Charakterystyka mechaniczna silnika wzbudzanego magnesami trwałymi jest to zależność prędkości obrotowej od momentu, przy stałej wartości napięcia U₁. Rys.8

Rys.8. Zależność prędkości obrotowej od momentu dla różnych napięć U₁

   Jak widać na charakterystyce, linie są wzajemnie równoległe, więc regulacja napięcia U₁ umożliwia płynną zmianę prędkości obrotowej w szerokim zakresie i przy dużej krotności regulacji. Na podstawie wykresu z rys.8 lub obliczeń wyznaczyć można prędkość biegu jałowego n₀:

Rys.9. Zależność momentu elektromagnetycznego w funkcji prądu twornika

   Charakterystyka M_e1=f(I1) zamieszczona na rys.9 powinna posiadać przebieg prostoliniowy. W rzeczywistości odchyłka spowodowana jest wpływem oddziaływania twornika. W niektórych maszynach komutatorowych w celu uzyskania szczególnych właściwości przesuwa się niekiedy szczotki w różne położenia, tzn. przesuwa się o kąt beta względem osi neutralnej w kierunku fizycznej osi neutralnej (dla silnika – przeciwnie do kierunku wirowania). Wprowadza się wówczas podział uzwojenia twornika na dwie części. Jedna z nich leżąca poza kątem 2*beta wywołuje składowe pole oddziaływania twornika o osi elektrycznie prostopadłej do osi biegunów głównych i dlatego nazywamy je poprzecznym oddziaływaniem twornika. Pozostała część uzwojenia zawarta w obrębie kąta 2*beta wytwarza składowe pole oddziaływania twornika o osi pokrywającej się z osią biegunów głównych; tę składową nazywamy podłużnym oddziaływaniem twornika [4]. W naszym przypadku szczotki przesunięte są w kierunku wirowania twornika, co powoduje wraz ze wzrostem prądu I₁ wzrost użytecznego strumienia magnetycznego, czyli wzrost momentu elektromagnetycznego M_e1.

   Dla dużych maszyn komutatorowych straty nie przekraczają na ogół 10%. W przypadku naszego silnika, przy znamionowym momencie obciążenia, sprawność wynosi 53%, dlatego też w obliczeniach konieczne stało się uwzględnienie powstałych strat.

Ogólnie straty podzielić można na:

• mechaniczne (tarcie w łożyskach, straty wentylacyjne, tarcie szczotek o komutator)
• podstawowe w rdzeniu. Prądy wirowe i straty od histerezy
• podstawowe w uzwojeniach obwodu twornika. Straty w miedzi
• przejścia. Straty na rezystancji przejścia między szczotkami a komutatorem
• dodatkowe. Naskórkowość prądu, oddziaływanie twornika, mała liczba zębów twornika

    Na ogół w obliczeniach uproszczonych całkowite straty dzielimy na straty w miedzi ΔP_Cu oraz pozostałe straty ΔP, które po przeliczeniu na ΔM przyjmuje się jako stałe i wylicza się z wartości znamionowych. Jak pokazuje rys.10, założenie typu ΔM=const jest właściwe tylko dla momentu obciążenia nie przekraczającego momentu znamionowego M_n.

Rys.10. Zależność strat ΔM w funkcji momentu obciążenia silnika M

    Zakładając, że maksymalna sprawność występuje zwykle przy obciążeniu nieco mniejszym od znamionowego, oraz uwzględniając otrzymane charakterystyki η=f(M) (rys.11), można przyjąć, że zastosowany silnik posiada następujące parametry:

MDH2B:

Rys.11. Sprawność silnika η w funkcji momentu obciążenia M

    Podczas rozruchu silnika następuje gwałtowny wzrost prądu twornika, co wymusza przy większych silnikach konieczność stosowania rezystorów rozruchowych. W naszym przypadku rezystory te są zbędne, ponieważ maksymalny prąd twornika wynosi:

    W celu dokładniejszego poznania właściwości ruchowych silnika przeprowadzono symulacje komputerowe dla różnych parametrów wymuszających w oparciu o opracowany specjalnie do tego zadania program symulacyjny.

    Jak pokazuje wykres uzyskany poprzez symulację komputerową, maksymalny prąd twornika wynosi 570mA, a czas trwania rozruchu wynosi ok. 0,12s. Prąd i prędkość ustalona wynoszą odpowiednio 155mA i 3465 obr/min (prędkość odczytana z innego wykresu). Niewielka niedokładność spowodowana jest głównie przyjętymi zaokrągleniami i błędami powstałymi podczas pomiarów. Maksymalna wartość prądu rozruchowego jest bezpieczna dla zastosowanych tranzystorów w opracowanym równolegle wzmacniaczu mocy.

Rys.12. Zależność prądu rozruchowego twornika w funkcji czasu dla znamionowego momentu obciążenia

    Przebieg prądu i prędkości rozruchowej oraz czas rozruchu zmierzone na rzeczywistym silniku pokrywają się w przybliżeniu z danymi otrzymanymi w wyniku symulacji. Głównymi przyczynami niedokładnego pokrywania się charakterystyk rzeczywistych i otrzymanych w wyniku symulacji najprawdopodobniej są:

• nieznajomość start ΔM dla małych prędkości obrotowych
• niedokładna wartość momentu obciążenia M

    Zamieszczenie wszystkich charakterystyk otrzymanych w wyniku pomiarów jak i symulacji komputerowych jest zbyteczne. W tym jednak przypadku, symulacja komputerowa jest dodatkowych źródłem informacji o poprawności zastosowanych metod pomiarowych