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2021.01.20 电机

有刷直流电机的特性

有刷直流电机

该系列文章中,直到上一篇文章都介绍的是有刷直流电机的原理。本文将介绍有刷直流电机的基本特性。

有刷直流电机的特性

简而言之,当将电源电压施加到有刷直流电机时,电流流动并且有刷直流电机旋转。电源电压、转速和转矩等特性之间都是彼此相关的。下面使用有刷直流电机的等效电路和公式进行说明。

●闭合电路直流关系表达式:闭合电路直流关系表达式
 *Ea:电源电压,R:电枢电阻,Ia:电机电流,
    Ec:电机感应电压

电源电压Ea是电枢电阻R与电机电流Ia相乘的值再加上感应电压Ec而得到的值。电枢电阻是绕组和铁芯的电阻分量。欧姆定律本身就是电阻×电流等于电压。感应电压是由电机的旋转产生的电压(发电),是新增的电压。

有刷直流电机 等效电路

●有刷直流电机 等效电路电机感应电压:有刷直流电机 等效电路电机感应电压
 *Ec:电机感应电压,Ke:反电动势系数,N:转速

电机的感应电压Ec是反电动势常数Ke乘以转速N而获得的值。因此,电机的感应电压与转速成正比。

●电机转矩:电机转矩
 *T:转矩,Kt:转矩常数,Ia:电机电流

电机的转矩T是转矩常数Kt乘以电机电流Ia而获得的值。因此,电机转矩与电流成正比。

●转速和转矩之间的关系:转速和转矩之间的关系

该公式汇总了上述电机感应电压和转矩的公式,并给出了转速N和转矩T之间的关系。通过公式可以看出,因为Ke和Kt是常数,所以1)当施加扭矩T时,转速N以恒定值减小,并且2)当扭矩T恒定时,转速N与电源电压Ea成正比地增加。

右图中汇总了上面的关系。转矩-转速(T-N)特性是当施加转矩时转速以恒定值减小,也就是成反比。另外,当提高电源电压时,施加到电机的电压将增加,转速提高。当转速为零时转矩最大。

转矩-电流(T-I)特性是当施加转矩时,电机电流以恒定值增加,即与施加的转矩成正比。在最大转矩时,也就是转速为零时,电机电流最大。

在驱动电机时,应基于该关系来考虑驱动条件。

有刷直流电机 T-N T-I特性

电机参数的单位

由于在前面的说明中提到了一些电机参数,所以在此列出这些电机参数的常用单位。

转速N:min-1,rpm,rad/s
转矩T:N・m
反电动势系数Ke:V・s/rad,V/rpm
转矩常数Kt:N・m/A

有些电机参数有多个单位表示法,但是作为将电能转换为机械能时的单位,需要按照粗体显示的单位N·m、rad / s、V·s / rad来统一。

关键要点:

・当施加扭矩时,有刷直流电机转速会以恒定值下降。

・当提高电源电压时,有刷直流电机转速会上升。

・当施加扭矩时,有刷直流电机电流会以恒定值增加。

・最大转矩时=转速为零时=有刷直流电机电流最大。

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