什么是直流电动机的工作特性和机械特性?它的调速原理是什么?

Question

如题所述

Answer 1

1. 工作特性：直流电动机通过输入电源产生电流，在定子和转子之间形成电磁感应，导致电磁极性相同的磁力排斥，从而推动转子旋转并完成做功，进而传动其他设备。
2. 机械特性：直流电动机的转速与转矩之间的关系，即转速n随转矩T变化的特性，称为机械特性。这种关系可以用n=f(T)表示。
3. 调速原理：在直流电动机的电枢回路中，电源电压U必须与电动机的反电动势Ea和电枢电流Ia在电枢回路电阻Ra上的电压降相平衡。即U = Ea + IaRd。反电动势Ea与转速n和磁通φ相关，而电枢电流Ia与转矩M和磁通φ相关。因此，有Ed = Cφn 和 M = CφId，其中C为常数。根据这些关系，可以推导出直流电动机的调速方法，包括调节励磁电流、调节电枢端电压和调节电枢回路中的电阻。
4. 调速方法：调节电枢回路中的电阻是一种简单但能耗较高的调速方式，尤其在轻负载时，由于负载电流小，电阻上的电压降小，转速调节不够灵敏。更有效的方法是调节电枢端电压，并适当调节励磁电流，这样可以实现直流电动机在较宽范围内的平滑调速。增加端电压会提高转速，而增加励磁电流会降低转速。两者合理配合，可以使电动机在不同转速下稳定运行。
5. 注意事项：在高速运行时，换向条件可能恶化；在低速运行时，冷却条件可能变坏，这些因素都可能限制电动机的功率输出。串励直流电动机因其接近恒功率特性的机械特性（图2），在低速时具有较大的转矩，因此常用于电动车辆牵引。在电车中，为了实现更大范围的调速和减少起动时的电能消耗，常使用多台既有串励又有并励的复励直流电动机共同驱动，并通过串并联改接的方法来改变电机端电压，实现经济有效的调速。