起动用直流电动机的特性

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。