有刷直流电机的基本特性

该系列文章中，直到上一篇文章都介绍的是有刷直流电机的原理。本文将介绍有刷直流电机的基本特性。

有刷直流电机的特性

简而言之，当将电源电压施加到有刷直流电机时，电流流动并且有刷直流电机旋转。电源电压、转速和转矩等特性之间都是彼此相关的。下面使用有刷直流电机的等效电路和公式进行说明。

●闭合电路直流关系表达式：

＊Ea：电源电压，R：电枢电阻，Ia：电机电流，

Ec：电机感应电压

电源电压Ea是电枢电阻R与电机电流Ia相乘的值再加上感应电压Ec而得到的值。电枢电阻是绕组和铁芯的电阻分量。欧姆定律本身就是电阻×电流等于电压。感应电压是由电机的旋转产生的电压（发电），是新增的电压。

●有刷直流电机 等效电路电机感应电压：

＊Ec：电机感应电压，Ke：反电动势系数，N：转速

电机的感应电压Ec是反电动势常数Ke乘以转速N而获得的值。因此，电机的感应电压与转速成正比。

●电机转矩：

＊T：转矩，Kt：转矩常数，Ia：电机电流

电机的转矩T是转矩常数Kt乘以电机电流Ia而获得的值。因此，电机转矩与电流成正比。

●转速和转矩之间的关系：

该公式汇总了上述电机感应电压和转矩的公式，并给出了转速N和转矩T之间的关系。通过公式可以看出，因为Ke和Kt是常数，所以1）当施加扭矩T时，转速N以恒定值减小，并且2）当扭矩T恒定时，转速N与电源电压Ea成正比地增加。

右图中汇总了上面的关系。转矩-转速（T-N）特性是当施加转矩时转速以恒定值减小，也就是成反比。另外，当提高电源电压时，施加到电机的电压将增加，转速提高。当转速为零时转矩最大。

转矩-电流（T-I）特性是当施加转矩时，电机电流以恒定值增加，即与施加的转矩成正比。在最大转矩时，也就是转速为零时，电机电流最大。

在驱动电机时，应基于该关系来考虑驱动条件。

电机参数的单位

由于在前面的说明中提到了一些电机参数，所以在此列出这些电机参数的常用单位。

转速N：min-1，rpm，rad/s

转矩T：N・m

反电动势系数Ke：V・s/rad，V/rpm

转矩常数Kt：N・m/A

有些电机参数有多个单位表示法，但是作为将电能转换为机械能时的单位，需要按照粗体显示的单位N·m、rad / s、V·s / rad来统一。

关键要点：

・当施加扭矩时，有刷直流电机转速会以恒定值下降。

・当提高电源电压时，有刷直流电机转速会上升。

・当施加扭矩时，有刷直流电机电流会以恒定值增加。

・最大转矩时=转速为零时=有刷直流电机电流最大。