直流马达之负载特性实验

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1、實驗目的<瞭解直流馬達DCM線圈繞組之不同對負載轉矩T及速度N特性之差異性。相關矢口諳^■1.DCM依激磁方程式之不同可分為(1)串激式DCM(SeriesDCM)；(2)並激式DCM(ShuntDCM)；(3)複激式DCM(CompoundDCM)°2・DCM之特性曲線是表示在一定外施電壓下，轉矩T及速度N如何隨負載大小(電樞電流1“)之變化之特性。因此由轉矩方程式T=MIa及速度方程式N二V［；Ra來決定。3.轉矩方程式T=K0h轉矩T與磁通0成正比，與電樞電流Ia成正比，但與速度無關，亦即

2、馬達靜止時也可產生轉矩。轉矩可由馬達所帶動之發電機的輸出換算而得：「NxT°974其屮Po=VGxIG(發電機之輸出電壓及電流大小)N=轉速(rpm)T=轉矩(kg-m)4.速度方程式Eb=K0N=V-IaRaNTV-IaRa=>N=K0當DCM之電樞轉子在磁場中轉動時'因導體切割磁場而產生一感應電動勢，此電動勢之方向恰與原供電之端電壓相反，此感應電動勢稱為反電動勢Eb，大小為Eb=V-IaRa由速度方程式得知DCM之速度N與端電壓V，電樞電阻Ra及磁通0有關。其中電樞電流Ia因隨負載而變，因此

3、不能作為控速之用。5.依激磁方式之不同，三種激磁方式之電路圖，如圖19-1所示。圖19-1直流馬達之三種激磁方式6.110VVininputDCo_、cgSESHat（b）串激式圖19-1直流馬達之三種激磁方式（續）%串激式DCM(DCSeriesMotor)（i）轉矩方程式:串激電路中，負載電流I即為電樞電流Ia，故磁通0隨負載而變。當負載小時，磁通尚未飽和前，0與Ia成正比，即T=MIa=K^，所以為一拋物線。當負載增加，磁通因Ia增大而飽和時，0將趨於定值。因此T=K0产K"Id，為一直線

4、'如圖19-2所示。具有高啟動轉矩特性。⑵速度方程式：輕載時，電樞電路之IaRa很小，可忽略，而且0與V-IRVkzIa成正比'所以上吃=二年，即N與IaWK0Ia成反比，一雙曲線。滿載時，因磁通0已飽和為一定值，因此V-TRN=a=K'(VJRa)，N與鳥成反比'為一直K0線，如圖19・3所示。輕載時，速度很高，隨負載增大，速度依雙曲線遞減，因此速度變化很大，可視為變速式DCM。因輕載或無載時，速度很快，因此必須與負載直接連接運轉。圖19-3串激式DCM之速度特性7.並激式DCM(DCShun

5、tMotor)(1)轉矩方程式：並激電路中，外施電壓V與磁通0均固定大小，因此T=K0Ia=K'Ia，為一通過原點之直線。因電樞反應之關係，使磁通稍微減少，所以轉矩會隨Ia增大而稍降，如圖19・4所示。⑵速度方程式：V-TR因外施電壓v與磁通0均不變，因此N=V胪=Kz(V-IaRa)，轉速隨電樞電流Ia之增加而稍微下降。若考慮電樞反應，則Ia之增加使得速度減少的百分比量與去磁效應使得磁通0減少所引起之速度增加之百分比量相互抵銷。因此並激DCM可視為定速運轉。若改變磁通電阻Rf，使磁通0改變，則

6、很容易改變速度之大小。例如0增加，則N下降；0減少，N增加'如圖19-5所示。圖19-5並激式DCM之速度特性&複激式DCM(DCCompoundMoto"(1)複激式DCM同時具有串激線圈與並激線圈之作用，因吐不論轉矩特性或速度特性均介於串激式與並激式Z中間，女U圖19-6所示。N串T串