串励电动机的机械特性与起动

串励直流电动机的励磁电流就是电枢电流，它随负载的变化而变化，如图4.7.1所示。

当电枢回路中总电阻为R0（R0＝Ra＋Rf＋Rc）时，Ea＝CeΦn＝U－IaR0，则有串励直流电动机的机械特性为

图4.7.1　串励直流电动机的电路图

串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联，因而磁通Φ是电流Ia的函数，即Φ＝f（Ia）是一条非线性的饱和曲线。在分析串励直流电动机时，人们常将磁化曲线的不饱和部分和饱和部分分别用两条直线代替，替换后的转速特性分析如下。

（1）当电流Ia较小，磁路不饱和时，磁通与电流成正比即Φ＝K1Ia，K1为常数，串励直流电动机的转速特性为

上式等号右边第一项与Ia成反比，第二项是常数，因此，转速特性在电流较小，磁路不饱和时是一条双曲线。当电动机空载、电流很小时，转速会很高。这可能引起“飞车”事故，造成严重后果，所以串励直流电动机不允许空载运行，也不允许用皮带传动，以防皮带脱落造成“飞车”。

转矩特性为

转矩与电流的平方成正比，转矩特性曲线是一条抛物线。

机械特性为

式中C与C′均为常数，

（2）当负载较重、电流较大时，磁路饱和。如果磁路达到高饱和，不再随电流的增加而增加，即可认为Φ＝K2。此时，串励直流电动机的转速特性为

此时转速特性是一条随电流的增加稍有下降的直线。

转矩特性为

转矩与电流成正比，转矩特性曲线是一条直线。

机械特性为

此时的机械特性是一条略微下倾的曲线。

和他励直流电动机一样，串励电动机也可利用改变电动机参数的方法而获得各种人为机械特性。

1.电枢回路串联电阻

串励直流电动机电枢回路串联电阻的人为机械特性如图4.7.2所示，Rc越大，其特性越软。

图4.7.2　串励电动机电枢回路串联电阻的人为机械特性

图4.7.3　串励电动机降低电源电压的人为机械特性

2.降低电源电压

当降低电源电压为U1（U1＜UN）时，特性为低于固有机械特性而与之平行的曲线，如图4.7.3所示。

图4.7.4　励磁绕组并分别电阻

3.励磁绕组并分路电阻RB

为了使串励电动机有越出额定值的转速，可利用减弱磁通的方法，一般用励磁绕组并以分路电阻来达到此目的，如图4.7.4所示。

当励磁绕组不并联RB时，If＝Ia；当存在RB时，If＝（IaRB）／（Rs＋RB），If＜Ia，磁通减弱，机械特性位于固有机械特性之上，如图4.7.5中特性3所示。

4.电枢并分路电阻R′B

如在电枢两端并分路电阻R′B，则If＝Ia＋I′B，如图4.7.6所示；而在不并R′B时，If＝Ia（认为并分路电子和不并分路电阻Ia不变）。因此，磁通增长了，同时，由于I′B在电阻R′c上引起附加电压降，使加于电枢的电压降低，转速大大下降，机械特性低于电枢不分流时的人为机械特性如图4.7.5中特性4所示。

在电动机起动时，一般起动电流大于额定电流，这时串励直流电动机的磁路虽然可能出现饱和，但没达到完全饱和。所以串励直流电动机的起动转矩能与成正比，但也比他励直流电动机的起动转矩大。

串励电动机的起动方法与他励电动机的起动方法相同，即可以在电枢回路中串电阻分级起动，也可以降压起动。

图4.7.5　串励电动机的

图4.7.6　电枢并分路电阻