電機(jī)學(xué)：直流機(jī) 4章 特性

1、第一篇 直流機(jī)第1章 直流機(jī)概述第2章 直流機(jī)的電樞繞組第3章 直流機(jī)原理第4章 直流機(jī)特性第5章 直流電動機(jī)的起調(diào)制各章簡稱：概述、繞組、原理、特性、三項（電動機(jī)三項）。第4章 直流機(jī)特性4.1 直流發(fā)電機(jī)特性4.2 直流電動機(jī)特性4.1 直流發(fā)電機(jī)特性4.1.1 他勵直流發(fā)電機(jī)特性4.1.2 并勵直流發(fā)電機(jī)特性4.1.3 串勵直流發(fā)電機(jī)特性4.1.4 復(fù)勵直流發(fā)電機(jī)特性4.1.1 他勵直流發(fā)電機(jī)特性1 他勵機(jī)空載特性2 他勵機(jī)外特性3 他勵機(jī)特征特性4 他勵機(jī)效率特性1 他勵機(jī)空載特性 空載特性定義：轉(zhuǎn)速nnN，電樞空載端壓與勵磁電流之間的關(guān)系U0f（If）稱為空載特性。 1 續(xù)1：空載特

2、性的本質(zhì) 空載時，電樞電流I0，端壓=電勢，U0= Ea 。因此，空載特性U0f（If）演變?yōu)镋a f（ If ）。又：n恒定， Ea Cen0CenlBavBav，Bav是平均磁密，而IfFf / Nf =HavL/ Nf Hav，L為氣隙長度， Nf為勵磁繞組匝數(shù)?？梢奅a與Bav之間僅差一個比例常數(shù)Cenl， If與Hav之間僅差一個比例常數(shù)L/ Nf。所以，空載特性的本質(zhì)是電機(jī)的磁化特性Bavf（Hav）。 空載特性表征了電機(jī)磁路的非線性程度，常常用來確定運(yùn)行點(diǎn)的飽和程度。1 續(xù)2：空載特性的試驗測取 試驗時，打開Q，發(fā)電機(jī)由原動機(jī)拖動并保持nnN。調(diào)節(jié)Rf使If由0單增至U01.2U

3、N；使If單減至0；使If反向單增，至負(fù)U0與正U0相等；使If 由負(fù)單增至0；使If 由0單增至U01.2UN ；到此完成一個循環(huán)。試驗中記錄每次的If和U0。進(jìn)而作出磁滯回線及其平均曲線，如下頁圖示。 一般取平均曲線作為電機(jī)的空載特性。1 續(xù)3：空載特性的圖象 試驗時，從O出發(fā)，沿虛線單調(diào)到B，沿實線單調(diào)到C，沿實線單調(diào)到D，沿實線單調(diào)到E，沿實線單調(diào)到B，至此完成一個循環(huán)。1 續(xù)4：額定點(diǎn)電機(jī)的額定電壓一般位于A點(diǎn)。A點(diǎn)以下，磁路未飽和，鐵心沒有充分利用（欠用），而且勵磁電流稍微變化就會引起端電壓的較大變化（過敏）；A點(diǎn)以上，磁路飽和，需要較多的勵磁安匝保證額定電壓（過用），增加勵磁繞組

4、的用銅和損耗，而且限制了電壓的調(diào)節(jié)（過鈍）。1 續(xù)5：空載特性的一般性（普遍性） 空載特性反映勵磁電流If與由它建立的主磁通在電樞中所感應(yīng)電勢Ea之間的關(guān)系，其本質(zhì)是磁路的磁化特性。因此，空載特性與If的獲得方式無關(guān)，即，并勵、串勵、復(fù)勵發(fā)電機(jī)的空載特性與他勵發(fā)電機(jī)的空載特性相同。 如果改變轉(zhuǎn)速，空載特性曲線將隨n正比地上升或下降。 I0時的Uf（If）關(guān)系稱為負(fù)載特性。2 他勵機(jī)外特性 外特性定義：nnN、IfIfN時，發(fā)電機(jī)的端電壓與端電流（也叫線路電流）之間的關(guān)系Uf（I）稱為外特性。 2 續(xù)1：外特性分析 設(shè)：電刷位于幾何中線，且不計飽和。If常值，致氣隙磁通恒定；n為常值，故Ea也是

5、常值。外特性Uf（I）是一條下垂的直線。 若計飽和，隨著負(fù)載電流增加，交軸電樞反應(yīng)去磁作用加強(qiáng)，將略有減小，使Ea隨之降低。再計及IaRa，端電壓下降程度略有增加。于是外特性變?yōu)橐粭l下垂的曲線。 圖象請見下頁。2 續(xù)2：外特性圖象 端壓下降到0零時，發(fā)電機(jī)短路。由于Ra很小，短路電流IkEa/Ra可達(dá)IN的二三十倍，使電樞繞組過熱而燒毀。故他勵發(fā)電機(jī)不允許在額定勵磁下持續(xù)短路。2 續(xù)3：外特性的試驗測取 外特性的試驗線路與空載特性的相同。將開關(guān)Q閉合使電機(jī)接上負(fù)載，保持nnN不變，且調(diào)節(jié)Rf使IfIfN不變，改變負(fù)載RL使I從零增加到1.2IN，記錄U、I，可得Uf（I）關(guān)系曲線。 n 和If

6、為不同的常值時將獲得不同的外特性。2 續(xù)4：電壓調(diào)整率 保持nnN、IfIfN，讓他勵發(fā)電機(jī)從額定負(fù)載過渡到空載，電樞端壓變化的數(shù)值與額定電壓的比值，稱為電壓調(diào)整率，也稱電壓變化率。見上式。 電壓調(diào)整率是發(fā)電機(jī)的一個重要性能指標(biāo)。他勵發(fā)電機(jī)的uN一般為510%?？梢?，負(fù)載變化時，發(fā)電機(jī)的端壓變化不大，為硬特性。因此基本上可作為一個恒壓的直流電源。 3 他勵機(jī)調(diào)整特性 他勵機(jī)調(diào)整特性定義：nnN、UUN時，他勵發(fā)電機(jī)的勵磁電流與線路電流之間的關(guān)系If f（I）稱為調(diào)整特性。 調(diào)整特性反映了負(fù)載變化時，為維持發(fā)電機(jī)端電不變，勵磁電流的調(diào)節(jié)規(guī)律。 3 續(xù)1：他勵機(jī)調(diào)整特性的試驗測取 調(diào)整特性的試驗線

7、路與空載特性的相同。同時調(diào)整負(fù)載電阻和勵磁電流，使在不同負(fù)載下都保持端壓為額定值。記錄電流I與If，描點(diǎn)連線可得調(diào)整特性曲線。3 續(xù)2：他勵發(fā)電機(jī)調(diào)整特性的圖象 他勵發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性曲線隨負(fù)載電流增大而上翹。這是因為負(fù)載電流增大時，要保持端電壓不變，就必須增大勵磁電流，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降和電樞反應(yīng)的去磁作用。3 續(xù)3：額定勵磁電流 負(fù)載電流IIN時，維持發(fā)電機(jī)端壓UUN所需的勵磁電流稱為額定勵磁電流I fN。4 他勵機(jī)效率特性 他勵機(jī)效率特性定義：nnN、UUN時，他勵發(fā)電機(jī)的效率與電樞電流或輸出功率的關(guān)系f（Ia）或f（P2）稱為效率特性。 4 續(xù)1：不變損耗、可變損耗 直流發(fā)電機(jī)的損耗

8、分不變損耗、可變損耗兩大類。 直流發(fā)電機(jī)大多在nnN、UUN下運(yùn)行，故其鐵耗、機(jī)械損耗等與負(fù)載大小無關(guān)，屬不變損耗。 銅耗、電刷接觸損耗及雜散損耗，隨負(fù)載電流變化而變化，屬于可變損耗。 嚴(yán)格說，勵磁銅耗應(yīng)屬可變損耗，因If 隨負(fù)載而變。但I(xiàn)f本身數(shù)值較小，其變化更小，可認(rèn)為不變。4 續(xù)2：效率公式： p為總損耗； 2Us為刷-換間接觸壓降。對石墨電刷，2Us 2V；對金剛石電刷，2Us0.6V。由于刷-換間接觸電阻為非線性，故在計算效率時應(yīng)將其損耗單獨(dú)按2UsIa來計算。 p為機(jī)械損耗；pFe為鐵耗；p為雜散損耗；4 續(xù)3：效率特性的圖象 負(fù)載很小時，Ia很小，可變損耗很小，總損耗主要是不變損

9、耗。輸出功率小，效率低。隨著負(fù)載增加，輸出功率加大，效率增加。當(dāng)可變損耗等于不變損耗時，效率最高。繼續(xù)增加負(fù)載，可變損耗隨著Ia2的關(guān)系急劇增加，超過輸出功率增加的速度，效率隨之降低。 4 續(xù)4：最大效率之?dāng)?shù)學(xué)分析 從效率公式可見，效率是電樞電流的二次函數(shù)。某一負(fù)載時，效率達(dá)最大值。用求極值法可求出最大效率及最大效率時的電樞電流值。計算時忽略雜散損耗。 上式表明：當(dāng)不變損耗等于可變損耗時，效率達(dá)到最大。 4 續(xù)5：額定效率 額定效率是電機(jī)的一個重要性能指標(biāo)。通常，小型直流發(fā)電機(jī)的額定效率N70%90%，中大型直流發(fā)電機(jī)的額定效率N91%96%。4.1.2 并勵發(fā)電機(jī)的特性和自勵1 并勵發(fā)電機(jī)的

10、空載特性2 并勵發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性3 并勵發(fā)電機(jī)的自勵4 并勵發(fā)電機(jī)的外特性1 并勵發(fā)電機(jī)的空載特性 并勵發(fā)電機(jī)的特性試驗線路如圖所示?？梢妱畲烹娏鲗Χ藟河袃蓚€影響：電路影響、磁路影響。前者指：通過電阻壓降影響端壓。后者指：通過感應(yīng)電勢影響端壓。 If一般為額定電流IN的百分之三左右（32 %）。因此較諸端電流對端壓的電路影響，If可忽略不計。因此，并勵機(jī)的空載特性與他勵機(jī)的相差不大。2 并勵發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性 并勵發(fā)電機(jī)調(diào)整特性稍高于他勵機(jī)。原因：負(fù)載電流增加時，他勵發(fā)電機(jī)有兩個因素使端壓U下降，總電阻壓降和去磁電樞反應(yīng)。而并勵發(fā)電機(jī)除了這兩個還有第三個：U下降的同時，會使If下降。因此，并勵機(jī)

11、要維持U不變，需要克服三個因素，從而需要比他勵機(jī)更大的If。3 并勵發(fā)電機(jī)的自勵自勵在空載、額定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行。自勵三條件如下：首先，主磁極有剩磁。如果沒有，可用其他直流電源充磁。其次，勵磁磁勢與剩磁方向相同。最后，勵磁回路總電阻小于臨界電阻。3 續(xù)1：自勵過程電樞開始旋轉(zhuǎn)時，發(fā)電機(jī)兩端建立剩磁電勢Er，勵磁繞組將流過小的電流If1。 If1所建磁場與剩磁方向相同時，氣隙磁場加強(qiáng)， Er增大到E1 ，If增大到If2 ，氣隙磁場又加強(qiáng)，如此循環(huán)往復(fù)，發(fā)電機(jī)端壓將逐步建立起來，直至A點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定。3 續(xù)2： 勵磁磁勢與剩磁方向相反時，勵磁回路的伏安特性（直線3）位于第二象限。正Uf產(chǎn)生負(fù)If，剩磁磁場

12、被削弱，電機(jī)最終工作在B點(diǎn)，電壓建立不起來。 因此，勵磁繞組與電樞繞組的連接與電樞轉(zhuǎn)向的配合要正確。3 續(xù)3：臨界問題1A是運(yùn)行點(diǎn)，a是剩磁點(diǎn)。自勵過程從a開始，到A結(jié)束。此間曲線1恒高于直線2、端壓U恒大于Uf、If不斷增大、端壓不斷增大。勵磁伏安特性的斜率為Rf。如增加Rf ，則伏安特性變陡，A點(diǎn)下移，端壓降低。若繼續(xù)增大Rf ，勵磁伏安特性可能與曲線1直線段相切，如圖中直線6所示。3 續(xù)4：臨界問題2 伏安特性與空載特性無固定交點(diǎn)時的勵磁電阻稱為臨界電阻，記為Rcr。勵磁電阻臨界時，端壓不穩(wěn)定。勵磁電阻超臨界時，如圖中直線4所示，端壓接近剩磁電壓。勵磁電阻臨界、超臨界，發(fā)電機(jī)都不能自勵。

13、因此，要自勵必須是勵磁電阻亞臨界：Rf Rcr 。3 續(xù)5：臨界問題3 臨界電阻的大小取決于空載特性的高低，從而取決于并勵發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。若并勵發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，則空載特性變低，臨界阻值變低。如圖中曲線5所示。 如果臨界阻值低到勵磁電阻無法亞臨界，則并勵發(fā)電機(jī)也不能自勵。4 并勵發(fā)電機(jī)的外特性 并勵機(jī)外特性定義：nnN時，發(fā)電機(jī)的端電壓與端電流（也叫線路電流）之間的關(guān)系Uf（I）稱為外特性。 4 續(xù)1：并勵機(jī)外特性三特點(diǎn)之一：并勵機(jī)端壓下降速度，較他勵機(jī)快 負(fù)載電流增大時，除了電樞反應(yīng)和電樞電阻壓降使端電壓下降之外，端壓下降同時降低勵磁電流，降低感應(yīng)電勢。因此在同一負(fù)載下，并勵發(fā)電機(jī)的端電壓要比他勵

14、機(jī)的下降得快。 并勵發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率一般在20%左右。他勵機(jī)的一般為5%10%。4 續(xù)2：并勵機(jī)外特性三特點(diǎn)之二：并勵機(jī)外特性有拐彎現(xiàn)象 從空載開始，負(fù)載電阻RL降低，端流I增大，端壓U下降，If下降。 If降到一定值時，磁路進(jìn)入低飽和態(tài)。此時若RL、U 、 If下降，較小的RL、If降速導(dǎo)致較大的Ea降速，進(jìn)而導(dǎo)致較大的U降速，從而IU/RL不升反降。于是外特性出現(xiàn)“拐彎”現(xiàn)象，這是并勵發(fā)電機(jī)最突出的特點(diǎn)。拐彎點(diǎn)的電流稱為臨界電流，其值約為(23)IN 。 圖象請見下頁。4 續(xù)3：并勵機(jī)拐彎外特性的圖象 從4 續(xù)4：并勵機(jī)外特性三特點(diǎn)之三：并勵機(jī)穩(wěn)態(tài)短路時，短路電流較小 并勵機(jī)穩(wěn)態(tài)短路時，

15、端壓U為零，勵磁電流If亦為零，電樞的穩(wěn)態(tài)短路電流Iko僅由剩磁電勢產(chǎn)生。故并勵發(fā)電機(jī)Iko常小于額定電流IN ，因而不會損壞電機(jī)。 但是，突然短路時，短路電流很大。時間稍長，即燒毀電機(jī)。 如何得到Iko ？ 讓勵磁回路開路（O）、電樞回路短路（k）、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，可測得Iko。4.1.3 串勵直流發(fā)電機(jī)特性1 串勵機(jī)沒有空載特性2 串勵機(jī)的外特性3 串勵機(jī)沒有調(diào)整特性4 串勵機(jī)的自勵1 串勵發(fā)電機(jī)沒有空載特性 串勵發(fā)電機(jī)空載時If=Ia=IL=0,即沒有負(fù)載（空載），就沒有勵磁電流。故，串勵發(fā)電機(jī)沒有空載特性。 為了了解電機(jī)磁路的飽和程度，改接成他勵形式測得空載特性。因此串勵機(jī)的空載特性與他勵

16、機(jī)的相似。差別在于：串勵繞組匝數(shù)很少，勵磁電流較大。 2 串勵發(fā)電機(jī)的外特性 串勵發(fā)電機(jī)空載時，只有微小的剩磁電勢。隨著端流的增加，勵磁磁勢、感應(yīng)電勢也增加。感應(yīng)電勢上升的速度，比電樞電阻壓降和電樞反應(yīng)去磁作用使端電壓下降的速度更快。端壓隨端流升高而升高。這與并勵機(jī)、他勵機(jī)相反。飽和以后，感應(yīng)電勢上升放慢，而電樞電阻壓降和電樞反應(yīng)去磁作用卻在增大，因而端壓開始下降。 3 串勵發(fā)電機(jī)沒有調(diào)整特性 由于端電壓變化很大（見外特性曲線），故不適于目前廣泛運(yùn)行的恒壓供電系統(tǒng)。曾用于電氣化鐵路供電系統(tǒng)的串聯(lián)升壓機(jī)。 串勵發(fā)電機(jī)的勵磁電流If=Ia=IL，無法調(diào)節(jié)，故沒有調(diào)整特性。4 串勵發(fā)電機(jī)的自勵 串勵

17、發(fā)電機(jī)的自勵與并勵發(fā)電機(jī)的相似。穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)在外特性與負(fù)載伏安特性的交點(diǎn)A處。4.1.4 復(fù)勵直流發(fā)電機(jī)特性1 復(fù)勵機(jī)的空載特性2 復(fù)勵機(jī)的自勵3 復(fù)勵機(jī)的外特性4 復(fù)勵機(jī)的調(diào)整特性1 復(fù)勵發(fā)電機(jī)的空載特性 空載時，電樞電流為零，串勵繞組不起作用，復(fù)勵機(jī)相當(dāng)于并勵機(jī)。因此，復(fù)勵機(jī)的空載特性與并勵機(jī)的相似。并勵機(jī)的空載特性又與他勵機(jī)的相似。故復(fù)勵機(jī)、并勵機(jī)、他勵機(jī)三者的空載特性均相似。2 復(fù)勵機(jī)的自勵 復(fù)勵發(fā)電機(jī)中，并勵起主要作用。并勵磁勢使復(fù)勵發(fā)電機(jī)空載時能達(dá)到額定電壓。 復(fù)勵發(fā)電機(jī)的自勵與并勵發(fā)電機(jī)的相似。3 復(fù)勵機(jī)的外特性 復(fù)勵發(fā)電機(jī)中的串勵磁勢用來補(bǔ)償負(fù)載時電樞反應(yīng)的去磁作用和電樞回路的電

18、阻壓降。 復(fù)勵發(fā)電機(jī)的外特性如圖所示。 積復(fù)勵分類：按串勵補(bǔ)償?shù)膹?qiáng)弱分。過：過度補(bǔ)償。平：恰好補(bǔ)償。欠：欠缺補(bǔ)償。三種補(bǔ)償都是正補(bǔ)償。 差復(fù)勵是負(fù)補(bǔ)償。3 續(xù)1 過、平、欠三種積復(fù)勵的外特性，都硬過純粹的并勵，也硬過他勵。 最軟的欠復(fù)勵，電壓調(diào)整率UN也有6%，他勵機(jī)的一般在7.5%左右。 常用的復(fù)勵發(fā)電機(jī)都是積復(fù)勵發(fā)電機(jī)。3 續(xù)2：差復(fù)勵用作恒流源 積復(fù)勵的外特性比他勵硬、比并勵更硬。差復(fù)勵的外特性比并勵軟，比他勵更軟。 差復(fù)勵外特性最軟的原因：串勵的負(fù)補(bǔ)償作用。利用這一特點(diǎn)，差復(fù)勵發(fā)電機(jī)可用作恒電流發(fā)電機(jī)，如直流電焊發(fā)電機(jī)等。改變串勵繞組的匝數(shù)，就能調(diào)節(jié)焊接時所需的電流。4 復(fù)勵機(jī)的調(diào)整特

19、性相當(dāng)于勵磁匝數(shù)較多。因此，同樣的勵磁磁勢，積復(fù)勵機(jī)所需的勵磁電流比并勵機(jī)的、他勵機(jī)的都要小。 積復(fù)勵機(jī)的調(diào)整特性低于并勵機(jī)、他勵機(jī)的。原因：積復(fù)勵機(jī)的并、串勵磁勢是疊加的。較諸并勵機(jī)、他勵機(jī),4 續(xù)1：變少。因此，同樣的勵磁磁勢，差復(fù)勵機(jī)所需的勵磁電流比并勵機(jī)的要大。 差復(fù)勵機(jī)的調(diào)整特性高于并勵機(jī)的。原因：差復(fù)勵機(jī)的并、串勵磁勢是相抵的。較諸并勵機(jī)，相當(dāng)于勵磁匝數(shù)4.2 直流電動機(jī)特性4.2.1 并勵電動機(jī)的特性4.2.2 串勵電動機(jī)的特性4.2.3 復(fù)勵電動機(jī)的特性說明：他勵電動機(jī)的特性與并勵電動機(jī)的相同。4.2.1 并勵電動機(jī)的特性1 效率特性2 轉(zhuǎn)矩特性3 轉(zhuǎn)速特性4 機(jī)械特性5 穩(wěn)定

20、運(yùn)行1 并勵電動機(jī)的效率特性效率特性定義：當(dāng)UUN，IfIfN時，效率與電樞電流（或輸出功率）之間的關(guān)系f（Ia）或f(P2) 稱為效率特性 。 1 續(xù)1：效率公式1 續(xù)2：直流電動機(jī)效率約為0.750.94。容量大的，效率高些。特性曲線與發(fā)電機(jī)的相似。當(dāng)不變損耗等于可變損耗時，效率達(dá)到最高。2 并勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性定義： UUN，IfIfN時，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流（或輸出功率）之間的關(guān)系Te f（Ia）或Te f（P2）稱為轉(zhuǎn)矩特性。2 續(xù)1：轉(zhuǎn)矩公式不計電樞反應(yīng)去磁作用、If恒定時，亦恒定，于是Te與Ia成正比，轉(zhuǎn)矩特性為一條過原點(diǎn)的直線。 計及電樞反應(yīng)去磁作用時，略為減少，轉(zhuǎn)矩降低

21、，特性變成向下彎曲的曲線?？蛰d時， Ia = I0 ， Te = T0。 3 并勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性定義： UUN，IfIfN時，轉(zhuǎn)速與電樞電流（或輸出功率）之間的關(guān)系n f（Ia）或n f（P2）稱為轉(zhuǎn)速特性。n f（Ia）也叫轉(zhuǎn)速公式。3 續(xù)1：轉(zhuǎn)速公式不計電樞反應(yīng)去磁作用、U和If恒定時，恒定，轉(zhuǎn)速特性為一條下傾的直線。由于Ra Ce，直線的斜率較小。 計及電樞反應(yīng)去磁作用時，轉(zhuǎn)速有所上升，轉(zhuǎn)速公式變?yōu)榉蔷€性，圖象變?yōu)榍€。 3 續(xù)2：理想空載轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速特性在n軸上的截距稱為理想空載轉(zhuǎn)速。記為n0。 3 續(xù)3：實際空載轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速特性上與空載電流對應(yīng)的轉(zhuǎn)速稱為實際空載轉(zhuǎn)速，簡稱為空載轉(zhuǎn)

22、速。記為n0。 3 續(xù)4：轉(zhuǎn)速調(diào)整率上式中，n0為實際空載轉(zhuǎn)速，簡稱空載轉(zhuǎn)速；nN為額定轉(zhuǎn)速，即額定負(fù)載、額定勵磁下電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。并勵電動機(jī)的n(38)，基本上是一種恒速電機(jī)。 3 續(xù)5：并勵電動機(jī)運(yùn)行中，勵磁繞組絕對不能開路。并勵電動機(jī)運(yùn)行時，如勵磁繞組開路，則If0，主磁通下降到剩磁磁通。U=Ea+IaRa，而電阻壓降較小，故電動機(jī)工作時，基本上是靠反電勢Ea與電網(wǎng)電壓U平衡。U恒定，Ea=Cen，Te=CTIa。有兩種可能：1）負(fù)載較輕，Te夠用。此時要產(chǎn)生足夠的Ea與U平衡，轉(zhuǎn)子需以極高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，稱之為飛車。 (n極大)2）負(fù)載較重， Te不夠用。此時電機(jī)停轉(zhuǎn)，Ea=0，Ia增大到起

23、動電流U/Ra ，引起繞組過熱而燒毀。(Ia極大)這兩種情況都是極其危險的。因此并勵電動機(jī)運(yùn)行時，勵磁繞組絕對不能開路。 4 并勵電動機(jī)的機(jī)械特性定義1：UUN，IfIfN，電樞回路不串外加電阻時，轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系nf（Te）稱為自然機(jī)械特性，簡稱機(jī)械特性，也稱為轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性。定義2：UUN，IfIfN，電樞回路串接外加電阻時、或非UN時、或非IfN時，轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系nf（Te）稱為人工機(jī)械特性。從轉(zhuǎn)速公式出發(fā)，代入轉(zhuǎn)矩公式，即得機(jī)械特性。請見下頁。4 續(xù)1：機(jī)械特性推導(dǎo) U和If恒定，不計電樞反應(yīng)去磁作用時也恒定，故機(jī)械特性為直線。RaCTCe2，斜率k很小 ，特性很硬。4 續(xù)2：

24、 計及電樞反應(yīng)去磁作用時，機(jī)械特性變?yōu)樯下N的曲線，圖象請見下頁。上翹的理由：1）Ia較小時，減小甚微，機(jī)械特性接近直線。2）Ia較大時，減小顯著。由于kTe自身比n0由小很多，故盡管kTe的相對增量較n0的大（見下式），但絕對增量卻是n0的大。結(jié)果，n0- kTe還是增加。即曲線上翹。4 續(xù)3：機(jī)械特性的上翹 5 電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行定義：電動機(jī)運(yùn)行時，電網(wǎng)電壓或機(jī)械負(fù)載偶發(fā)擾動，轉(zhuǎn)速隨之改變。擾動消失后，如果電動機(jī)能夠恢復(fù)運(yùn)行，則稱電動機(jī)的運(yùn)行為穩(wěn)定運(yùn)行，否則稱之為不穩(wěn)運(yùn)行。簡言之，經(jīng)得起擾動的運(yùn)行是穩(wěn)定運(yùn)行；經(jīng)不起擾動的運(yùn)行是不穩(wěn)運(yùn)行。擾動，轉(zhuǎn)瞬即逝的變動。擾動，來去匆匆。定義2：據(jù)電機(jī)學(xué)，勻

25、速圓周運(yùn)動狀態(tài)，也稱為平衡狀態(tài)。平衡的種類：穩(wěn)定平衡、不穩(wěn)平衡。5 續(xù)1：從平衡到穩(wěn)定平衡的定義：定義1：據(jù)牛頓力學(xué)，物體的靜止?fàn)顟B(tài)、勻速直線運(yùn)動狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。由電動機(jī)、負(fù)載構(gòu)成的系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，要由電動機(jī)、負(fù)載的機(jī)械特性來綜合判定。典型負(fù)載有兩類：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，如起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、電梯等；拋物線負(fù)載，轉(zhuǎn)矩近似地與轉(zhuǎn)速的平方成正比，如風(fēng)扇、水泵等。非典型負(fù)載較多。5 續(xù)2：兩類典型負(fù)載更多的負(fù)載屬于非典型負(fù)載，簡稱非典負(fù)載。實際負(fù)載，無論是典型的，還是非典型的，轉(zhuǎn)矩都是不減的。即，要么恒定，要么隨轉(zhuǎn)速單增。5 續(xù)3：非典型負(fù)載稱機(jī)械特性下降的電動機(jī)為降線電機(jī)；稱機(jī)械特性上升的

26、電動機(jī)為升線電機(jī)。5 續(xù)4：降線電機(jī)、升線電機(jī)降線電機(jī)與非典負(fù)載構(gòu)成的機(jī)組，機(jī)械特性相較于A點(diǎn)。A點(diǎn)為機(jī)組的平衡點(diǎn)：驅(qū)動轉(zhuǎn)矩=制動轉(zhuǎn)矩，均勻轉(zhuǎn)速為n。機(jī)組受擾，轉(zhuǎn)速升到nH。擾動消失后，制動轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速下降，恢復(fù)到n；反之，轉(zhuǎn)速降到nL時，制動轉(zhuǎn)矩小于電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速上升到n。機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。5 續(xù)5：穩(wěn)定運(yùn)行升線電機(jī)與非典負(fù)載構(gòu)成的機(jī)組，機(jī)械特性相較于B點(diǎn)。B點(diǎn)為機(jī)組的平衡點(diǎn)：驅(qū)動轉(zhuǎn)矩=制動轉(zhuǎn)矩，均勻轉(zhuǎn)速為n。機(jī)組受擾，轉(zhuǎn)速升到nH。擾動消失后，制動轉(zhuǎn)矩小于電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速持續(xù)上升；反之，轉(zhuǎn)速降到nL時，制動轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速持續(xù)下降?？傊?，機(jī)組徹底崩潰。5 續(xù)6：不穩(wěn)運(yùn)行機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)

27、行條件是：在工作點(diǎn)A處電磁轉(zhuǎn)矩的變化率小于制動轉(zhuǎn)矩的變化率，即 5 續(xù)7：機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行條件 負(fù)載機(jī)械特性斜率最小為零-恒轉(zhuǎn)矩。此時有dTe /dn 0。可見，要穩(wěn)定運(yùn)行，電動機(jī)應(yīng)具有負(fù)的斜率-下降的機(jī)械特性。 5 續(xù)8：穩(wěn)定條件4.2.2 串勵電動機(jī)的特性1 效率特性2 轉(zhuǎn)矩特性3 轉(zhuǎn)速特性4 機(jī)械特性5 串勵電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)、用途1 串勵電動機(jī)的效率特性串勵電動機(jī)的效率特性和并勵電動機(jī)的相似。2 串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性定義： UUN時，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流的關(guān)系Te f（Ia）稱為轉(zhuǎn)矩特性，也叫轉(zhuǎn)矩公式。 注意：定義中沒有象并勵機(jī)那樣規(guī)定IfIfN，原因不言可知。2 續(xù)1：轉(zhuǎn)矩特性分析輕載時，串勵磁勢較小，磁路不飽和，此時=KfIf=KfIa,Te=CTKfIa2。重載時，串勵磁勢較大，磁路飽和，此時常值， TeIa。3 串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性定義： UUN時，轉(zhuǎn)速與電樞電流的關(guān)系n f（Ia）稱為轉(zhuǎn)速特性。n f（Ia）也叫轉(zhuǎn)速公式。注意：