他励直流电动机的机械特性

右图是他励直流电动机的电路原理图，他励直流电动机的机械特性方程式可由他励直流电动机的基本方程式导出
　　　　　　　
　　可求得机械特性方程式
　　图.他励直流电动机电路原理图

　　当电源电压U=常数，电枢回路总电阻R＝常数，励磁磁通Φ=常数时，电动机的机械特性如图2.12所示，是一条向下倾斜的直线，这说明加大电动机的负载，会使转速下降。特性曲线与纵轴的交点为Tem=0时的转速n0 ，称为理想空载转速。
　　 下图他励直流电动机的机械特性曲线
　　 实际上，当电动机旋转时，不管是否有负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩，所以电动机的实际空载转速n0′将低于n0。由此可见式（2-4）的右边 第二项即表示电动机带负载后的转速降，用?n表示，
　　　　　　　　　　　　　　　　

则
　　式中β——机械特性曲线的斜率。
β越大，?n越大，机械特性就越“软”，通常称β大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，?n比较小，机械特性都比较“硬”。机械特性的硬度也可用额定转速调整率％来说明，见式（1-22），转速调整率小，则机械特性硬度就高。
　　固有机械特性和人为机械特性
　　1．固有机械特性
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　固有机械特性是当电动机 的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性，其方程式为；
　　　　　　　　　　　　　　　
　　固有机械特性曲线如右上图所示，由于电枢电阻Ra比较小，则?n也比较小，所以他励直流电动机的固有机械特性是比较“硬”的。
　　2．人为机械特性
　　人为机械特性是人为地改变电动机回路参数或电枢电压而得到的机械特性，即改变公式（2-4）中的参数所获得的机械特性，一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个，他励电动机有下列三种人为机械特性。
　　（1） 电枢回路串电阻时的人为机械特性
　　保持U =UN , Φ=ΦN ,R =Ra Rpa，电枢回路串电阻人为机械特性的方程式为；
　　　　　　　　　　　　　
　　与固有特性相比，理想的空载转速不变，但转速降?n增大，特性变“软”，当Rpa越大，?n也越大，特性越“软”，如图中曲线1, 2所示。这类人为机械特性是一组通过n0但具有不同斜率的直线。
　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　他励直流电动机串电阻时的机械特性
　　从图上可见，当负载转矩TL不变时，只改变电阻Rpa的大小，可以改变电动机的转速，例如TL=TN，电枢回路串电阻Rpa=0，转速na，当Rpa=Rpa1，转速nb，Rpa=Rpa2，转速nc，因此，电枢回路串电阻的方法，可用于他励直流电动机调速。
　　 (2）改变电枢端电压时的人为机械特性
　　保持Rpa=0，Φ=ΦN，特性方程式为；
　　　　
　　由于电动机的额定电压是工作电压的上限，受到绝缘强度的限制，因此改变电压时，只能在低于额定电压的范围内变化。与固有特性相比较，特性曲线的斜率不变，理想空载转速n0随电压减小成正比减小，右图所示为改变电压时的人为他励直流电动机改特性，它是一组低于固有机械特性而与之平行的直线。
　　可见，当负载转矩不变时，改变电压的大小，可以改变电动机的转速，因此，改变电枢电压的方法，也可用
　　于他励直流电动机调速。
　　3．减弱磁通时的人为机械特性
　　在励磁回路内串接电阻Rpf，或降低励磁电压Uf来减弱磁通，此时，减弱磁通时的人为机械特性方程式为；
　　由于磁通Φ的减少，使得 理想空载转速n0和斜率β都增大，其特性曲线如下图所示 。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　电机的磁通设计在磁化曲线的膝点，接近饱和点，因此一般采用减弱磁通方法，可见，当负载转矩不变时，减弱磁通方法也可用于他励直流电动机调速。