电机学PPT课件-直流发电机.ppt
直流发电机直流发电机直流发电机的励磁方式可以是他励、并励和复励。直流发电机的励磁方式可以是他励、并励和复励。以并励为例推导直流发电机的基本方程式。以并励为例推导直流发电机的基本方程式。各物理量正方向的规定：各物理量正方向的规定：电枢电动势电枢电动势EaEa与电流与电流IaIa方向一致；方向一致；电磁转矩电磁转矩TemTem与转速与转速n n方向相反，方向相反，为制动转矩。为制动转矩。掌握并励发电机的自励条件、掌握并励发电机的自励条件、基本方程式和工作特性。基本方程式和工作特性。并励发电机的自励条件并励发电机的自励条件“自励发电机自励发电机”，I If f1 15 5I IN N并励并励发电发电机空机空载时载时，电电机端机端电压电压与励磁与励磁电电流流的关系的关系,称称为发电为发电机空机空载载特性特性 空载时空载时是一条直线是一条直线 称该直线为励磁回路电阻线（场阻线）。称该直线为励磁回路电阻线（场阻线）。IfU0(1)(1)空载特性空载特性空载时，空载时，n n等于常数等于常数空载特性实质即为磁滞回线空载特性实质即为磁滞回线的下降线，有剩磁的下降线，有剩磁r,有相应有相应的剩磁电压的剩磁电压r调节调节rjIf单调增长单调增长U=1.11.3 UNIf单调减小至单调减小至0空载特性测试方法：空载特性测试方法：自励特征自励特征发电机自励时的稳定点为励磁回路伏安特性曲线与空载特性的发电机自励时的稳定点为励磁回路伏安特性曲线与空载特性的交点。交点。123P增大励磁回路的增大励磁回路的总电总电阻阻则电则电阻阻线线的斜率将增大的斜率将增大 励磁回路的电阻与空载特性相切励磁回路的电阻与空载特性相切而无确定的交点，故电机将没有而无确定的交点，故电机将没有稳定的工作点。此时的励磁回路的稳定的工作点。此时的励磁回路的电阻称为发电机自励时的励磁临界电阻称为发电机自励时的励磁临界电阻，电阻，当励磁回路电阻高于临界电阻时，当励磁回路电阻高于临界电阻时，空载电压极低空载电压极低，与剩磁电压与剩磁电压r差不多差不多自励特征同一台发电机临界电阻同一台发电机临界电阻的大小与发电机的转速的大小与发电机的转速有关有关转速越高，转速越高，临界电阻越大临界电阻越大自励的条件自励的条件（1）电机必须有剩磁。）电机必须有剩磁。可通过可通过“充磁充磁”（2）励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合，）励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合，使励磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致使励磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致（3）励磁回路的电阻应小于与电机转速相对应的）励磁回路的电阻应小于与电机转速相对应的临界电阻。临界电阻。一、基本方程式（1）电势平衡式电枢回路：Ea U正、负一对电刷与向器之间的接触电阻压降。约为励磁回路：EaU 一、基本方程式（2）转矩平衡式10em1：输入转矩;0:空载制动转矩（3）功率平衡式方向与n相反功率平衡式功率平衡式P1：输入功率：输入功率;p0：空载损耗功率：空载损耗功率;Pem：电磁功率：电磁功率电磁功率电磁功率P Pemem：这是发电机这是发电机电枢产生的总电功率电枢产生的总电功率。也是原动机为克服制动作用的电磁转矩也是原动机为克服制动作用的电磁转矩所需要输入到发电机的机械功率。所需要输入到发电机的机械功率。是原动机输入到发电机的机械功率被转换成发电机输出的电功率是原动机输入到发电机的机械功率被转换成发电机输出的电功率功率平衡式功率平衡式空载损耗功率空载损耗功率p p0 0：pmec：机械损耗：机械损耗;pFe:铁心损铁心损耗；耗；pad：附加损耗附加损耗并励发电机并励发电机 他励发电机他励发电机 并励发电机总损耗并励发电机总损耗 发电机电枢回路内电阻总损耗发电机电枢回路内电阻总损耗 功率和效率功率平衡式：效率：10kW以下 二、二、发电机的运行特性发电机的运行特性直流发电机的四个基本物理量：直流发电机的四个基本物理量：U、I、If、n。（。（n由原动机拖由原动机拖动，保持不变）动，保持不变）运行特性运行特性：在：在U、I、If 之间，保证其中一个量不变，另外两个物之间，保证其中一个量不变，另外两个物理量之间的函数关系。理量之间的函数关系。主要特性：主要特性：（1）n n常数，常数，I I常数，常数，U Uf f（I If f）；负载特性；负载特性（2）n n常数，常数，R Rf f常数，常数，U Uf f（I I）；外特性；外特性（3）n n常数，常数，U U常数，常数，I If ff f（I I）；调节特性；调节特性(1)(1)空载特性空载特性负载特性负载特性u uf(If(If f)在负载电流在负载电流I I0 0时，时，即为即为空载特性空载特性。空载时，空载时，n n等于常数等于常数空载特性实质即为磁滞回线空载特性实质即为磁滞回线的下降线的下降线If空载特性空载特性 Uof（If）空载特性可以通过实验的手段得到。空载特性可以通过实验的手段得到。调节调节rIf单调增长单调增长U=1.11.3 UNIf单调减小至单调减小至0If反向单调增长反向单调增长U=（1.11.3）UNIf单调减小至单调减小至0UfGAVrIU外特性外特性 Rf常数，常数，U Uf f（I I）他励他励外特性也可以通过实验的手段得到外特性也可以通过实验的手段得到:调节调节R RL LI I从零增至额定值从零增至额定值1 他励他励12 并励并励2n n不变不变I If f不变不变GAVrRL电枢回路的总电阻压降；电枢回路的总电阻压降；电枢反应的去磁作用；电枢反应的去磁作用；IU外特性外特性 U Uf f（I I）并并励励调节调节R RL L1 他励他励12 并励并励2电枢回路的总电阻压降；电枢回路的总电阻压降；电枢反应的去磁作用；电枢反应的去磁作用；端电压下降致使励磁电流减小。端电压下降致使励磁电流减小。当端电压较高时，当端电压较高时，电机磁路处在较饱和区，电机磁路处在较饱和区，励磁电流的变化对感应电势的影响不大励磁电流的变化对感应电势的影响不大 当发电机进入低饱和以至不饱和区当发电机进入低饱和以至不饱和区 f的减小使的减小使U降低很快，从而导降低很快，从而导I反而减小反而减小 Rf常数常数电压调整率电压调整率n从空载到负载，电压下降的程度由电压变化率来表示。从空载到负载，电压下降的程度由电压变化率来表示。U U0 0是空载时的端电压，是空载时的端电压，一般他励直流发电机的电压一般他励直流发电机的电压变化率约为变化率约为5 510%10%。IIf调整特性调整特性 I If ff(I)f(I)转速一定，负载电流变化时，为维持他励直流发电转速一定，负载电流变化时，为维持他励直流发电机的端电压不变，需要调节励磁电流。负载电流增机的端电压不变，需要调节励磁电流。负载电流增大，励磁电流也增大。大，励磁电流也增大。I=II=IN N,U=U,U=UN N 时的时的I If f，称为额，称为额定励磁电流。定励磁电流。INIfN外特性和调整特性的特点小结外特性和调整特性的特点小结并励发电机的外特性并励发电机的外特性 U=f(I)U=f(I)与他励相比，根据与他励相比，根据有几个特点：有几个特点：(1)负载增大时，负载增大时，端电压下降较快；端电压下降较快；(2)外特性有拐弯现象外特性有拐弯现象;调整特性与他励发电机相似。调整特性与他励发电机相似。复励直流发电机1
