5.2.1 直流他激电机的机械特性
电动机的机械特性是指其转速 n 与转矩 T 的关系 n＝f(T)。
1. 机械特性方程式
直流他激电动机的机械特性方程式可从电动机电势平衡方程式导出，如图5.7所示。
在电枢回路中 （5.5）
式中：--电源电压；--电枢绕组电阻；--电枢回路附加电阻；
--反电势；I--电枢回路电流；--电枢回路总电阻。
考虑到电势和电动机转矩，将式(5.5)经过适当变换，得
（5.6） 或 （5.7）
这两个方程即为用电流和转矩表示的机械特性方程式。
可知，当电源电压、磁通保持不变时，电动机转速随电流或转矩的增大而降低，n＝f(T)曲线是一条向下倾斜的直线，如图5.8所示。
在方程式(5.7)中，当负载转矩T=0时，电动机的理想空载转速为
（5.8）
所谓理想空载转速，就是I=0，电动机不带任何负载时的转速。这是一种理想状态，而实际上电动机真正的空载转速为，比理想空载转速略低，如图5.8所示。
从式(5.7)可知，这一项是由于电磁转矩T的增加，即负载的加大而产生的转速降落，可用表示，即
（5.9）
2. 机械特性
当电动机的电枢电压为额定电压、磁通为额定值，而附加
电阻=0时，所得到的机械特性称为直流他激电动机的固有特性。
其表达式为
（5.10）
固有机械特性曲线为图5.9中R==0的曲线。因为电机电枢电阻
较小，额定转速降落只有额定转速的百分之几到百分之十几，
所以他激电动机的固有特性是硬特性。
当电枢电压U为额定电压、磁通为额定值，而电枢串接附加
电阻时的人为机械特性方程为
由于电动机的电压和磁通保持不变的额定值，人为特性具有与固
有特性相同的理想空载转速。但相同T下将随的增大而增大，
即机械特性随加大而越来越软，如图5.9所示。
当电枢回路不串接附加电阻(=0)，而磁通f =，仅改变电压时U的人为机械特性方程为
与固有特性相比，相同电磁转矩下的转速降落不变，而理想空载转速则不同。由于电动机的工作电压一般以额定电压为上限，故而只能在额定电压下改变电源电压。因此改变电源电压可以获得一组和固有特性相平行且低于固有特性的人为机械特性曲线，如图5.10所示。
或
由于f 是变量，T、I与n便不再是正比关系，下面就 n = f(I) 和 n = f(T)两种情况分别进行讨论。
减弱磁通时增大，也增大，特性变软，但其堵转电流 (n =0时，I==/)则不随f 的减弱而改变，见图5.11a)。
值得注意的是，当他激电机的激磁回路断开时，激磁电流=0，磁通f 亦为零，从可以看出，理论上电动机的转速是无穷大的。但是，如果磁通真的为零，电动机的电磁转矩也应为零，电动机将会减速。事实上，具体电动机总存在一定的剩磁，因此空载转速将升高到电动机机械强度不能允许的数值，见图5.11b)。所以直流电动机在运行过程中，绝对不允许激磁回路断开。为此，在直流拖动控制系统中常设置弱磁保护环节。
（5.5）
--电源电压；
--电枢绕组电阻；
--电枢回路附加电阻；
--反电势；I--电枢回路电流；
--电枢回路总电阻。
和电动机转矩
，将式(5.5)经过适当变换，得
（5.6） 或 
（5.7） 
（5.8）
，比理想空载转速略低，如图5.8所示。
这一项是由于电磁转矩T的增加，即负载的加大而产生的转速降落，可用
表示，即
（5.9）
、磁通为额定值
，而附加
（5.10）
则不同。由于电动机的工作电压一般以额定电压
或 
(n
=0时，I=
=0，磁通f
亦为零，从
可以看出，理论上电动机的转速是无穷大的。但是，如果磁通真的为零，电动机的电磁转矩也应为零，电动机将会减速。事实上，具体电动机总存在一定的剩磁，因此空载转速将升高到电动机机械强度不能允许的数值，见图5.11b)。所以直流电动机在运行过程中，绝对不允许激磁回路断开。为此，在直流拖动控制系统中常设置弱磁保护环节。
