直流发电机习题.pdf

Chapter 3 Chapter 3 直流发电机直流发电机 (P79) 3-1 负载时直流电机中有哪些损耗负载时直流电机中有哪些损耗?是什么原因引起的是什么原因引起的?为为 什么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗什么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗? 负载时直流电机中有下列损耗负载时直流电机中有下列损耗: )5.205.1,6.12.1( .) 50 ( ., 50/1 2 50/1 222 p GB f kpp fBpBfp FemFe mhmw 2. 铜耗铜耗pw: (并励机并励机) aaa RIp 2 )( 2 jffffa RRIIUp 解：解： 1. 铁耗铁耗pFe,是由于电枢转动时主磁通在电枢铁心内是由于电枢转动时主磁通在电枢铁心内 交变交变 而引起的而引起的 ,它包括齿部和电枢铁轭的磁滞损耗和涡流损耗它包括齿部和电枢铁轭的磁滞损耗和涡流损耗: 电枢回路铜耗电枢回路铜耗: 励磁回路铜耗励磁回路铜耗: 电刷的电损耗电刷的电损耗: abb IUp 2 fba pppp 3. 机械损耗机械损耗pmec: adFemecfba ppppppp 包括轴衬摩擦损耗、电刷摩擦损耗、包括轴衬摩擦损耗、电刷摩擦损耗、 定转子和空气之间的摩擦损耗定转子和空气之间的摩擦损耗(即通风损耗即通风损耗)等。等。 4. 杂散损耗杂散损耗pad: 由于电枢有齿槽存在由于电枢有齿槽存在,产生脉振损耗产生脉振损耗 和表面损耗；电枢反应使磁场畸变引起的额外电和表面损耗；电枢反应使磁场畸变引起的额外电 枢铁耗；电枢拉紧螺杆附加铁耗；由换向电流枢铁耗；电枢拉紧螺杆附加铁耗；由换向电流 产生的损耗等等。产生的损耗等等。 总损耗总损耗 由于机械损耗和铁耗的大小不随负载变化而变化由于机械损耗和铁耗的大小不随负载变化而变化,故故 它们称为不变损耗。从它们产生的原因很明显地可以看它们称为不变损耗。从它们产生的原因很明显地可以看 出这一点。出这一点。 3-2 为什么电机的效率随输出功率不同而变化为什么电机的效率随输出功率不同而变化?什么负载什么负载 电机的效率最大电机的效率最大?各种电机的效率范围怎样各种电机的效率范围怎样? 随着输出功率随着输出功率P2的不同，的不同，p中的中的pwa、pwb、pwf也在也在 变化，从而引起变化，从而引起的变化。当电机的可变损耗的变化。当电机的可变损耗(pwa+pwb)和和 不变损耗不变损耗(pwc+pFe+pad)相等时，效率就达到最大值，直流相等时，效率就达到最大值，直流 电机的功率约电机的功率约(0.751.0)PN范围内达到最大值。范围内达到最大值。 pP p P pP P P 21 1 1 2 1 电机的效率电机的效率 解：解： 一般说来，一般说来，10kw以下的直流电机的以下的直流电机的N=70%85%； 10100kw的的N=80%91%；1001000kw的的N=86%94%； 100010000kw的的N=91%96%。 3-3 电磁功率是指什么？如何从电磁功率出发说明发电电磁功率是指什么？如何从电磁功率出发说明发电 机是机械能转变为电能的？机是机械能转变为电能的？ 电磁功率电磁功率Pem是指原动机克服电磁转矩所作的机械功是指原动机克服电磁转矩所作的机械功 率率Tem转换为电枢电路中的电功率转换为电枢电路中的电功率Pem= Tem或电枢电或电枢电 流流Ia通过电枢产生电势通过电枢产生电势E时所获得的电功率：时所获得的电功率：Pem=EIa。 aaea N a N aMemem EIInCIn a p n I a p ICTP ) 60 ( 60 2 2 解：解： 发电机就是机械功率发电机就是机械功率Tem 转换为电枢电路中的电转换为电枢电路中的电 功率功率EIa。 3-4 把一台他励直流发电机的转速提高把一台他励直流发电机的转速提高20%,这时空载电这时空载电 压会升高多少压会升高多少(励磁电流不变励磁电流不变)?若是并励发电机若是并励发电机,其电压比其电压比 前者升高得多还是升高的少呢前者升高得多还是升高的少呢(励磁回路的电阻不变励磁回路的电阻不变)? 他励发电机的空载电压他励发电机的空载电压Uo=E=Cen，当保持励磁电流，当保持励磁电流 不变时不变时,不变不变,因此当转速因此当转速n提高提高20%时时,空载电压空载电压Uo也会升也会升 高高20%。若为并励机。若为并励机,由于励磁回路的电阻不变由于励磁回路的电阻不变,当当n升高升高 20%时时,使得使得E=Cen升高升高,E升高则升高则Uf也升高也升高,If升高升高,也增也增 加加,的增加使得的增加使得E更加升高。因此其电压比他励发电机升更加升高。因此其电压比他励发电机升 高的多。高的多。 解：解： 3-5 直流发电机中电枢绕组元件内的电势和电流是直流发电机中电枢绕组元件内的电势和电流是 交流的还是直流的交流的还是直流的?若是交流的若是交流的,为什么计算稳态电势为什么计算稳态电势 E=U+IaRa时不考虑元件本身电感呢时不考虑元件本身电感呢? 直流发电机中电枢绕组元件内的电势和电流均为交直流发电机中电枢绕组元件内的电势和电流均为交 流的流的,只是通过换向器和电刷的共同作用才转换为直流的。只是通过换向器和电刷的共同作用才转换为直流的。 但是在计算稳态电势但是在计算稳态电势E=U+IaRa时又不考虑元件本身的电时又不考虑元件本身的电 感作用感作用,这是因为我们考虑是稳态的情况这是因为我们考虑是稳态的情况,是取平均值是取平均值.而而 非瞬时值。非瞬时值。 解：解： 3-8 一台并励直流发电机一台并励直流发电机PN=100kw,UN=250v,设并励的主磁设并励的主磁 极励磁绕组有极励磁绕组有100匝。在额定转速下匝。在额定转速下,空载时产生额定电压的空载时产生额定电压的 励磁电流为励磁电流为7.0A,额定负载时则需额定负载时则需9.4A才能得到同样的端电才能得到同样的端电 压。今欲将该发电机改为平复励发电机压。今欲将该发电机改为平复励发电机(短复励短复励),每极应加每极应加 入多少匝串联绕组入多少匝串联绕组? 平复励外特性平复励外特性 空载时空载时E=Uo，在，在nN下，下，If=7.0A Nf=1000匝。额定负载时匝。额定负载时 IfN=9.4A 故电枢反应的等效去磁励磁电流为故电枢反应的等效去磁励磁电流为 Ifa=IfN-Ifo=9.4-7=2.4A A U P I N N N 400 250 10100 : 3 额定电流额定电流 Uo U OIN I U E Ia Rf串串 Rf并并 解：解： )(240010004 . 2极极ANI ffa 改为平复励发电机改为平复励发电机,则须串励绕组产生磁势去补则须串励绕组产生磁势去补 偿电枢反应的等效去磁安匝偿电枢反应的等效去磁安匝,所以每极应加入的串联所以每极应加入的串联 绕组匝数为绕组匝数为 )(6 400 2400 极极匝匝 N ffa I NI 电枢反应的等效去磁安匝为电枢反应的等效去磁安匝为 3-10 一台并励直流发电机一台并励直流发电机,PN=26kw,UN=230v,nN=960r/min, 2p=4，单波绕组，电枢导体总数，单波绕组，电枢导体总数N=444，额定励磁电流，额定励磁电流 IfN=2.592A,空载额定电压时磁通空载额定电压时磁通o=0.01743wb,电刷安放在电刷安放在 几何中性线上几何中性线上,忽略交轴电枢反应的去磁作用。试求额定负忽略交轴电枢反应的去磁作用。试求额定负 载时的电磁转矩及电磁功率。载时的电磁转矩及电磁功率。 额定电流额定电流A U P I N N N 043.113 230 1026 3 AIII fNNaN 635.115592. 2043.113 V n a p nCE oN N NeN 645.24701734. 0960 160 4442 60