(1)并励直流电动机的机械特性并励直流电动机的机械特性是指当电源电压U为常数、励磁电流Ii为常数、电枢回路总电阻Rs不变时,电动机转速n和转矩M之间的关系n=f(M)。 并励直流电动机的线路图如图3-14所示。由图可以看出,在励磁回路中,励磁电流Ii只由电源电压UT和励磁回路电阻R的大小决定,而和电枢电路没有关系。电源电压的大小是不变的,只要保持励磁回路电阻RT不变,励磁电流Ii即可保持不变,此时电动机的主磁通φ可以认为是个恒定不变的量设电枢电阻为Rs由式(3-10)可得出转速与电枢电流的关系为
因为电枢电阻Rs是不变的,式(3-14)中只有n和M是变量,所以并励直流电动机的转速将随转矩的增加而近似地按线性规律下降。因为Rs很小,所以转速下降得很少,如图3-15所示。由此可见,随着电磁转矩的增加,转速n下降很少,即并励直流电动机具有硬的机械特性。
并励直流电动机的应用很广。要求转速近似不变或需要在广阔范围内进行调速的生产机械,如大型车床、龙门创床及磨床等,常采用并励直流电动机来拖动。
并励直流电动机在运转时,不可断开励磁电路;否则,励磁电流等于零,主磁极上只有很小的剩磁通,反电动势很小,电枢电流和转速将急剧增加,会引起严重故障。
(2)串励直流电动机的机械特性串励直流电动机的线路图如图3-16所示。因为励磁绕组同电枢绕组串联,所以励磁电流Ii和电枢电流Ⅰs相等,且等于流入电动机的总电流I，即
串励直流电动机的电压平衡方程式为
因此串励直流电动机的磁通将随电枢电流的变化而改变。在负载较轻时,因为磁路不饱和,所以磁通φ可以认为与电枢电流Is成正比。此时,电磁转矩M和电枢电流Is的平方成正比,即
串励直流电动机的转速为
当负载増大时,电枢电流增大,也就是励磁电流増大,因此磁通増大,同时包括励磁绕组在内的电枢电路的电压降Is(Rs+Ri)也增大,即式(3-19)的分母增大,而分子减小,因此串励直流电动机的转速随着负载的增大而迅速下降,如图3-18所示。但当负载增加到很大时,励磁电流很大,磁路已接近饱和,磁通φ不再随Ii增加时,转速下降较少,机械特性的曲线比较平直。
串励直流电动机的转速随转矩的增加而显著下降的特性叫作软特性。这是串励直流电动机的另一个特点。
串励直流电动机的软特性特别适用于起重设备。例如,当起重机提升重量较轻的货物时,电动机的转速较高,以提高生产率;当提升很重的货物时,其转速较低,以确保工作安全必须指出,串励直流电动机禁止在空载或小于额定负载的20%~30%的情况下运行。
因为在空载或轻载时,电动机的转速很高,电枢会受到过大的离心力而损坏。所以,串励直流电动机与生产机械必须直接连接,禁止使用皮带传动,防止皮带滑脱而发生严重事故。
