简述直流电动机的工作特性

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电动机的转速n如何随着转矩T变化，这一特性称为机械特性，它对于选择电动机至关重要。所有类型的电动机都因其独特的机械特性而适用于不同的应用场景。直流电动机的机械特性曲线如图2所示。
调速过程中，从直流电动机的电枢回路来看，电源电压U必须与电枢反电动势Ea和电枢电流Ia在电枢回路电阻R上的电压降保持平衡，即U = Ea + IaR。
反电动势Ea与电动机的转速n和磁通φ相关，而电枢电流Ia又与机械转矩M和磁通φ相关，表达为Ea = Cφn 和 M = CφIa，其中C为常数。由此得出，n0为空载转速，k为R/C2。这些是理想情况下的关系，忽略了铁心饱和等因素，但对分析实际直流电动机仍然有指导作用。
由此可知，直流电动机有三种调速方法：改变励磁电流、调整电枢端电压、调节电枢回路中的电阻。调节电阻的方法虽然简单，但能耗较高，尤其在轻负载时，由于负载电流小，电阻上的电压降小，导致转速调节不灵敏。
调节电枢端电压并适当调整励磁电流，可以使直流电动机在较宽的范围内实现平滑的调速。增加端电压会提高转速，而增加励磁电流会使转速降低，两者合理配合，可以使电机在不同的转速下运行。在调速过程中，要注意高速下换向条件可能恶化，低速下冷却条件变差，这些因素都会限制电动机的功率输出。
串励直流电动机因其机械特性（如图2所示）接近恒功率特性，在低速时提供较大的转矩，因此广泛应用于电动车辆牵引。在电车中，常常使用两台或多台既有串励又有并励的复励直流电动机共同驱动。通过串并联改接的方法，可以实现电机端电压的倍增，从而经济地扩大调速范围并减少启动时的电能消耗。