電動叉車串勵直流電動機的機械特性,是指直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)如果用曲線圖表示這種關(guān)系,就稱為機械特性曲線。
為了說明串勵式直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與其轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系,我們先看一看加到電動機上的電源電壓,在串勵直流電動機中都用在什么地方,如圖1 所示:
圖1 串勵直流電動機電路
圖中U是電源電壓,Rw、RA 分別表示勵磁繞組和電樞繞組的電阻,Ea 是電樞中的反電動勢。顯然,外加電源電壓U一方面去克服電樞反電動勢 EA,另一方面要在 R的RA產(chǎn)生電壓降,故用表示式表示,則為:
U= Ea+ IARA+IWRw
因為串勵電動機的Iw=IA。
所以:
U=EA+IA (RA+ Rw)
把式EA=CePn代人式U=EA+IA (RA+ Rw)得:
U=Ceφn +IA (RA+ RW)
經(jīng)整理后得:n=[U-I A(RA+RW)]/Ceφ
從式U=EA+IA (RA+ Rw)可知,電磁轉(zhuǎn)矩 T=C I 要增大,必須使 增加;或者更增加;或者二者都增加才行。電磁轉(zhuǎn)矩丁要減小,則 、 也要減小,然而電磁轉(zhuǎn)矩的增減,是由負載轉(zhuǎn)矩決定的。二者的關(guān)系是數(shù)值上大小相等,方向上則是相反的。
從式n=[U-I A(RA+RW)]/Ceφ可知,當負載轉(zhuǎn)矩增加時,電動機的電磁轉(zhuǎn)矩必然增加,即I增加更也增加,于是n要減小,即轉(zhuǎn)速n下降;當負載轉(zhuǎn)矩較小時,的總值還不大,磁路未飽和,負載轉(zhuǎn)矩增加時,更隨著增加而成比例地增加,故轉(zhuǎn)速 n下降很快;當負載轉(zhuǎn)矩較大時,I 的總值已經(jīng)較大了,磁路飽和,這時負載再增加,也增加,但更卻不再增加。因此,轉(zhuǎn)速n盡管仍是降低的,但下降的比較平緩了。
如果用橫坐標表示轉(zhuǎn)矩 T,用縱坐標表示轉(zhuǎn)速 n,則電動叉車串勵直流電動機制機械特性(自然特性)近似一雙曲線,如圖2所示。
(a)自然特性;(b)RT=0調(diào)節(jié)U的特性;(c)U不變,R變化時的特性;
(d)U不變,Rr=0調(diào)節(jié)φ的特性
圖2 串勵電動機的機械特性
其中,圖2-5(a)是指串勵電動電源電壓 U,電樞電路中的電阻和磁通不加人工調(diào)節(jié)的情況下,得出的特性曲線,因而稱為自然特性。但是當改變電動機的電源電壓U,或者在電樞電路里串入外加電阻Rr,或者改變電動機的主磁通φ時,電動機的特性曲線都將要改變。圖2(b)、(c)、(d)表的是降低電源電壓U、增大電樞電路外電阻Rr和減小磁通φ的機械特性變化情況。總體而言,串勵直流電動機的機械特性具有以下幾方面的特點:
- (如空車行駛、空鉤下降)的時間,從而提高機械的生產(chǎn)率;重載時轉(zhuǎn)速自動降低,則可以保證生產(chǎn)安全及防止電機過載。因此,串勵電動機最適合于電力牽引車(如電力機車、蓄電池車輛等)的運行要求
- “飛車”的程度??蛰d或輕載時需要的電磁轉(zhuǎn)矩 T很小,因而電樞電流IA及磁通φ更也很小,由式圖1或圖2的機械特性可見,這時電機的轉(zhuǎn)速n將很高。為了防止因電機“飛車”而造成的轉(zhuǎn)子損壞事故,串勵電動機不允許在空載或輕載(低于額定負載的20%~30%)下運行。但在電動叉車或電動牽引車中,因車輛本身有自重電動機不會空載運行,因而這種危險性不大。
- 串勵電動機具有較大的啟動能力和過載能力。直流電動機的啟動能力和過載能力受電動機允許的電流過載倍數(shù)的限制,電流過載倍數(shù)大會使換向器與電刷的工作惡化,造成換向火花,所以電流過載倍數(shù)一般限制在額定電流的 2.0倍~2.5倍。
電動叉車串勵直流電動機在正常運行時,磁路未飽和,可近似認為磁通φ與勵磁電流IW(等于電樞電流IA)成正比,即φ∞IA²,根據(jù)式T=CTIAφ,可得T∞IA²,即電動機轉(zhuǎn)矩與電樞電流的平方成正比。因此,在允許的電流過載倍數(shù)條件下,串勵電動機的轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)較大,亦就是具有較大的啟動能力和過載能力。
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