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行业应用

他励直流电动机机械特性和稳定运行条件

2016-11-07

他励直流电动机机械特性和稳定运行条件如下:
1.机械特性的一般形式
电动机的机械特性是指在一定条件下,电动机的转速n与电磁转矩T的关系,即n=f(T)。他励直流电动机的机械特性是指在电源电压U、励磁磁通Φ、电枢回路总电阻R均为固定值的情况下,电动机的转速n与电磁转矩T的关系。根据Tem=CTΦIa、Ea=CeΦn、U=Ea+IaR,可得机械特性的一般形式为

根据式(3-24),以T为横坐标,n为纵坐标,可作出n=f(T)曲线,即为他励直流电动机的机械特性,如图3-7所示,可知这是一条向下倾斜的直线。

2.固有机械特性
当U=UN、Φ=ΦN,没有外接电阻即RΩ=0时的机械特性,称为固有机械特性。其表达式为

固有机械特性曲线如图3-7所示。当T=TN、n=nN时,转速降Δn=ΔnN,称为额定转速降。因为他励直流电动机本身的Ra较小,一般地nN约为0.95n0,即ΔnN约为0.05n0,所以他励直流电机的固有特性属于硬特性。如果不考虑电枢反应的去磁作用,他励直流电动机的固有机械特性是一条下降的斜直线。固有机械特性是电动机最重要的特性,在它的基础上,很容易得到电动机的人为机械特性。在设计电力拖动系统时,首先应知道所选择电动机的机械特性。由于该特性是一条直线,通常利用理想空载点(0,n0)和额定工作点(TN,nN)连成的直线,就是固有机械特性。

上述两个特殊点中,额定转速nN能在产品目录或者电机的铭牌数据中找到,而理想空载转速n0、额定转矩TN却是未知的,应另外求得。通常可以根据电机的铭牌数据来近似求得他励直流电动机的固有机械特性。下面结合例子说明。
例3-2 某他励直流电动机额定功率为5.5kW,额定电压为110V,额定电流为62A,额定转速为1000r/min。
求:(1)固有机械特性方程式;(2)实际空载转速n′0。
解 (1)只要知道电枢电阻Ra以及电势系数和转矩系数,就可得出电动机的固有机械特性方程式。这里关键是电枢电阻Ra。Ra可以用实验方法测定,一般用近似方法估算,认为电枢铜耗占电机总损耗的一半到三分之二,因此有


在坐标纸上标出(0,1111)和(58.6,1100)两点,过此两点连成直线,即为该直流电动机的固有机械特性。

3.人为机械特性
人为地改变他励直流电动机参数的大小,如电压U、励磁电流If(即改变励磁磁通Φ)、电枢回路总电阻(即接入串联电阻RΩ),所获得的机械特性称为人为机械特性。