直流马达性能曲线(BZ)

直流电动机机械特性曲线Matlab仿真1.选题目的与意义与交流电动机相比，直流电动机有良好的调速性能，它的调速范围较广；调速连续平滑；经济性好，设备投资较少，调速损耗较小，经济指标高；调速方法简便，工作可靠。

在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、电缆设备等对线速度一致性要求较高的地方，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械。

直流电动机作为原动机带动各种生产机械工作，想负载输出机械能。

在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。

直流电动机由于具有调速性能好、制动控制便利、启动转矩大的特点而在工业等领域广泛应用。

直流电动机主要分为四种，其中他励直流电动机的应用是最广泛的，故研究他励直流电动机的机械特性便更有一定的指导意义，也是我们选择这个课题的原因。

电动机的机械特性，即电动机的转速n随着转矩T而变化的特性，可表达成 n=f（T）的函数关系。

在特性曲线上，电机的转速与电磁转矩关系是瞬时的，电磁转矩的变化将引起转速瞬时变化。

若能更好地了解电动机的机械特性，就能在合适的场合使用更适合的电动机，同时也能更好把握其机械特性对于启动、调速、制动等方面的应用。

下面我们将通过Matlab软件对他励直流电动机的机械特性进行仿真分析，从而得出一些结论。

2.理论基础他励直流电机电路如下图所示：忽略电机电刷接触压降，可得电枢回路电势平衡方程式：U=Ea+IaRa (2-1) 其中Ra为电枢回路电阻，Ea为主磁场在电枢绕组中的感应电动势，称为电枢反应电势。

在直流电机中，电势是由电枢绕组切割磁感线产生的，根据电磁感应定律有：Ea=CeΦn (2-2) 其中Ce是由电机的结构决定的参数，称为电势常数。

在直流电机中，电磁转矩是由电枢电流和磁场相互作用产生的电磁力形成的，于是有：Te=CTΦIa (2-3) 其中，CT是由电机结构决定的常数，称为电势常数。

3.数学模型选题要求如下：一台他励直流电动机额定数据如：PN=12kW，UN=220V，IN=60A，nN=1500rpm，电枢回路总电阻（含电刷接触电阻）Ra=0.4Ω，采用MATLAB完成下列曲线的绘制：（1）电枢回路外串不同电阻时人工机械特性（2）改变电枢电压时的人工机械特性（3）弱磁调速时的人工机械特性查阅相关资料，得直流电机机械特性表达式：电枢回路所串电阻Rad阻值计算过程如下：当Rad等于零时，得到的直流电机机械特性，称之为直流电机的固有机械特性。

关键功能性零部件确认程序1目的为确保关键功能性零部件能得到充分理解、验证，从可用性、可靠性和客户体验方面确保其使用品质，特制定本程序。

2范围适用于公司功能性零部件的开发使用。

本程序只针对关键性的功能性零部件。

本程序是在《材料开发管理程序》上对零部件强调重点，对关键性的功能零部件的要求进行提升。

3 定义3.1 新材料：指新产品开发过程中所涉及到的公司以前未批量使用过的材料（包括新产品、新模的注塑件）(见《材料开发管理程序》)。

3.2 替代材料：指已经认可并已批量使用过的材料，由于工艺变更、原材料变更、厂商变更或降价等因素进行重新认可的过程。

（见《材料开发管理程序》）3.3功能性零部件：指某个零部件本身为一个组合件，能够实现一定的产品功能。

如马达，线路板，传感器，开关，电源线，过滤器，全热交换器，发热架，雾化片，负离子发生器，UV灯等。

3.4 关键的功能性零部件：指某个功能性零部件，在产品的使用性能、可靠性、客户体验等方面具有决定性的意义并且其在产品中的使用是需要充分验证的。

本程序定义的关键的功能性零部件主要包括（如下附表3.1）：马达：带线路控制或传动控制的马达，如步进马达，同步马达，外转子马达，直流无刷马达等。

（一般的罩级马达，电容启动马达，串级马达的设计和生产工艺都比较成熟，不需很多验证）。

线路板：开关电源（一般的微动开关线路板，指示灯线路板，RC阻容降压线路的设计和生产工艺都比较成熟，不需很多验证）传感器：CO2传感器，粉尘传感器，TVOC传感器，遥控器，压力传感器，WIFI模块。

开关：点烟器，触摸开关（一般的扭子开关，船型开关，翘板开关，琴键开关的设计和生产工艺都比较成熟，不需很多验证）备注：电源线和插头，过滤器，全热交换器，发热架，冬菇头发热体，微动开关等的设计和生产工艺都比较成熟不在关键性功能零部件列中。

表3.13.5 FMEA:指用来确定潜在失效模式及其原因的分析方法。

3.6 MSDS：化学品安全技术说明书。

直流电机的介绍直流电机的特点是他们的多功用性。

依靠不同的并励、串励和他励励磁绕组的组合，他们可以被设计为动态的和静态的运转方式从而呈现出宽广范围变化的伏安、－特性或速度－转矩特性。

因为它简单的可操纵性，直流系统经常被用于需要大范围发动机转速或精确控制发动机的输出量的场合。

直流电机的总貌如图所示。

定子上有凸极，而且由一个或几个励磁线圈励磁。

气隙磁通量以磁极中心线为轴线对称分布。

这条轴线叫做磁场轴线或直轴。

我们都知道，在每个旋转电枢线圈中产生的交流电压，经由一与电枢联接的旋转的换向器和静止的电刷，在电枢线圈出线端转换成直流电压。

换向器－电刷组合构成了一个机械整流器，它形成了一个直流电枢电压和一个被固定在空间中的电枢磁势波形。

电刷的位置应使换向线圈也处于磁极中性区，即两磁极之间。

这样，电枢磁势波的轴线与磁极轴线相差90度,也就是在交轴上。

在示意图中，电刷位于交轴上，因为这是线圈和电刷相连的位置。

这样，电枢磁势波的轴线也是沿着电刷轴线的（在实际电机中，电刷的几何位置大约偏移图例中所示位置90度，这是因为元件的末端形状构成图示结果与换向器相连。

）。

电刷上的电磁转矩和旋转电势与磁通分布的空间波形无关；为了方便我们可以假设在气隙中有一个正弦的磁通密度波形。

转矩可以从磁场的观点分析得到。

转矩可以用每个磁极的直轴气隙磁通d φ和电枢磁势波的空间基波分量1a F 相互作用的结果来表示。

在交轴上的电刷和这个磁场的夹角为90度，其正弦值等于1，对于一台P 极电机2122d P T Fa πφ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1-1） 式中带负号被去掉因为转矩的正方向可以由物理的推论测定出来。

锯齿电枢磁势波的空间基波是它最大值的28π。

代替上面的等式可以给出： ()2a a a PC T i N m mφπ=∙ （1-2） 其中：a I =电枢外部点路中的电流；C a =电枢绕组中总导体数；m =通过绕组的并联支路数；及 2a a PC K mπ= （1-3） 其为一个由绕组设计而确定的常数。

马达电流和负载的关系曲线马达电流和负载的关系曲线1. 引言马达电流和负载之间的关系是一个重要的话题，在电机控制和应用中起着至关重要的作用。

了解马达电流和负载之间的关系曲线，可以帮助我们更好地优化电机控制和设计，并在实际应用中做出准确的判断和决策。

本文将深度探讨马达电流和负载之间的关系，重点分析其曲线特征和影响因素，并进一步讨论其在不同应用场景中的应用。

2. 马达电流和负载的定义马达电流是指电机在工作过程中通过的电流，可以通过电机控制系统实时监测和测量。

负载是指电机承载的力或负荷，通常用作衡量电机工作状态的指标，可通过测量电机输出的力或扭矩来间接估算。

马达电流和负载之间的关系是指随着负载增加，马达电流如何变化的规律和趋势。

3. 马达电流和负载的关系曲线特征马达电流和负载之间的关系通常可以通过绘制电流-负载曲线来展示。

这种关系的曲线特征可以总结为以下几点：a. 正相关关系：一般来说，随着负载的增加，马达电流也会随之增加。

这是因为在负载增加的情况下，电机需承受更大的力或负荷，为了满足工作要求，电机需要通过更高的电流来提供足够的动力。

b. 曲线形态：电流-负载曲线通常呈现出非线性的特征，即曲线的斜率并非恒定。

在负载较小的情况下，曲线斜率较小，表示电机的额定工作能力尚未被充分利用；而在负载较大时，曲线斜率较大，表示电机正在高负载工作状态下运转。

c. 高效工作区域：在电流-负载曲线中，通常存在一个叫做高效工作区域的范围，即电机在这个负载范围内能够以最高的效率工作。

在高负载和低负载情况下，电机的效率都会下降。

为了实现能量的有效利用和电机的可靠工作，我们应该尽量使电机工作在这个高效工作区域。

4. 影响马达电流和负载关系的因素马达电流和负载之间的关系受到多种因素的影响，下面是其中一些主要因素的讨论：a. 电机类型和规格：不同类型和规格的电机具有不同的特性和额定工作能力。

正因为如此，电机的电流-负载曲线也会因型号和规格而有所不同。

马达电气性能指标1.0试验项目本章所规定的是各种类型电机的检查试验和型式试验项目。

各类型电机如有补充试验项目时,应在各类型电机的标准中规定。

2.0 检查试验和型式试验检查试验是为了确定每台新装配完成的电机,在电或机械方面是否都符合其制造标准的要求而进行的试验。

3.0异步电动机的试验项目0.0.1 绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定电机绕组的绝缘电阻在热状态时或温升试验后应不低于(2)式所求得的数值:R=U / (100+P/100)=220/(100+0.25/100)=2.2MΩ(2)式中R——电机绕组的绝缘电阻,MΩ;U——电机绕组的额定电压,V;P——电机的额定功率,直流电机及交流电动机,kW;交流发电机, kV A;调相机,kvar。

0.0.2绕组在实际冷状态下直流电阻的测定;报告应显示此值。

0.0.3 转子绕组开路电压的测定(仅对绕线转子电动机及交流换向器电动机);0.0.4空载特性的测定;试验应在电机空载而励磁相应于1.05倍额定电压下进行,短路共历时3s。

0.0.5超速试验(对笼型铸铝转子电动机,仅在型式试验时进行);各类型电机应能承受1.2倍额定转速的超速,持续时间为2min。

0.0.6 振动的测定;报告应显示此值。

0.0.7匝间冲击耐电压试验;多匝线圈或绕组应进行匝间冲击耐电压试验,以考核绕组匝间绝缘承受冲击过电压的能力。

0.08短时升高电压试验(如已进行了h项试验,则本项试验可不再进行);试验应在电机空载时进行。

除下列规定外,试验的外施电压(电动机)或感应电压(发电机)为额定电压的130%,试验时间为3min。

0.0.9 耐电压试验。

试验前应先测定绕组的绝缘电阻。

在冷状态下测得的绝缘电阻,按绕组的额定电压计算应不低于1MΩ/kV。

试验电压的频率为50Hz,波形尽可能接近正弦波,其数值应按表5的规定。

试验时,施加的电压应从不超过试验电压全值的一半开始,然后以不超过全值的5%均匀地或分段地增加至全值,电压自半值增加至全值的时间应不少于10s。

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。

电机拉力曲线
电机拉力曲线是指随着电机转速的变化，电机输出的力的变化曲线。

由于电机输出的力与转速有关，因此电机拉力曲线是评估电机性能的重要指标之一。

一般来说，电机的拉力曲线可以分为三段：启动阶段、平稳阶段和饱和阶段。

在启动阶段，电机的转速较低，输出的力也较小。

此时，电机的输出功率较低，但由于电机的输出力会随着转速的增加而增加，因此电机的输出功率也会随之增加。

在平稳阶段，电机的转速已经达到一定值，此时输出的力也达到了最大值。

因此，电机的输出功率也达到了峰值。

此时电机的效率最高，也是电机最常工作的状态。

当电机转速继续增加时，电机的输出力会达到一个饱和值，此时输出功率会开始下降。

这是因为电机的磁通饱和，导致输出力不能继续增加。

综上所述，电机拉力曲线对于评估电机的性能非常重要，对于电机的选择和应用也有重要的指导意义。

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直流伺服电机的基本特性网络2010-08-01 01:50:12 网络1、机械特性在输入的电枢电压Ua保持不变时，电机的转速n随电磁转矩M变化而变化的规律，称直流电机的机械特性。

直流电机的机械特性曲线K值大表示电磁转矩的变化引起电机转速的变化大，这种情况称直流电机的机械特性软；反之，斜率K值小，电机的机械特性硬。

在直流伺服系统中，总是希望电机的机械特性硬一些，这样，当带动的负载变化时，引起的电机转速变化小，有利于提高重流电机的速度稳定性和工件的加工精度。

功耗增大。

2、调节特性直流电机在一定的电磁转矩M（或负载转矩）下电机的稳态转速n随电枢的控制电压U a 变化而变化的规律，被称为直流电机的调节特性。

直流电机的调节特性曲线斜率K反映了电机转速n随控制电压U a的变化而变化快慢的关系，其值大小与负载大小无关，仅取决于电机本身的结构和技术参数。

3、动态特性从原来的稳定状态到新的稳定状态，存在一个过渡过程，这就是直流电机的动态特性。

决定时间常数的主要因素有：惯性J的影响、电枢回路电阻R a的影响、机械特性硬度的影响。

直流伺服电机的种类和主要技术参数1、按转动部分惯性大小来分：•小惯量直流电机——印刷电路板的自动钻孔机•中惯量直流电机（宽调速直流电机）——数控机床的进给系统•大惯量直流电机——数控机床的主轴电机•特种形式的低惯量直流电机2、主要技术参数：额定功率P e•额定电压U e•额定电流I e•额定转速n e•额定转矩M I e•调速比D直流伺服电机的选择，是根据被驱动机械的负载转矩、运动规律和控制要求来确定。

直流伺服电机结构和速度控制原理直流伺服电机结构示意图1、直流电机的输出电磁转矩表达式为：2、控制直流伺服电机电磁转矩和速度的方法有两种：•改变电枢电压U a即改变电枢电流I a的方法；•改变励磁电流I f即改变磁通ф的方法。

3、常用调节电枢电压的方法优点：一元函数，线性较好，控制方便；响应速度快；输出转矩大。