
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 。
如图所示为直流他励电动机的原理电路图。
aa RIEU
式中,U —— 外加电枢电压（ V）；
E —— 感应电势 （ V） ；
aI —— 电枢电流 （ A） ；
aR —— 电枢回路内阻（ Ω）
电枢回路部分 励磁回路部分
、nKE e∵ am IKT ∴ aae RInKU
即,a
e
a
e
IKRK Un …… 转速特性
TKK RK Un 2
me
a
e
…… 机械特性由他励电动机的特性可知：
励磁电流 If的大小与电枢电流 Ia的大小无关，它的大小只取决于 Rf、
Uf的大小，当 Rf,Uf的大小一定时,If为定值，即磁通?为定值。
对应的机械特性如图所示：
1,理想空载转速：
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：
e0 K
Un?
2,转速降落
T
KK
R
nn 2
me
a
0
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，
其定义为：
%1 0 0ΔΔdd nTnT?
理想空载点即转矩变化与所引起的转速变化的比值，称为机械特性的硬度。
根据?值的不同，可将电动机机械特性分为三类。
（ 1）绝对硬特性
（ 2）硬特性?>10
（ 3）软特性?<10
%1 0 0ΔΔdd nTnT?
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
UN和额定磁通?N)下和电枢电路内不外接任何电阻时的 n=f(T)
即,TKK RK Un 2
Nme
a
Ne
N
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)即可绘出固有的机械特性。
通常直流电动机铭牌上给出额定功率 PN、额定电压 UN、额定电流 IN和额定转速 nN。
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 Ia2Ra约占总损耗PN的
50%～ 75%。
NN IURI
IU
IUIU
PIU
P
)1)(75.0~5.0(
)1(
Δ
Na
2
a
NNN
NNNNN
NNN
N
＝
＝
＝
＝输入功率－输出功率?
式中：
NN
NN
IU
P 是额定运行条件下电动机的效率，且此时
Na II?
故得
N
N
NN
Na )1)(75.0~5.0(
I
U
IU
PR
(2) 求 Ne?K
额定运行条件下的反电势为：
aNNNe RIUnKE N
故
N
aNNNe
n
RIUK
(3) 求理想空载转速,
Ne
N0
K
Un? 得
00 n,
(4) 求额定转矩,
N
N
N
NN 55.9
n
PPT
得NN,nT
根据、00 n,NN,nT
两点，就可作出他励直流电动机近似是机械特性曲线。Tfn?
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NN, UU
电压平衡方程式为,)( adaaN RRIEU
得到的人为机械特性方程式为,T
KK
RR
K
Un
2Nme
ada
Ne
N
T
KK
R
K
Un
2Nme
a
Ne
N
把 T
KK
RR
K
Un
2Nme
ada
Ne
N
与特性变软
空载速度不变；
随着电阻的增加，转速降落增加；
2,改变电枢电压 U时的人为特性0,adN R
由于电动机电枢绕组绝缘耐压强度的限制,电枢电压只允许在其额定值以下调节,所以,不同值的人为特性曲线均在固有特性曲线之下 。
T
KK
R
K
Un
2Nme
a
Ne
N
把 T
KK
R
K
Un
2Nme
a
Ne
与
空载速度随着 U的减小而减小；
转速降落不变；
特性硬度不变
3．改变磁通?时的人为特性0,adN RUU
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；
T
KK
R
K
Un
2Nme
a
Ne
N
把 T
KK
R
K
Un
2me
a
e
N
与特性变软
由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流和它对应的磁通只能在低于其额定值的范围内调节；
当磁通过分削弱后：
（ 2）当?＝ 0时，从理论上说，空载时电动机速度趋近?，通常称为,飞车,；
当电动机轴上的负载转矩大于电磁转矩时，电动机不能启动，
电枢电流为 Ist,长时间的大电流会烧坏电枢绕组。
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，为此，直流他励电动机在使用中，一般都设有,失磁”保护。
（ 1）如果负载转矩不变，将使电动机电流大大增加而严重过载；
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 。
如图所示为直流他励电动机的原理电路图。
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式中,U —— 外加电枢电压（ V）；
E —— 感应电势 （ V） ；
aI —— 电枢电流 （ A） ；
aR —— 电枢回路内阻（ Ω）
电枢回路部分 励磁回路部分
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…… 机械特性由他励电动机的特性可知：
励磁电流 If的大小与电枢电流 Ia的大小无关，它的大小只取决于 Rf、
Uf的大小，当 Rf,Uf的大小一定时,If为定值，即磁通?为定值。
对应的机械特性如图所示：
1,理想空载转速：
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：
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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，
其定义为：
%1 0 0ΔΔdd nTnT?
理想空载点即转矩变化与所引起的转速变化的比值，称为机械特性的硬度。
根据?值的不同，可将电动机机械特性分为三类。
（ 1）绝对硬特性
（ 2）硬特性?>10
（ 3）软特性?<10
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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
UN和额定磁通?N)下和电枢电路内不外接任何电阻时的 n=f(T)
即,TKK RK Un 2
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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)即可绘出固有的机械特性。
通常直流电动机铭牌上给出额定功率 PN、额定电压 UN、额定电流 IN和额定转速 nN。
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 Ia2Ra约占总损耗PN的
50%～ 75%。
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根据、00 n,NN,nT
两点，就可作出他励直流电动机近似是机械特性曲线。Tfn?
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NN, UU
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得到的人为机械特性方程式为,T
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空载速度不变；
随着电阻的增加，转速降落增加；
2,改变电枢电压 U时的人为特性0,adN R
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空载速度随着 U的减小而减小；
转速降落不变；
特性硬度不变
3．改变磁通?时的人为特性0,adN RUU
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理想空载转速随磁通的改变而变化；
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由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流和它对应的磁通只能在低于其额定值的范围内调节；
当磁通过分削弱后：
（ 2）当?＝ 0时，从理论上说，空载时电动机速度趋近?，通常称为,飞车,；
当电动机轴上的负载转矩大于电磁转矩时，电动机不能启动，
电枢电流为 Ist,长时间的大电流会烧坏电枢绕组。
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，为此，直流他励电动机在使用中，一般都设有,失磁”保护。
（ 1）如果负载转矩不变，将使电动机电流大大增加而严重过载；
