直流電機(13)直流發(fā)電機

第二十四章直流發(fā)電機第四篇直流電機1.了解直流發(fā)電機的勵磁方式2.掌握直流發(fā)電機的基本方程式（電壓、功率和轉矩）3.掌握直流發(fā)電機的運行特性4.掌握并勵直流發(fā)電機的自勵條件本章基本要求直流發(fā)電機直流發(fā)電機的用途及分類直流發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時的基本方程式他勵直流發(fā)電機的運行特性并勵直流發(fā)電機的自勵條件和特性復勵直流發(fā)電機的特性主要內容直流發(fā)電機24.1直流發(fā)電機的用途及分類直流發(fā)電機一、用途：1、直流電動機的電源；2、同步電機的勵磁機；3、電鍍、電解等的低壓大電流直流電源；4、飛機、火車、輪船等運輸工具的電源。

二、分類：按勵磁方式分1．勵磁方式：直流電機的勵磁繞組的供電方式。2．分類：

（1）他勵直流電機；（2）并勵直流電機；（3）串勵直流電機；（4）復勵直流電機。直流發(fā)電機直流發(fā)電機直流發(fā)電機1、他勵直流發(fā)電機勵磁電流由其他電源單獨供給。特點：①勵磁電壓Uf與電樞電壓U無關。②勵磁電流If=Uf/RfRf=rf+rfj③電樞電流(Ia)=負載電流(I)

即Ia=I直流發(fā)電機2、自勵直流發(fā)電機勵磁由本身發(fā)出的電能供給，據(jù)勵磁繞組與電樞繞組的連接方式進行分類。⑴并勵直流發(fā)電機:勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)特點:①Uf=U②If=Uf/Rf③Ia=If+I直流發(fā)電機⑵串勵直流發(fā)電機:勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)特點:Ia=I=If⑶復勵直流發(fā)電機:既有并勵繞組又有串勵繞組差復勵:磁場相減積復勵:磁場相加直流發(fā)電機⑶復勵直流發(fā)電機24.2直流發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時的基本方程式直流發(fā)電機一、電動勢平衡方程式各物理量的正方向采用發(fā)電機慣例電樞電動勢：為電樞回路總電阻，為正負電刷與換向器表面的接觸壓降。直流發(fā)電機:電動勢平衡方程為：適用于其他勵磁方式的直流發(fā)電機直流發(fā)電機二、功率平衡方程式1、空載：2、負載：他勵：直流發(fā)電機2、負載：并勵：直流發(fā)電機3、效率不變損耗=可變損耗時，效率最大（適用于所有電機）

三、轉矩平衡方程式直流發(fā)電機直流發(fā)電機的方程式24.3他勵發(fā)電機的運行特性直流發(fā)電機直流發(fā)電機的四個基本物理量：U、I、If、n（n由原動機拖動，保持不變）運行特性：在U、I、If之間，保證其中一個量不變，另外兩個物理量之間的函數(shù)關系。主要特性：（1）空載特性：n＝常數(shù)，I＝0，U0＝f（If）；（2）外特性：n＝常數(shù)，If＝常數(shù)（或rj＝常數(shù)），U＝f（I）；（3）調節(jié)特性：n＝常數(shù)，U＝常數(shù)，If＝f（I）。直流發(fā)電機一、空載特性定義：n＝const＝nN，I＝0，U0＝f（If）。分析：n等于常數(shù)空載特性實質即為磁化曲線確定磁路和運行點的飽和程度直流發(fā)電機的空載特性為非線性，上升與下降的過程不同。實際中通常取平均特性曲線作為空載特性曲線。直流發(fā)電機空載特性可以通過實驗得到?？蛰d特性曲線上升分支空載特性曲線下降分支平均空載特性曲線結論：①空載曲線反映了磁化曲線的關系。②不同的轉速有不同的空載曲線，而磁化曲線反映了電機的磁路，只有一條。③電機通常運行于膝點。④有剩磁電壓Ur=(2~4)%UN

⑤其他方式發(fā)電機由他勵方式測得直流發(fā)電機二、外特性（電壓調整特性）定義：n＝const＝nN

，If＝const＝IfN

，U＝f（I）。IU外特性下降的原因:①U=Ea-IaRa

,

Ia=I↑→IaRa↑→U↓②Ea=Cen

Φ,

Ia↑→電樞反應附加去磁作用↑→Φ↓→Ea↓→U↓電壓調整率:U0是空載時的端電壓，一般他勵直流發(fā)電機的電壓變化率約為5％～10%。直流發(fā)電機三、調整特性（勵磁電流調整特性）定義：n＝const＝nN

，U

＝const＝UN

，If

＝f（I）。調整特性上翹的原因:

在負載電流變化時，若保持端電壓不變，必須改變勵磁電流，補償電樞反應及電樞回路電阻壓降對輸出端電壓的影響。負載電流增大，電樞反應的去磁作用及電樞回路電阻壓降增加，為維持端電壓不變，勵磁電流增大。IIfINIfN24.4并勵直流發(fā)電機的自勵條件和運行特性直流發(fā)電機一、自勵過程和條件自勵過程：并勵發(fā)電機建立電壓的過程。自勵條件：滿足建壓的條件。過程分析：

剩磁：勵磁磁場與剩磁方向一致。

Φr

→Er→If→Φ

與Φr方向一致→Φ

↑→Ea↑→If↑→Φ↑↑

U和If同時滿足空載特性曲線U0＝f（If）和場阻線U＝RfIf

。臨界電阻：tgα＝U0/If=Rf電機的轉速發(fā)生變化，場阻線發(fā)生移動，穩(wěn)定工作點發(fā)生改變。不同的轉速，具有不同的臨界電阻直流發(fā)電機IfU直流發(fā)電機自勵條件：

（1）電機必須有剩磁?？赏ㄟ^“充磁”獲得（2）勵磁繞組的接線與電樞旋轉方向必須正確配合，使勵磁電流產(chǎn)生的磁場方向與剩磁方向一致（3）勵磁回路的電阻應小于與電機轉速相對應的臨界電阻。改變并勵發(fā)電機的極性，勵磁繞組連接及轉向要同時改變；若轉向不能變，改變剩磁方向，即反向充磁。若勵磁繞組本身的電阻已超過所對應的臨界電阻值，電機不可能自勵，唯一的辦法是提高電機的轉速，從而提高其臨界電阻值。直流發(fā)電機二、并勵發(fā)電機的運行特性1、空載特性和調整特性：用他勵接法測取。2．外特性：n＝const＝nN，Rf＝const，U＝f（I）。IU1他勵12并勵2直流發(fā)電機2．外特性：特點：①隨著負載電流I增加，并勵的電壓比他勵的下降的多。②有拐彎現(xiàn)象。③穩(wěn)定短路電流小。原因：

1）外特性下降的多的原因：除了他勵發(fā)電機存在的電樞反應去磁作用和電樞回路上的電阻壓降使端電壓下降外，還有第三個原因，即由于上述兩個原因使端電壓下降，引起勵磁電流減小，引起主磁通、感應電動勢和端電壓進一步下降。直流發(fā)電機2）外特性拐彎的原因：負載電阻減小后，一方面使負載電流增加，端電壓下降；另一方面，端電壓下降后，使勵磁電流減小，電勢下降，使負載電流下降。當電壓較高時，磁路飽和，勵磁電流對電勢影響不大；（負載電流隨電阻下降而增大）當電流達到臨界值時，磁路退出飽和，勵磁電流的微小變化引起感應電勢的較大變化，使端電壓下降的