起动用直流电动机的特性
3.2 起动机特性及参数选择
串励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相串联，电枢电流等 于励磁绕组电流，并与总电流相等。串励式直流电动机具有起动转 矩大，轻载转速高，重载转速低，短时间内能输出最大功率等特点， 具有较“软”的机械特性，因此特别适合应用于直接驱动式起动机。
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
汽车电器与电子控制技术
汽车电器与电子控制技术
起动机基本参数的确定 • 起动机功率 • 传动比 • 蓄电池容量
1）起动机功率的选择
起动机的功率P（kW）应根据发动机起动所需功率选 取，它取决于发动机的起动阻力矩 M Q（N·m）和最低起动
转速 nQ（r／min），并可由下式计算：
P M QnQ 9550
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
复励式电动机的磁极上有 两组励磁绕组，一组同电 枢串联，另一组则同电枢 并联。复励式电动机在空 载运行的情况下与并励电 动机相似，加了负载后， 串励绕组的磁场将随负载 的增加而加强，运行情况 接近串励电动机。因此它 的机械特性比并励式软， 较串励式硬。复励式直流 电动机被一些大功率起动 机所采用。
图4-17 直流电动机机械特性比较
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3.2 起动机的基本参数选择
1）起动机的功率
P M QnQ 9550
图4-18 起动机特性曲线
起动机在全制动（nS ＝0）和
空载（ M S＝0）时，其功率
均为0，而在接近全制动电流 一半时其输出功率最大。起动 机工作时间短暂（仅几秒钟）， 允许在最大的功率状态下工作。 因此，起动机的额定功率一般 也就是电动机的最大功率或接 近于最大功率。
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
直流电动机的工作特性
Tem
n
T2
转矩表达式 Tem CTΦN Ia
ห้องสมุดไป่ตู้
T0
考虑电枢反应的作用，转矩上升的速度 0
Ia
比电流上升的慢。
3、效率特性
定义：当 U 、U N I f时，I fN
η f(I a )
由方程式可得 η P1
P
1
P0
Ra
I
2 a
P1
UN Ia η
空载损耗为不变损耗，不随负载电流
η
变化，当负载电流较小时效率较低，输入
η
n UN RaIa UN Ra Rf
CEΦ CEΦ kf CEIa
kf CE
Tem
当负载电流为零时，电机转速趋于无穷
n
大，所以串励电动机不宜轻载或空载运行。
转矩特性
Tem
CTΦIa
k
f
CT
I
2 a
0
Ia
当负载电流较大时，磁路饱和，串励电动机的工作特性与 他励电动机相同。
功率大部分消耗在空载损耗上；负载电流
增大，效率也增大，输入的功率大部分消
耗在机械负载上；但当负载电流增大到一
定程度时铜损快速增大此时效率又变小。 0
Ia
二、串励直流电动机的工作特性
当负载电流较小时，电机磁路不饱和，每极气隙磁通与励
磁电流呈线性关系。即：
转速特性
Φ k f I f k f Ia
η n Tem
直流电动机的工作特性
一、他励（并励）直流电动机的工作特性
1、转速特性
定义：当 U 、U N I f时，I fN n f(I a )
由方程式可得
n
UN CEΦ
简述直流电机的特点
简述直流电机的特点
直流电动机的最大特点是运行转速可在宽广的范围内任意控制,无级变速,额定转速可在很大的范围内选择。
它具有优良的调速特性,调速平滑、方便以及调速范围宽广;其过载能力大,能承受频繁的冲击负载;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行的要求。
直流电动机可分为并励电动机、串励电动机、复励电动机和他励电动机四类。
直流电机具有以下特点：
1.转矩大：直流电机的转矩与电枢电流成正比，因此可以通过控制电枢电流来调节输出转矩。
2.转速范围广：直流电机的转速范围广，可以通过改变电枢电流、电磁体的磁通量等方式来调节转速。
3.控制方便：直流电机的转速和转矩可以通过控制电枢电流、电磁体的磁通量、改变电枢和磁极之间的位置等方式来实现调节。
4.精度高：直流电机的输出转矩可以精确控制，因此可以在需要精确控制输出转矩的场合使用。
5.可逆性好：直流电机可以实现正转和反转，因此可以在需要改变转向的场合使用。
6.结构简单：直流电机的结构相对简单，维护和维修相对容易。
7.可靠性高：直流电机的运行稳定可靠，故障率相对较低。
直流电机的优点：
1.启动性能好；
2.调速性能好。
直流电机的缺点：
1.结构复杂；
2.消耗较多的有色金属，成本高；
3.运行中易出故障，维修量大；
4.功率偏小，效率偏低。
直流电动机的机械特性
动过程
起动条件：1、起动转矩要足够大，
2、起动电流不要太大，
注意：因为在起动时，n=0,反电动势Ea=0
I st
UN Ra
二. 起动方法
1、降压启动 电压调节，现已逐步被晶闸管可控整流电源所取代。这种启动 方法需要专用电源，投资较大大但启动电流小，启动转矩容易 控制，启动平稳启动能耗小，是一种较好的启动方法。 2、串电阻分级启动 无须可调电源，实现方便。但电阻耗能严重，调节平滑性差。
n
n0
Ra Rz CeCT 2
Tz
n0
Ra Rz Ce
Iz
二、反接制动－电枢反接的反接制动
1．原理与方法
+U–
运行
R
If
M
Uf
制动
电枢反接制动是将正在正向 运行的他励直流电动机电枢回路 的电压突然反接，电枢电流也将 反向，主磁通不变，则电磁转矩 反向，产生制动转矩。
2. 机械特性
机械特性分析： U U N , ，N 电动机的机械特性方程式为
n
UN
Ce N
Ra R
C
e
CT
2 N
T
n0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T
n0
n
说明
式中
Ra R
C
e
CT
2 N
称为人为特性的斜率，当改变外串电阻RΩ的大小，可得到 一簇人为特性曲线，如图所示。
特性的特点是： ①理想空载点n0与固有机械特性的相同； ②斜率β随外串电阻RΩ的增大而增大，使特性变软。电枢 回路串电阻时的人为机械特性可用于电机起动和调速。
n0
UN
Ce N
式中
Ce N
EaN nN
汽车起动机
发动机的起动阻力矩是在最低起动转速时的发动机 阻力矩。 发动机的阻力矩包括摩擦阻力矩、压缩损失力矩和 驱动发动机辅助机构的阻力矩。 摩擦阻力矩主要由活塞与气缸壁的摩擦以及曲轴轴 承的摩擦所决定，另外还取决于润滑油的粘度; 压缩损失力矩主要取决于气缸的容积和压缩比的大 小，气缸容积和压缩比越大，则压缩损失力矩越大; 驱动发动机辅助机构的阻力矩包括驱动发电机分电 器、汽油泵、机油泵和水泵等的阻力矩。 发动机的阻力矩主要取决于气缸的工作容积、缸数、 压缩比、转速和温度等
直流串励式电动机特性
磁路饱和后，Φ=常 数，电动机转矩为 M=CmΦIa 串励式直流电动机的 电磁转矩在磁路未饱 和时，与电枢电流的 平方成正比; 在磁路饱和后，磁通 中几乎不变，电磁转 矩才与电枢电流成线 性关系
直流串励式电动机特性
这是串励式直流电动机的一个重要特点，即在电 枢电流相同的情况下，串励式直流电动机的转矩 要比并励式直流电动机大。 特别在起动的瞬间，由于发动机的阻力矩很大， 起动机处于完全制动的情况下，n =0，反电动势 Ef=0。 此时，电枢电流将达最大值(称为制动电流)，产 生最大转矩(称为制动转矩)，从而使发动机易于 起动。 这是起动机采用串励电动机的主要原因之一
起动机的工作特性 影响功率的因素 接触电阻增大 蓄电池的容量 温度
第二节起动机基本参数的选择
1.起动机功率的选择
为了使发动机能迅速、可靠地起动，起动机必须 具有足够的功率。 如起动机功率不够，就会使重复起动的次数增多， 起动时间延长，这不仅对蓄电池不利，并且对燃 料的消耗、零件的磨损以及车辆的工作都是极其 不利的。 起动发动机所必需的功率，决定于发动机的最低 起动转速和发动机的起动阻力矩
直流电动机启动方法和原理分析
直流电动机启动方法和原理分析摘要：本文对直流电动机的工作原理做了阐述，并对直流电动机的直接启动的缺点做了说明。
通过对他励直流电动机启动原理的详细分析，说明了几种启动方法的实用性和有效性。
关键词：直流电动机启动1引言直流电动机由于具有良好的启动和调速性能被广泛应用。
直流电动机的运行过程主要包括启动、稳定运行和制动三个阶段。
在启动过程中，直流电动机的电流值超过额定运行值的十几倍，如此大的电流将对电动机本身及直流供电系统造成很大的不良影响，严重时将导致安全生产事故甚至停产，所以控制直流电动机启动阶段的电流值对工矿企业的正常与安全生产具有重要意义。
为控制直流电动机启动阶段的电流值，技术人员采取了许多方法，这些方法都是以直流电动机的启动原理作为根据的，为满足现代企业对直流拖动设备的需求并发展更多、更先进的启动方法，对直流电动机的启动原理进行深入的分析显得尤为重要。
2直流电动机工作原理直流电动机工作原理的理论基础是安培定律：带电导体在磁场中必然会受到力的作用即电磁力作用。
判断所受电磁力方向用左手定则：磁力线穿过左手掌心，左手四指方向为带电导体电流方向，左手大拇指方向即为导体所受到的电磁力方向。
直流电动机的主磁极绕组通以直流电建立主磁场，转子绕组（也称为电枢绕组）通以交流电即为带电导体，转子绕组在磁场中受到电磁力作用并产生电磁转矩使转子旋转。
即将输入的电能转化为机械能输出。
3他励直流电动机直接启动特性3.1直接启动：即他励直流电动机电枢回路两端电压为额定值，电枢回路不串入附加电阻的启动方法。
3.2直接启动电流特点：（1）他励直流电动机电枢回路电压平衡方程为：U=Ea+IaRa=Cefn+IaRa （公式1）公式1中：U为他励直流电动机电枢回路两端电压；Ea为电动机转子绕组切割主磁场产生的反电动势；Ia为电枢回路总电流；Ra为电枢回路总电阻；Ce为感应电动势常数；f为每极磁通量；n为转子转速。
（2）根据公式1可知：他励直流电动机启动瞬间转子转速 n为零，所以反电动势Ea为零；电枢回路两端电压U为额定值：电枢回路总电阻Ra为额定值，所以相当于电压直接加在了电枢回路电阻上。
直流电机的工作原理及特性
电刷盒
转子结构图
电枢绕组
电枢铁心
换向器 转轴
（二） 转子(电枢)部分
1、电枢铁心 作为主磁通磁路的主要部分 嵌放电枢绕组 2、电枢绕组 能量转换的关键部件，
产生电磁转矩和感应电动势以实现能量转换 3、换向器 ：与电刷配合使用 直流电动机中：将外加直流电源转换为电枢线圈中的
交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变； 直流发电机中：将电枢线圈中感应产生的交变电动势
KeN U N I N Ra / nN
3.16
（3）求理想空载转速 n0 U N /KeN
（4）求额定转矩
TN
PN
9.55 PN nN
3.17
TN KtN I N 9.55KeN I N
2、人为机械特性
n
U
Ke
Ra
KeKt 2
T
n0
n
人为机械特性就是指供电电压U或磁通Φ不 是额定值、电枢电路内接有外加电阻Rad时 的机械特性，亦称人为特性。
机械特性是分析研究电机启动、调速和制动的 重要依据。
机械特性分固有机械特性和人为机械特性。
一、他励电动机的机械特性
机械特性方程的推导
U E Ia Ra
3.11
E Ken
n
U
K e
Ra
K e
Ia
3.12
T KtIa Ia T /Kt
n
U
K e
Ra
KeKt 2
T
n0
KT
n0 n
n0---理想空载转速（T=0）
具有一段启动电阻的他励电动机 Ist U N /Ra Rst 1.5～2I N
具有三段启动电阻的他励电动机
原则 1. T1(I1)≤2TN 2. T2(I2)基本相
第09讲直流电动机的起动及工作特性
如果励磁太小甚至断线，可能导致“飞车”现象。
满磁通空载直接启动的转速与电枢电流变化
n
n0
( Ea = CeF N n)
IN
IS
o
t
UN
I0 o
t
IfN Uf N
Ea
启动方法
为了限制启动电流而采取的措施称为启动方法。
一般有两种启动方法：电枢回路串电阻；降低电枢电压。
U¯ Is = (Ra + R)
UN
I s 1.75 ~1.30 I N （起动电流范围）
设计一个起动变阻器， 【求】变阻器应有的级数及每级电阻值。 【解】
22 P = =25.9kW 1 0.85
3 P 25.9 10 IN 1 = =117.5A UN 220
PN
Rs1 Rs 2 Rs 3
C1 C2 C4
（停止）
该起动器应设计为8级
3
直流电动机的工作特性
他励直流电动机工作特性
U=UN , If = IfN , 电枢回路不串电阻的情况下，他励电动机 的输出功率或者电枢电流变化时，电机的转速、转矩、效率等 重要物理量随之变化的关系曲线称为工作特性。 额定励磁电流：直流电动机加额定电压，带额定负载后，电 枢电流、转速、输出功率都达到额定值，这时对应的励磁电流 称为额定励磁电流。 Ia
R1 0.742 1.068 0.792
R3 0.742 0.792 0.587 R4 0.742 0.587 0.436 R5 0.742 0.436 0.324 R6 0.742 0.324 0.240 R7 0.742 0.240 0.178 R8 0.742 0.178 0.132 R9 0.742 0.132 0.979 Ra 0.1
直流电动机的机械特性
直流电动机的机械特性直流电动机是一种常用的机电一体化设备，其被广泛应用于各个领域中。
本文将会介绍直流电动机的机械特性以及其对电机性能的影响。
机械特性在直流电动机中，机械特性包括以下几方面：转矩-转速特性转矩-转速特性是描述直流电动机机械性能的一项基本参数。
在电动机工作过程中，其所能输出的最大转矩随着转速的升高而逐渐降低。
这是因为当电动机转速越来越快时，铁芯和电涡流产生的反磁场会减弱，从而导致电动机所能输出的最大功率下降。
负载特性负载特性是指在不同负载下电机的输出特性。
电动机工作时，其常常需要承受较大的负载。
在负载下，电机输出的功率与输出的转矩有直接的关系，因此负载特性也是衡量电机性能的重要指标。
稳态和瞬态特性电动机的稳态和瞬态特性是描述电机工作状态的两个重要参数。
稳态特性是指电机在稳定状态下的运作特性，而瞬态特性则是指电机在启动、停止和加速等瞬态过程中的运作特性。
机械特性对电机性能的影响电动机的机械特性对其性能的影响十分显著。
其中，转矩-转速特性对电机的负荷能力、效率和稳定性都有影响。
转矩-转速特性可以用动态转矩方程来描述，在实际应用中可以根据负载情况来调整电机的运行状态，以保证其在不同负载下的运行稳定性。
另外，稳态和瞬态特性对电机的启动、停止和加速等过程有直接的影响。
在启动过程中，电机可能会受到较大的起动电流，从而导致电机元件的过载。
在停止过程中，电机可能会产生反电动势，导致能量无法全部释放，影响到电机的效率。
因此，在电机的设计过程中需要充分考虑机械特性对电机性能的影响，以使其性能更加优越。
直流电动机的机械特性是描述其工作性能的一个重要因素。
转矩-转速特性、负载特性以及稳态和瞬态特性等机械特性对电机的性能和效率都有显著的影响。
在电机设计和应用中，我们需要充分考虑这些特性的影响，以保证电机的稳定性、负荷能力和实用性。
直流电动机的启动和调速
直流电动机的启动和调速一、直流电动机的启动1、对直流电动机启动的基本要求1）启动转矩要大于额定转矩，但不宜过大；2）启动电流不宜大大；3）启动时间要短，以提高生产率；4）启动设备要求简单，经济可靠，操作方便。
2、直流电动机的启动方式1）直接启动启动初始，电枢电流增大很快，电磁转矩也增大很快。
当电磁转矩大于负载转矩时，电动机就开始转动，同时直接启动的优点是不需要什么启动设备，而且操作简便；缺点是启动电流和启动转矩都很大，致使电网电压下降，机械传动机构受到冲击。
2）变阻器启动变阻器启动就是在启动时将一个启动电阻串入电枢回路以限制启动电流，当转速上升之后，再将电阻逐步切除，将启动电流限制在允许的范围内。
这种启动方式比较笨重，消耗电能多。
3）降压启动降压启动就是通过降低电动机的电枢端电压来限制启动电流。
降压启动的优点是可平滑启动，启动过程中消耗的能量较小。
缺点是启动设备的投资大。
二、直流电动机的调速方法1、改变电枢回路中串接的电阻进行调速这种调速方法的特点是:1）电动机的理想空载转速n0不变，只能降速。
2）调速电阻的能量消耗比较大，不经济。
3）电动机的机械特性变软，如果负载有一点变动，就会引起电动机较大的速度变化，调速范围小，这对于要求转速恒定的生产机械来说是不利的。
这种调速方法的主要优点是比较简单，容易实现。
适用于功率小，负载对电动机机械特性的硬度要求不高，短时调速的场合。
2、改变励磁回路中的调节电阻进行弱磁升速这种调速方法的特点是:1）只能升速，使电动机的转速高于额定转速；2）调速较平滑；3）由于励磁电流较小，功率损耗小，比较经济，控制也方便；4）对于普通直流电动机，其弱磁调速的调速范围最高为2，对于专用的调磁调速的直流电动机，其调速范围可达3～4。
3、降低电枢电压调速这种调速方法的特点是:1）电动机在额定转速以下，实现无级调速；2）调速平滑，调速范围宽；3）机械特性硬度不变；4）损耗较小；5）需要专用的可调直流电源供电，如发电机-电动机组，可调的可控硅整流装置等；6）投资大。
直流电动机的分类及其特性
直流电动机的分类及其特性在直流电动机中，除了必需给电枢绕组外接直流电源外，还要给励磁绕组通以直流电流用以建立磁场。
电枢绕组和励磁绕组可以用两个电源单独供电，也可以由一个公共电源供电。
按励磁方式的不同，直流电动机可以分为他励、并励、串励和复励等形式。
由于励磁方式不同，它们的特性也不同。
1、他励电动机他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个电源供电，如图6所示。
他励电动机由于采纳单独的励磁电源，设备较简单。
但这种电动机调速范围很宽，多用于主机拖动中。
图1 他励电动机2、并励电动机并励电动机的励磁绕组是和电枢绕组并联后由同一个直流电源供电，如图2所示，这时电源供应的电流I等于电枢电流Ia和励磁电流If之和，即I=Ia+If。
图2 并励电动机并励电动机励磁绕组的特点是导线细、匝数多、电阻大、电流小。
这是由于励磁绕组的电压就是电枢绕组的端电压，这个电压通常较高。
励磁绕电阻大，可使If减小，从而减小损耗。
由于If较小，为了产生足够的主磁通Φ，就应增加绕组的匝数。
由于If较小，可近似为I=Ia。
并励直流电动机的机械特性较好，在负载变时，转速变化很小，并且转速调整便利，调整范围大，启动转矩较大。
因此应用广泛。
3、串励电动机串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联之后接直流电源，如图3所示。
串励电动机励磁绕组的特点是其励磁电流If就是电枢电流Ia，这个电流一般比较大，所以励磁绕组导线粗、匝数少，它的电阻也较小。
图3 串励电动机串励电动机多于负载在较大范围内变化的和要求有较大起动转矩的设备中。
4、复励电动机这种直流电动机的主磁极上装有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，另一个与电枢绕组并联，如图4所示，所以复励电动机的特性兼有串励电动机和并励电动机的特点，所以也被广泛应用。
图4 复励电动机在以上四种类型的直流电动机中，以并励直流电动机和他励直流电动机应用最为广泛。
直流电机的工作原理及特性
2）改变电压
n
U
Ke
-
Ra
KeKt 2
T
n0
-
KT
n0 - n
3.13
1. n0随着U的变化而改变 2. 平行于固有特性曲线的一
簇曲线
24
第三章 直流电机的工作原理及特性
3.3.1 他励电动机的机械特性
2. 人为机械特性（改变U、φ、 Rad）
3）改变磁通
1. n0增加
2. 随着φ的降低，斜率变大， T减小，n>nN，电动机工作在 交点左侧区语
U＜UN→n↑、E↑→↑U→U=UN、 2.电枢n=回n路N 内串接外加电阻启动
满足启动要求：Ist=UN/（Ra+Rst） Rst（3-4级） T1、T2的数值按照电动机的具体启动条件决定： T1=（1.6-2）TN T2=（1.1-1.2）TN
28
么么么么方面
Sds绝对是假的
第三章 直流电机的工作原理及特性
3.5 直流他励电动机的调速特性
改变电压调速
特点
1.在在nN以下调速，可实现平滑无级调速； 2.机械特性硬度不变，调速稳定性高，范围大； 3.调速时电枢电流不变，转矩不变，恒转矩调速； 4.可以利用调压方法启动电动机。
39
第三章 直流电机的工作原理及特性
3.5 直流他励电动机的调速特性
改变主磁通φ调速
20
第三章 直流电机的工作原理及特性
3.3.1 他励电动机的机械特性
估算Ra Ra
0.5(1- PN ) U N UNIN IN
0.71W
计算KeФN
画出机械特性曲线
n0
UN KeN
KeN
UN
- IN Ra nN
3.4直流他励电动机的启动特性&3.5直流他励电动机的调速特性
13
3.5.2 改变电动机电枢供电电压U
因此，直流电动机是不允许直接启动的，即在启 动时必须设法限制电枢电流。
2
限制直流电动机的启动电流的方法： 一是降压启动，即在启动瞬间，降低供电电源电压， 随着转速n的升高，反电势增大，再逐步提高供电电 压，最后达到额定电压UN时，电动机达到所要求的 转速。 二是在电枢回路内串接外加电阻启动，此时启动电 流Ist＝UN／(Ra+Rst)将受到外加启动电阻Rst的限制， 随着电动机转速n的升高，反电势E增大，再逐步切 除外加电阻一直到全部切除，电动机达到所要求的 转速。
9
金属切屑机床，根据工件尺寸、材料的性质、切屑用 量、刀具特性、加工精度等不同，需要选用不同的切削速 度，以保证产品质量和提高生产效率； 电梯类或其他要求稳速运行或准确停止的生产机械， 要求在启动和制动时速度要慢或停车前降低运转速度以实 现准确停止。 实现生产机械的调速可以采用机械的、液压的或电气 的方法。
19
过大的启动电流的危害：
1.过大的启动电流使电动机在换向过程中产生火 花，烧坏整流子； 2.过大的电枢电流产生过大的电动应力，可能引 起绕组的损坏，而且产生与启动电流成正比例的启动 转矩，会在机械系统和传动机构中产生过大的动态转 矩冲击，使机械传动部件损坏； 3.对供电电网来说，过大的启动电流将使保护装 置动作，切断电源造成事故，或者引起电网电压的下 降，影响其他负载的正常运行。
6
直流电动机机械特性
直流电动机机械特性直流电动机是一种广泛应用于工业领域的电动机，其机械特性对于在实际工程中使用起着至关重要的作用。
本文将介绍直流电动机的机械特性，包括其基本结构、工作原理、性能参数以及特性曲线等内容。
基本结构直流电动机主要由定子、转子、换向器、电刷、轴承等部件组成。
定子是固定的部件，包括定子铁心、定子绕组等；转子是旋转的部件，包括转子铁心、励磁绕组等；换向器用于改变电流方向，使电机正常运转；电刷与换向器配合使用，传递电流到转子绕组上；轴承则支撑转子的转动。
直流电动机的工作原理是利用电磁感应的原理，当电流通过转子绕组时，会在空间产生磁场，与定子的磁场相互作用产生转矩，推动转子旋转，从而实现电动机的工作。
性能参数直流电动机的性能参数主要包括额定电压、额定功率、额定转速、额定电流、效率等。
其中，额定功率是指电动机在额定电压、额定电流条件下所能输出的功率；额定转速是指电动机在额定电压下转动的转数；效率则是指电动机输出功率与输入功率之比。
特性曲线直流电动机的特性曲线包括转矩-转速曲线和效率-输出功率曲线。
转矩-转速曲线表示在不同负载下电动机的转子转速和输出转矩的关系，通常转矩与转速呈线性关系；效率-输出功率曲线则表示在不同输出功率下电动机的效率变化情况，一般在额定功率附近效率最高。
直流电动机广泛应用于各种机电设备中，包括传送机械、起动机、升降机、风机等，其机械特性对于实现各种功能起着关键作用。
结论直流电动机的机械特性是其性能的重要指标，了解并掌握电机的特性对于工程设计、运行维护等都有着重要的意义。
通过本文的介绍，相信读者对直流电动机的机械特性有了更深入的了解。
常用电动机的性能特点
采 用单相 电源或 低压直 流电源 供电。
特点
结 构简单 、体积 小、质 量小、 价格低 、震动 和噪声 小、安 全性好 。
任务一 动力源 二、常用电动机性能特点
工 作 原 理 、结 构、性 能、作 用、使 用条件 和运动 方式与 常规电 机不同 ，以及 体积， 输出功 率很大 或很小 的电动 机都属 于微特 电机。
特性
缺 点是运 行时从 电网吸 收无功 励磁功 率，使 电网的 功率因 数降低
任务一 动力源 二、常用电动机性能特点
小 功 率 电 动机 是指电 动机转 速折算 在1500r/min时 ， 最大 连续功 率不超 过1.1kw的 电 动 机。
4.小功率电动机
主 要用于 专用用 途或特 殊用途 的机电 设备上 。 电 动机适 宜自动 化和大 批量生 产。
任务一 动力源 二、常用电动机性能特点
1.直流电动机
直 流电动 机范围 大，速 度变化 较平滑 ，可以 做到精 确调速 ，而且 调速方 法比较 简单， 具有优 良的调 速性能 。
直 流电动 机过载 能力大 ，可承 受频繁 的冲击 负载， 能实现 频繁的 无级快 速起动 、制动 和反转 ，以满 足 生产过 程中各 种不同 的特殊 运行要 求。
同步电动机同步电动机是一种交流电动机其转速与旋转磁场的转速同步即转子转速n与电网频率f之间有恒定的比例关系n60fpp为电动机的极对转速恒定功率因数可调功率高运行稳定性高性能特点二常用电动机性能特点任务一动力源异步电动机也是一种交流电动机其转子转速与旋转磁场的转速不同步存在着转差即这种电动机负载时的转速与所接电网频率之比不是恒定关系
适合于调速范围宽且需要精确调速 的场合，以及对运行有特殊要求的 自动控制系统。但因直流电动机有 机械换向器，需要经常维护，在不 允许中断工作或维修环境恶劣的地 方不宜使用。又由于电刷和换向器 之间会产生火花，在易燃易爆或高 粉尘、高腐蚀的环境中，直流电动 机的使用受到限制。
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起动用直流电动机的特性
一、起动用直流电动机的型式
按磁场绕组和电枢绕组联接方式不同，起动用直流电动机可分为：并励、串励、复励三种形式(如图3—13所示)。
汽车起动机一般采用串励式，大功率起动机多采用复励式。
1．串励电动机
串励电动机的电流流向是：蓄电池正极→磁场绕组→电刷→换向器→电枢绕组→负电刷→搭铁(蓄电池负极)(图3—13a)。
此种方式允许流过磁场绕组的全部电流也流过电枢绕组。
串励电动机开始起动时能发出最大转距。
输出转矩随着电动机转速升高而下降。
转矩下降是由于反电动势造成的结果。
2．并励电动机
并励电动机的磁场绕组与电枢绕组并联接线(图3—13b)。
并励电动机的输出转矩不随转速升高而下降，因为电枢产生的反电动势不会削弱磁场绕组的场强。
由于并励电动机不能产生高转矩，故不用它作为起动机。
但刮水器电动机、电动升降门窗电动机、电动调整座椅电动机
等，用的都是并励电动机。
3。
复励电动机
复励电动扰的一些磁场绕组与电枢绕组串联联接，而另一些磁场绕组与蓄电池和电枢绕组并联联接(图3—13c)。
此种配置，使复励电动机能发挥好的起动转矩和恒定的运行转速。
分路的磁场绕组用来限制起动机的转速。
二、串励式直流电动机的特性
串励式直流电动机的转矩M、转速n和功率P随电流变化的规律，称为直流串励式电动机的特性。
图3-14为直流串励直流电动机的特性曲线，其中曲线M、n和P分别代表转矩特性、转速特性和功率特性。
1．转矩特性
在起动机起动发动机的瞬间，因发动机的阻力矩很大，起动机处于完全制动状态。
此时电枢转速为零，反电动势为零，电枢电流达到最大值，转矩也相应地达到最大值。
转矩与电枢电流的平方成正比，所以制动电流所产生的转矩很大，足以克服发动机的阻力矩，使发动机起动变得很容易。
这就是汽车起动机采用串励式电动机的主要原因之一。
2．转速特性
串励式电动机在输出转矩较大时，电枢电流较大，电动机转速随电流的增加而急剧下降；反之，在输出转矩较小时，．电动机转速又随电枢电流的减小而很快上升。
串励式电动机具有轻载转速高，重载转速低的特性，对保证起动安全可靠是非常有利的，是汽车上采用串励式起动机的又一重要原因。
但是，轻载或空载时的高转速，容易使串励式电动机发生“飞车”事故。
所以功率较大的串励式电动机不可在轻载或空载情况下使用；即使汽车起动机功率较小，也不可在轻载或空载状态下长时间运行。
3．功率特性
串励式电动机的功率P用下式表示：
P=M*n/9550（3—5）
式中，M是电枢轴上的转矩(N·m)；n是电枢转速(r／min)。
电动机完全制动时，转速和输出功率为零，转矩达到最大值。
空载时电流最小，转速最大，输出功率也为零。
当电枢电流接近制动电流一半时，电动机输出功率最大。
三、影响起动机工作特性的因素
起动电动机工作特性曲线是在一定温度下，配用一定容量和充电状态的蓄电池及电动机内阻不变条件下得出的。
如果这些条件变化，电动机特性曲线也会变化。
下面对影响起动电动机工作特性的因素进行简要分析。
1．蓄电池容量和充电状况的影响
蓄电池是起动机的工作电源，因此蓄电池的容量和充电状况直接影响起动机的输出。
蓄电池容量越大，充电越足，内阻越小，供给起动机电流越大，起动机的输出功率、转速、起动转矩均增大，但是用增加蓄电池容量来改善起动电动机特性是有限度的，同时又增加了蓄电池的重量。
因此，每种起动机应该具有规定容量的蓄电池来供电，这样既能保证发动机的正常起动，又能使整个起动系统的重量最小。
2．起动电动机电路影响
主要是起动电路的电阻影响起动机工作性能。
起动电路电阻包括电动机内部电阻(磁场绕组、电枢绕组和电刷接触电阻)，连接导线电阻，以及导线连接处的接触电阻。
电路电阻越大，起动机的输出功率、转速、制动力矩均会降低。
对于结构一定的电动机，减小接触电阻的方法是：换向器不失圆，表面清洁，外径不小于规定尺寸，电刷高度和工作面剥落程度不超过标准。
电刷和换向器接触良好，电刷在刷架中无阻滞现象，电刷弹簧压力适当等。
为了减小连接导线电阻，必须选择足够截面积的导线并尽可能缩短其长度。
我国有关标准推荐，在使用条件良好时，连接导线通过电流每百安培的最大电压降在12V系统时不大于0.20V，24V系统不大于0.40V，在使用条件恶劣时，12V系统为0.10V，24V系统为0.17V。
在实际工作中还必须注意使导线两端接触良好。
3．环境温度的影响
环境温度对起动系统影响极大，一方面温度降低时，蓄电池内阻增加，
实际容量下降，虽然在低温时连接导线的电阻及起动机内阻相对减小，但与蓄电池内阻的增加相比，数量极微。
因此在低温时起动机的输出功率大幅度减小。
另一方面，在低温情况下，发动机阻力矩增加，起动发动机所必须的转速提高，即起动发动机所需功率大大增加，因此，冬季应注意蓄电池保温，甚至采取必要的起动辅助措施。