由图2-12和图2-13可知,普通直流电机的机械特性无法满足汽车对驱动动力的要求。因此,车用电机多具有复杂的控制系统。一般而言,直流电机的控制可以通过两种方法实现,即电枢控制和励磁控制。当直流电机电枢电压减小时,电枢电流和电机转矩就会降低,由此引起电机转速降低。反之,当电枢电压增加时,电机转矩就会增加,由此也会引起电机转速增加。由于电枢的最大允许电流不变,且磁场是固定的,所以通过电枢电压的控制可在任何转速下保持最大转矩不变。然而,由于电枢电压不能超过其额定值,这种控制方法只适于直流电机的工作转速低于额定转速(基速)的场合。另外,当电枢电压值恒定,直流电机的励磁电压减弱时,电机的感应电动势就会降低。由于电枢电阻很小,电枢电流增大的程度比磁场减弱的程度要大,因此,电机转矩增加,电机转速也随之增大。由于电枢的最大允许电流是常数,当电枢电压保持不变时,无论转速多大,感应电动势都是恒定的。因此,电机所允许的最大功率恒定,允许的最大转矩随电机转速的变化而逆向变化。
图2-12 他励直流电机的转速n和转矩T的关系
图2-13 串励直流电机的转速n和转矩T的关系
为使电动汽车的直流电机有较宽的转速控制范围,电枢控制必须和励磁控制相结合。当电机转速在零与额定转速之间时,励磁电流保持在额定值,采用电枢控制。当电机转速超过额定转速时,电枢电压保持在额定值,采用励磁控制。采用电枢控制和励磁控制后电机的转矩和功率随转速的变化如图2-14所示。但对于不同的汽车驱动系统而言,实际电机的机械特性曲线形状可以是不同的,如图2-15所示为他励和串励直流电机机械特性实例。串励直流电机几乎没有等功率部分,他励直流电机的等功率部分也非常相近。
汽车运行工况与电机的转矩和转速有关,汽车运行工况不同时电机效率不同。从汽车的运行经济性考虑,应尽量使电机运行在最高效率区域。随着电机种类的不同,电机高效率运行工况区是变化的。如图2-16所示为一个他励直流电机的等效率特性曲线,在较小转矩和中、高转速工况区域内经济性较高。可见,对于汽车这种运行工况多变的交通工具,从提高经济性的角度考虑,应尽量把驱动电机控制在高效率范围之内运转。(www.daowen.com)
图2-14 直流电机的电枢与励磁绕组的混合控制
图2-15 他励和串励直流电机的转矩、功率与转速的关系
P—功率 T—转矩 n—转速 Tmax—最大转矩 Pmax—最大功率
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