Механической характеристикой называется зависимость скорости вращения двигателя от момента сопротивления на его валу при постоянном напряжении на его зажимах.
То есть, 
при 
где М с – момент сопротивления на валу двигателя.
В большинстве случаев при анализе статических режимов можно считать момент сопротивления равным электромагнитному моменту, создаваемому на валу двигателя, тогда
(69)
Для получения выражения механической характеристики воспользуемся основными уравнениями, определяющими работу двигателя.
(70)
(71)
Оценим вид механических характеристик для двигателей разного способа возбуждения.
1. Для двигателя независимого и параллельного возбуждения при постоянном напряжении питания ток возбуждения остается неизменным, то есть, при 
.
Тогда: 
, где 
– скорость холостого хода (х.х.) двигателя.
при постоянном магнитном потоке Ф.
Механическую характеристику можно записать в виде:
(72)
Этому выражению будут соответствовать прямолинейные зависимости (рис. 24).
2. Для двигателя последовательного возбуждения ток в якоре, в нагрузке и в обмотке возбуждения один и тот же (
) и магнитный поток зависит от тока, его возбуждающего (
). Эта зависимость определяется кривой намагничивания. Тогда при токах возбуждения, а значит, и при токах нагрузки, меньших (0,8 – 0,9) I ном, можно считать, что магнитная цепь двигателя не насыщена и магнитный поток Ф пропорционален току I, то есть, Ф = kI, где k = const. Проведем преобразования, учитывающие эту пропорциональность.
Поскольку момент будет равен
(73)
то ток якоря и магнитный поток выразятся так:
(74)
и выражение механической характеристики получается следующим:
(75)
Соответствующая характеристика показана на рис. 24. Она отличается от характеристик двигателей независимого и параллельного возбуждения тем, что при изменении нагрузки частота вращения двигателя резко меняется. При 
, то есть при ХХ скорость вращения якоря резко возрастает и поэтому работа двигателей последовательного возбуждения в режиме ХХ не допускаются.
|
|
Рис. 24. Механические характеристики ДПТ
Пуск ДПТ
При пуске двигателя должны выполняться два условия:
– пусковой момент двигателя должен быть больше пускового сопротивления на его валу: 
;
– пусковой ток двигателя не должен превышать допустимого значения: 
Для ДПТ пусковой момент всегда достаточно большой, следовательно, первое условие выполняется практически всегда.
Со вторым условием возникают проблемы, связанные с тем, что при пуске (n =0) противо-ЭДС (Е пр) равна нулю, откуда следует, что при пуске
Поскольку сопротивление якоря 
очень мало (составляет единицы Ома или даже десятые сотые или тысячные доли Ома), то пусковой ток может во много раз превышать номинальный ток двигателя.
Прямой пуск двигателя допустим только в тех случаях, если его пусковой ток не превышает номинальный ток более чем в 2,5 раза, что выполняется только для маломощных двигателей (
).
Во всех других случаях на время пуска двигателя пусковой ток необходимо ограничивать, для чего последовательно с обмоткой якоря включают пусковой реостат.
Тогда 
(76)