电机外特性曲线图

直流电机特性曲线一、实验内容1.直流电机固有机械特性曲线2.直流电机电枢回路串电阻机械特性曲线3.直流电机弱磁机械特性曲线二、实验原理1.他励直流电机固有机械特性方程式式：n=U NC eΦN−R aC e C TΦN2T em由公式可以画出其固有机械特性曲线：2.电枢回路串接电阻R e时的人为机械特性方程为n=U NC eΦN−R a+R eC e C TΦN2T em特点：①理想空载点不变②曲线斜率随串入电阻的增大而增大，转速降增大，机械特性变软③对于相同的电磁转矩，串入电阻越大，转速n越小3.改变电源电压U d时的人为机械特性方程式n=U dC eΦN−R aC e C TΦN2T em特点：①理想空载转速随电源电压降低而成比例降低②曲线斜率保持不变，特性的硬度保持不变③对于相同的电磁转矩，转速n随电源电压降低而减小4.渐弱磁通时的人为机械特性方程式为n=U NC eΦ−R aC e C TΦ2T em特点：①理想空载点随磁通减弱而升高②曲线斜率与磁通成反比，减弱磁通，斜率增大，机械特性变软。

三、实验结果1.固有机械特性 U=U n=220V I fI a(A) 1.110.90.70.60.40.30.20.082 n(r/min)160016131625164716591687170417241752e n f=0.12AI a(A)0.080.10.150.20.250.30.350.40.45n(r/min)1676164015521464138312861213113310493.弱磁U=U n=220V I f=0.11AI a(A)0.0850.10.20.40.60.80.9 1.0 1.1n(r/min)184418401815177717501730171817041691四、实验分析根据实验数据拟合的曲线由图可以得出，实验基本和理论曲线一致。

其中电枢回路串电阻特性曲线，其理想空载点与固有特性曲线不在同一点，可能是由于测量上的误差或者电机时间运行较长，引起电机自身参数略有变化；弱磁机械特性曲线的硬度没有理论中的软，可能是由于实验时，所降低的励磁电流过小而导致。

••••••电气控制与PLC网络教学资源当前位置: 电气控制与PLC网络教学资源> 学习情境> 项目一货物升降机的继电-接触器控制> 正文1.1.3三相异步电动机的工作特性作者: Admin | 来源：| 点击: 517 | 发布时间: 2007-10-07异步电动机的转矩特性动画演示一、三相异步电动机的转矩特性异步电动机的电磁转矩T是由载流导体在磁场中受电磁力的作用而产生的，它使电动机旋转。

式中U1——定子绕组相电压有效值，单位是伏特(V)；f1——定子电源频率，单位是赫兹(Hz)；s——电动机的转差率；R2——转子绕组一相电阻，单位是欧姆(Ω)；X20——转子不动时一相感抗，单位是欧姆(Ω)；C——与电机结构有关的比例常数。

为了分析方便，将异步电动机的电磁转矩T代替电动机的输出转矩T2由于电动机的转子参数R2及X20是一定的，电源频率f1也是一定的，故当电源电压U1一定时，上式即表明异步电动机的电磁转矩T只与转差率s有关，因此可用函数式T=f（s）表示，称为异步电动机的转矩特性，画出其图象则称为转矩特性曲线，如图1-13所示。

图1-13异步电动机的转矩特性曲线二、异步电动机的机械特性1.电动机的额定转矩的实用计算式旋转机械的机械功率等于转矩和转动角速度的乘积,对于电动机而言,就有P2=T2Ω(1-4)当电动机的输出转矩T2用牛·米(N·m)作单位，旋转角速度Ω用弧度/秒(rad/s)作单位时，输出功率P2的单位是瓦特。

在电动机中计算转矩时输出功率P2的单位是千瓦(kW)，转速n的单位是转/分(r/min)，所以可以将计算公式简化，如在额定状态下转矩公式为式中T N——电动机的额定转矩，单位是牛·米(N·m)；P N——电动机的额定功率，单位是千瓦(kW)；n N——电动机的额定转速，单位是转/分(r/min).2.异步电动机的机械特性曲线将异步电动机的转矩特性曲线顺时针转过90度，并把转差率S换成转速n，即得如图1-14所示的曲线，我们称为异步电动机的机械特性曲线，可表示为n=f（T）。

直流电机特性曲线一、实验内容1.直流电机固有机械特性曲线2.直流电机电枢回路串电阻机械特性曲线3.直流电机弱磁机械特性曲线二、实验原理1.他励直流电机固有机械特性方程式式：n=U NC eΦN−R aC e C TΦN2T em由公式可以画出其固有机械特性曲线：2.电枢回路串接电阻R e时的人为机械特性方程为n=U NC eΦN−R a+R eC e C TΦN2T em特点：①理想空载点不变②曲线斜率随串入电阻的增大而增大，转速降增大，机械特性变软③对于相同的电磁转矩，串入电阻越大，转速n越小3.改变电源电压U d时的人为机械特性方程式n=U dC eΦN−R aC e C TΦN2T em特点：①理想空载转速随电源电压降低而成比例降低②曲线斜率保持不变，特性的硬度保持不变③对于相同的电磁转矩，转速n随电源电压降低而减小4.渐弱磁通时的人为机械特性方程式为n=U NC eΦ−R aC e C TΦ2T em特点：①理想空载点随磁通减弱而升高②曲线斜率与磁通成反比，减弱磁通，斜率增大，机械特性变软。

三、实验结果1.固有机械特性 U=U n=220V I fI a(A) 1.110.90.70.60.40.30.20.082 n(r/min)160016131625164716591687170417241752e n f=0.12AI a(A)0.080.10.150.20.250.30.350.40.45n(r/min)1676164015521464138312861213113310493.弱磁U=U n=220V I f=0.11AI a(A)0.0850.10.20.40.60.80.9 1.0 1.1n(r/min)184418401815177717501730171817041691四、实验分析根据实验数据拟合的曲线由图可以得出，实验基本和理论曲线一致。

其中电枢回路串电阻特性曲线，其理想空载点与固有特性曲线不在同一点，可能是由于测量上的误差或者电机时间运行较长，引起电机自身参数略有变化；弱磁机械特性曲线的硬度没有理论中的软，可能是由于实验时，所降低的励磁电流过小而导致。

电机iq曲线
电机的iq曲线，也称为电机的电流-转矩曲线，是描述电机在不同电流（I）和转矩（Tq）下的性能表现。

这个曲线图通常用于展示电机在控制过程中的动态性能，特别是在矢量控制或场向量控制中。

在iq曲线图中，横轴通常表示d轴电流（Id），纵轴表示q 轴电流（Iq）。

d轴和q轴是电机控制中的两个重要参数，分别代表电机的磁场和电枢电流分量。

通过调整这两个电流分量，可以控制电机的转矩和转速。

在iq曲线图中，不同的曲线可能代表不同的运行状态或控制策略。

例如，一些曲线可能表示电机在不同负载下的效率变化，而另一些曲线可能表示电机在不同速度下的转矩输出。

通过分析iq曲线，工程师可以了解电机在不同条件下的性能表现，从而优化控制策略、提高电机效率或调整电机参数以满足特定应用需求。

此外，iq曲线还可以用于评估电机的热性能、动态响应和稳定性等关键指标。

请注意，以上解释基于一般的电机控制理论，具体的iq曲线解释可能因电机类型、控制策略和应用场景的不同而有所差异。

第 6 章 直流电机的运行特性
6.1 直流发电机的运行特性
直流发电机稳态运行特性根据基本方程式进行分析。其主要变量为端电压 U、励 磁电流 If、负载电流 I L 和电机转速 n。通常运行时转速保持不变，将其他三个变量中任 一变量保持不变，而将其余两个变量间的关系用特性曲线表示。 第一种曲线称负载特性， U=f（If）， IL =常数。表示在某一负载电流情况下，端电 压是如何随励磁电流而变化的。如果 IL =0，这条特性称空载特性，即电机的磁化曲线， 是反应该电机磁路特性的重要曲线。 第二种曲线称外特性，又称为电压调整特性， U=f（ IL ）， If=常数。表示励磁电流 不变，端电压随负载电流变化而变化。对用户来讲这是一条重要的特性，标志 着直流 发电机输出电能的质量。 第三种曲线称调节特性，又称调整特性， If=f（ IL）， U=常数。表示负载变化时， 为维持端电压一定，励磁电流的调节规律。 发电机的特性曲线，将随着电机励磁方式的不同而不同，以下对各种励磁方式的 发电机特性加以讨论。 6.1.1 他励发电机的特性 1 空载特性 6.1.1. 6.1.1.1 空载特性是一条负载电流为零的负载特性曲线。即 n=nN=常数，IL =0 时，U0=f（If） 的曲线。此时端电压 U0 等于感应电动势 E0，空载特性可写成 E0=f（If）。它可通过磁路 计算获得，也可通过空载实验获得。 由于 U 0 = E 0 C eΦ n ， 当 n=常数，E0 正比于 Φ， 又励磁磁动势 Ff 与励磁电流 If 成正比 ， 所以空载特性 E0=f（If）与电机的磁化曲线 Φ= f（ If）的形状完全相似，它们的坐标之 间仅相差一个比例常数，因此空载特性实质上就是电机的磁化曲线。由此可分析电机 磁路的性质，判别电机工作点的饱和程度。 用空载实验求取空载特性和用空载特性分析问题时应注意，空载特性是指在某一 特定转速下的数据，通常 n=nN，当转速不同时，曲线将随转速变化而成正比的上升或 下降。此外，空载实验调节励磁电流时应单方向调节，这样作出上升与下将两条支线， 其平均值为空载曲线，这是由于铁芯的磁滞现象形成的，如图 6-1 所示。当 I f=0 时 ，

轉速特性曲線
(3)說明②：
由下式可知，當小負載時，
m 隨 Ia 成正比變化，故轉
矩 T 隨 Ia 的平方成正比，其 轉矩特性曲線為上升的拋物 線；而當負載增加到場磁通 達磁飽和的狀態時，轉矩 T 則隨 Ia 成正比，此時其轉矩 曲線為一上升直線。
轉矩特性曲線
T＝K''mIa＝K'Ia2（小負載時串激磁場未飽和）
2 n 2 1800
(3)
Tm＝
60Pm
2 n
＝ 60
2
8800≒46.7（牛頓-公尺） 1800
(4) PS＝Pm－Po＝8800－10×746＝1340（瓦特）
節目次
7-2 直流電動機啟動法
1.原理
直流電動機啟動的瞬間，轉速 nST≒0 轉／分，故電樞反電勢
Em(ST)＝KnSTm＝0 伏特，若代入公式 7-1，可得知電樞啟動
1.他激式直流電動機
(1)原理：
場繞組因由另一直流電源供給，故場磁通 m 等 於由場繞組所產生的磁通 f，且為定值，即不會
隨負載大小變化而改變，如圖中的虛線所示。
電路圖
轉速特性曲線
(2)說明①：
由公式 7-1 可推得下式，即轉速 n 會隨電樞電流
Ia（即負載電流 IL）的增加而些微下降，故實際
Km
Km
故影響直流電動機轉速的因素有下列幾點：
(1)外加電源電壓 Vt。
(2)主磁極的磁通量 m。
(3)電樞電路的電阻壓降 IaRa。
節目次
1.電樞電壓控速法
(1)複壓控速法：係改變電樞兩端的外加電源電壓大小來 控制轉速，當電樞端電壓愈大，轉速就愈快，最近大 多採用倍壓或降壓的電子電路來控速。 圖例

BSG控制器及电机测试报告（第六版）
第五版本由于更改硬件及升级软件，开关频率提高为25K，大大提高了电机性能。

BSG控制器上车测试中，我司解决了第四版本存在的问题，但在上车测试过程中，出现高转速5000-6500 r/s下ECU下发超过电机发电扭矩的指令时会有瞬间转电动现象，经我司讨论把发电扭矩全转速改为5N.M，能解决问题，但发电功率不足会影响节能效果。

本次软件优化解决了这个问题，同时提升了转速能够达到8000 r/s，并有约4N.M输出扭矩。

具体特性如下：
一BSG电机外特性曲线
从曲线图可以看出，更换电机及软件优化后，转速在5000r/s电动状态下，扭矩能够达到11.46N* m，在8000r/s时输出4 N* m的能力，
二、电动状态电流波形
波形
三、发电切换处理。

第五版本软件在发电状态5000-6500r/s 出现给大扭矩时出现电动现象，这是因为ECU 下发的指令超出了控制器的输出能力，出现失控现象，这次改进软件，将可控发电与整流发电的切换点降低到4500r/s ，提高转速的发电能力。

但是在4500-4700r/s 之间作切换时会有一个过度，如下图，时间约10mS,从在台架实验看，切换无感觉，上车效果有待验证。

波形
优化软件，软件在瞬间转电动状态下解决了发电中存在瞬间。

同步发电机的运行特性
➢二、调整特性
调整特性：当发电机的负载发生变化时，为了保持端电压不变，必须同时调节发电机 的励磁电流。当发电机的转速保持为同步速，发电机的端电压和负载功率因数不变时， 负载电流变化时励磁电流的调整曲线，就称为发电机的调整特性，即
i
* f
n n1
i f f (I )U 常数
1.0
1.0 I *
图10-39 不同功率因数
时发电机的外特性
外特性 调整调特整性特性 空载励特磁性系统短路特性
同步发电机的运行特性
➢一、外特性
电压调整率：从外特性可以求出发电机的电压调整率，调节发电机的励磁，使额定负载时发电 机的端电压为额定电压，此励磁电流就称为额定励磁电流。然后保持励磁和转速不变，卸去负
i
* f
n n1
i f f (I )U 常数
1.0
cos 常数
cos 1
0
1.0
I*
图10-41 同步发电机的调整特性
外特性 调整调特整性特性 空载励特磁性系统短路特性
同步发电机的运行特性
➢一、空载特性
空载特性：在发电机的转速保持为同步转速，电枢空载情况下，调节励磁电流时电 枢空载端电压的变化曲线，即 n=n1，I=0时，U0=f(if)
同步发电机的运行特性
➢二、短路特性
短路特性：短路特性表示了电机在同步转速下，电枢端点三相短路时，电枢电流(短路 电流)与励磁电流的关系，即：n=n1，U=0时，Ik=f(if)
短路特性的试验测取方法： 短路特性可由三相稳态短路 试验测得，试验时，发电机 的转速保持为同步速，调节 励磁电流，使电枢电流约为 1.2倍额定值，同时量取电枢 电流和励磁电流，

则为波动很小的直流电压（平均电压）。 脉宽的变化使电机电枢的直流电压随着变化。
§6.4 直流伺服电机 （五） 直流进给运动的速度控制（2）PWM调速系统
直流脉宽调调制的基本原理
U 脉宽
脉宽
脉宽 脉宽
周期不变 周期不变
平均直流电压 ωt
脉冲宽度正比代表速度F值的直流电压
§6.4 直流伺服电机 （五） 直流进给运动的速度控制（2）PWM调速系统
Ub1
T1
D1
D3
Ub3
T3
（GTR）T 1 、T 2 、T 3 、T4
及四个续流二极管组成的桥
A
M
B
式电路。
H型： 又分为
双极式、单极
Ub1 Ub 4
式和受限单极 O
式三种。
Ub2
Ub1、 Ub2、Ub3
Ub3 O
Ub4 –为调制器
t1 T
Ub2
T2
D2
t
Ub4
D4
T4
t Ub1、Ub 4
O t3
主回路波形图
α
1a
3b
5c
a
b
2c
4a
6b
①②③④⑤⑥
1
3
5
1
120°
2
4
6
2
60° 120° 180°
1 1 3 35 5 1 1
60° 66 2 2
44
662
60°
b ωt
3 ωt
4 ωt
33 ωt
24 ωt
§6.4 直流伺服电机 （五） 直流进给运动的速度控制
3）控制回路分析
• 触发脉冲产生的过程：
§6.4 直流伺服电机（五） 直流进给运动的速度控制晶 (1)晶闸管调速系统

U
I=0
B"
E0=f (If) B'
1 I=IN 2 3
O' C'O" C" A'
A"
B
UN
INX
OC
Ifa
A
Ff(If )
图6.35 由空载和零功率因数特性求特性三角形
三相稳定短路时，特性三角形纵边长为IX， 横边长为Ifad=Ifa，称为短路三角形。随电压升高，
纵边逐渐增长，横边逐渐变小，对应于U=UN时所 得特性三角形纵边长为IXp，称保梯三角形。 凸极机：
故 Xt=E0' /IK
短路时磁路不饱和，故在同一Ff ( If )下，由
空载特性中的气隙线E0'=f (Ff )求得E0 ' ，由短 路特性求得IK，由Xt=E0' /IK得不饱和同步电 抗Xt 。
② 凸极机：短路时
E 0 U IRa jIX jId Xad jIq Xaq jId Xd (不饱和）
U＝f(if) 4、 外 特 性：当if= const,CosΦ=const时，
U＝f(I) 5、 调整特性：当U= const,CosΦ= const时,
if＝f(I)
6.3.1 同步发电机的运行特性
一、同步发电机空载特性曲线的测定
同步发电机达到同步转速后，加入励磁电流，改变 励磁电流，空载电势也随之改变。
Xp=(1.05~1.1)X
隐极机：
Xp=(1.1~1.3)X
四、外特性和电压调整率
1、外特性 n=nN, If =常数,cos=常数条件下，同
步发电机单机运行时,端电压U随负载电 流而变化的关系曲线U=f(I) 。