2.2.1 他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性

由式（2-3）、式（2-4），知：

式中 n₀——理想空載轉(zhuǎn)速，n₀ =U/（ C_eΦ）；

β——機(jī)械特性斜率，β=-R_a/（ C_eC_TΦ2 ）。

當(dāng)U、Φ、R_a不變時，式（2-6）為直線方程，因R_a ＜＜C_eC_TΦ2 ，故在正常運(yùn)行范圍內(nèi)Δn=βT數(shù)值較小，機(jī)械特性是一條稍微下斜的直線，如圖2-7所示。

若不考慮磁飽和的影響，機(jī)械特性具有硬特性特征，即隨著電磁轉(zhuǎn)矩的增加，轉(zhuǎn)速只有微小變化；若考慮磁飽和的影響，直流電動機(jī)具有去磁作用，隨著負(fù)載加大，電樞電流增大，去磁作用增強(qiáng)，使得Φ略為減小，導(dǎo)致n₀增大，同時，βT略有增加但不如n₀變化的影響大，因此對直流電動機(jī)的機(jī)械特性影響不大。

并勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性和他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性相似，不同之處在于當(dāng)電源電壓U變化時，要想使勵磁電流I_f保持不變，就需要調(diào)節(jié)勵磁回路的串聯(lián)電阻，否則隨著電源U的改變，將使Φ、n₀和β也發(fā)生變化，可見，其機(jī)械特性與他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性存在明顯區(qū)別。

（1）固有機(jī)械特性

當(dāng)電動機(jī)電樞兩端的電源電壓為額定電壓、氣隙磁通量為額定值、電樞回路不串接電阻R，即U=U_N、Φ=Φ_N、R=0時，直流電動機(jī)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性，如圖2-8所示。此時，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

根據(jù)圖2-8，直流電動機(jī)固有機(jī)械特性具有以下特征。

1）固有機(jī)械特性為一條下斜直線。

2）硬特性，此時β=R_a/（）較小。

3） T=0，n₀ =U_N/（C_eΦ_N）為額定理想空載轉(zhuǎn)速，I_a =0，E_a =U_N。

4） T=T_N，n=n_N，額定轉(zhuǎn)速降Δn_N =n₀-n_N =βT_N。

5）額定電壓下剛起動時，n=0，E_a =C_eΦ_Nn=0，此時電樞電流為I_a =U_N/R_a =I_s，稱為起動電流，電磁轉(zhuǎn)矩T=C_TΦ_NI_s =T_s，稱為起動轉(zhuǎn)矩。由于R_a很小，起動電流I_s、起動轉(zhuǎn)矩T_s很大，比電樞額定電流、額定轉(zhuǎn)矩大幾十倍。因此，往往要求他勵、并勵直流電動機(jī)不得在額定電壓下直接起動，為限制起動電流，需要在電樞回路串接合適的電阻，待起動結(jié)束后再把所串接的電阻切除掉。

6）當(dāng)T＜0時，n＞n₀，I_a ＜0、E_a ＞U_N，此時電動機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。

（2）人為機(jī)械特性

根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的需要，人為調(diào)整直流電動機(jī)的電源電壓、勵磁電流、電樞回路串接電阻等參數(shù)，直流電動機(jī)的機(jī)械特性會相應(yīng)發(fā)生變化，稱為人為機(jī)械特性。

1）電樞回路串接電阻，其機(jī)械特性表達(dá)式為

式中 R——電樞回路串接電阻。

相應(yīng)的人為機(jī)械特性如圖2-9所示，其特點(diǎn)為理想空載轉(zhuǎn)速n₀不變，與固有機(jī)械特性相同；斜率β隨（ R_a +R）的增大成比例增加，是一組過n₀的放射狀直線。

2）改變電樞電源電壓，其機(jī)械特性表達(dá)式為

相應(yīng)的人為機(jī)械特性如圖2-10所示，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，U的變化值不高于U_N ，其特點(diǎn)為斜率β不變，與固有機(jī)械特性相同，各條人為特性曲線相互平行，硬特性不變；理想空載轉(zhuǎn)速n₀與U成正比。

3）減小氣隙磁通量，即在勵磁回路中通過調(diào)節(jié)串接的可調(diào)電阻改變勵磁電流大小，最終改變氣隙磁通量Φ，其機(jī)械特性表達(dá)式為

相應(yīng)的人為機(jī)械特性如圖2-11所示，因在額定勵磁電流時電動機(jī)的磁路已接近飽和，在額定勵磁電流基礎(chǔ)上繼續(xù)增大，氣隙磁通量Φ增加不多，故改變氣隙磁通量Φ一般都指減少磁通量，即減弱磁通。 U的變化值不高于U_N ，具有特點(diǎn)：n₀∝1/Φ，弱磁通使得n₀升高，具有非線性特征，機(jī)械特性變軟；β∝1/Φ2，弱磁通使得β加大，具有非線性特征，機(jī)械特性變軟；人為機(jī)械特性是一組不平行、非放射狀直線，磁通減弱，人為機(jī)械特性上移、變軟。

在電樞回路串接電阻和減弱磁通，電動機(jī)的人為機(jī)械特性都會變軟。實(shí)際上，由于電樞反應(yīng)表現(xiàn)為去磁效應(yīng)，使得電動機(jī)的機(jī)械特性出現(xiàn)圖2-12所示上翹現(xiàn)象。對于容量較小的直流電動機(jī)，電樞反應(yīng)引起的去磁現(xiàn)象不嚴(yán)重，對機(jī)械特性的影響不大，可以忽略；對于大容量的直流電動機(jī)，為了補(bǔ)償電樞反應(yīng)去磁效應(yīng)，采取在主磁極增加一個繞組（稱為穩(wěn)定繞組），該繞組里的電樞電流產(chǎn)生的磁通可以補(bǔ)償電樞反應(yīng)的去磁部分，避免電動機(jī)機(jī)械特性出現(xiàn)上翹現(xiàn)象。