简述直流电动机的工作特性

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~ 电动机的转速n如何随着转矩T变化,这一特性称为机械特性,它对于选择电动机至关重要。所有类型的电动机都因其独特的机械特性而适用于不同的应用场景。直流电动机的机械特性曲线如图2所示。
调速过程中,从直流电动机的电枢回路来看,电源电压U必须与电枢反电动势Ea和电枢电流Ia在电枢回路电阻R上的电压降保持平衡,即U = Ea + IaR。
反电动势Ea与电动机的转速n和磁通φ相关,而电枢电流Ia又与机械转矩M和磁通φ相关,表达为Ea = Cφn 和 M = CφIa,其中C为常数。由此得出,n0为空载转速,k为R/C2。这些是理想情况下的关系,忽略了铁心饱和等因素,但对分析实际直流电动机仍然有指导作用。
由此可知,直流电动机有三种调速方法:改变励磁电流、调整电枢端电压、调节电枢回路中的电阻。调节电阻的方法虽然简单,但能耗较高,尤其在轻负载时,由于负载电流小,电阻上的电压降小,导致转速调节不灵敏。
调节电枢端电压并适当调整励磁电流,可以使直流电动机在较宽的范围内实现平滑的调速。增加端电压会提高转速,而增加励磁电流会使转速降低,两者合理配合,可以使电机在不同的转速下运行。在调速过程中,要注意高速下换向条件可能恶化,低速下冷却条件变差,这些因素都会限制电动机的功率输出。
串励直流电动机因其机械特性(如图2所示)接近恒功率特性,在低速时提供较大的转矩,因此广泛应用于电动车辆牵引。在电车中,常常使用两台或多台既有串励又有并励的复励直流电动机共同驱动。通过串并联改接的方法,可以实现电机端电压的倍增,从而经济地扩大调速范围并减少启动时的电能消耗。


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