直流电机机械特性的估算现在,直流电动机在许多工业部门得到广泛应用。在设计电动机拖动系统时,首先应知道所 选择电动机的机械特性 n=f(M),而在电动机的产品目录或铭牌数据中却没有给出机械特性 方面的数据。不过,我们可以利用产品目录或铭牌中给出的数据估算出机械特性,了解了固 有机械特性,其他各种特性也就能弄清楚了。现以目前使用较广泛的并励电动机(图1)为 例来进行说明。 并励直流电动机的机械特性是指当电源电压V、励磁电流If以及电框回路均为常数时, 电动机的电磁转矩及转速n 之间的关系为: 很显然,如果事先知道这条直线上的两个特殊点,例如理想空载点(n0,o)和额定工作点(nN,MN),通过这两点联成的直线,就得到固有机械特性。 上述两个特殊点中,额定转速nN能从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MN 都是未知的,应设法求得。 从式中看出,如果能知道额定电枢电动势EaN 或知道电枢回路电阻 Ra,便可算出 CeΦN,从而计算出理想空载转速n0,有如下两种办法。 一是根据经验估算额定电枢电势EaN。我国目前设计的直流电动机额定电枢电动势与额定电压 VN 有一定比值,即EaN=(0.93~0.97)VN,其中小容量电动机取小的系数,一般 中等容量电动机取0.95 左右。 二是根据所选直流电动机,实测它的电枢回路电阻Ra。对于电枢回路电阻Ra,不能用万用表直接测正、负电刷之间的电阻,因为电刷与换向器表面接触电阻是非线性的,电框 电流很小时,表面电阻值很大,不反映实际情况。故一般采用降压法测量,即在电枢回路中 通入接近额定电流(图3),用低量程电压表测量正、负电刷间的压降,除以电枢电流,即 为电枢回路电阻(包括电枢回路电阻Ra 及限流电阻Rs)。实测时,励磁绕组要开路,并卡 住电枢不使其旋转。但是再测量过程中,可以让电枢转动几个位置进行测量,然后取加权平 均值。 这种实测电枢回路电阻Ra的办法,只适用于小容量的电动机。当电动机容量较大时, 测量时有一定的困难,如电源、图3 的限流电阻Rs 的容量等等。但对中型电动机用第一种 方法估算Ea 更好。 关于额定转矩MN可以按下式进行计算: M2N与MN 两者不相等,即MN=M2N+M0 是空载转矩。 根据铭牌数据求电机的固有机械特性,可按如下的步骤进行:第一步:估算EaN 实测Ra,第二步:计算CeΦN,第三步:求no,第四步:计算MN0,最后在坐标纸上标出(no,o)、(nN,MN)两点,过此两点联成直线,即为直流电动机的固有机械特性。 但对于串励直流电动机的机械特性,则不能用上述方法估算,因为其转速n大致上与 成反比,机械特性呈非线性关系,且特性很软。