并励直流发电机直流电动机PPT学习教案

1、会计学1 并励直流发电机直流电动机并励直流发电机直流电动机PPT课件课件 设发电机由原动机拖动至额定转速，由于电机有一定的 剩磁剩磁，在发电机的端点将会有一个不大的剩磁电压。这时 把并励绕组并接到电枢上去，便有电流流过励磁绕组，产 生一个励磁磁动势。励磁磁动势产生的磁场与剩磁同方向， 使电机内的磁场得到加强，从而使电机的端电压升高。在 这一较高端电压的作用下，励磁电流又进一步升高，如此 反复作用，发电机的端电压便“自励”起来。 第1页/共17页 1-空载特性 2-场阻线 3-临界场阻线 的场阻线斜率，即可调节空载电 压的稳定点。如果逐步增大电阻 Rf（即增大磁场调节电阻Rpf）， 场阻线斜率增

2、大，空载电压稳定 点就沿空载特性向原点移动，空 载电压减小；当场阻线与空载特 性的直线部分相切时，两线无固 定的交点或交点很低，空载电压 为不稳定，如图中的直线3，这时 对应的励磁回路的总电阻称为临 界电阻。 并励发电机的空载稳定电压UO的大小决定于空载特性与场阻线 的交点。因此调节励磁回路中的电阻，也就是改变 发电机的电压能否稳定在某一数值？ 第2页/共17页 自励条件 1）发电机的主磁极必须要有一定的剩磁。 2）励磁绕组与电枢的联接要正确，使励磁电流产生的磁场 与剩磁同方向。 3）励磁回路的总电阻要小于临界电阻。 若在某一转向下，励磁绕组与电枢的联接能使电机自励， 则改变转向后，电机便不能

3、自励。这是因为发电机的转向改变 后，剩磁电压的方向也随之改变，由此产生的励磁电流对剩磁 起去磁作用。所以，所谓励磁绕组与电枢的连接正确是对某一 旋转方向而言的。发电机应按制造厂规定的旋转方向运行。 由于对应于不同的转速，电机的空载特性位置不同， 因此对应于不同的转速便有不同的临界电阻。如果保持励 磁回路的总电阻不变，发电机在高速时能自励，而在低速 时也许就不能自励（为什么？）。 第3页/共17页 并励发电机的空载特性和调节特性与他励发电机无多大差别。 只分析并励发电机的外特性。 定义：在n=nN、Rf=RfN=常数（注意：不是If=常数）时，U=f （I）的关系曲线。 将电机拖到额定转速，使

4、电机自励建立电压，然后调节 励磁电流和负载电流，使电机 达到额定运行状态，即U=UN、 I=IN,此时励磁回路的总电阻即 为RfN。保持RfN不变，求取不同 负载时的端电压，就可得到图 中曲线1所示的外特性曲线，图 中曲线2表示接成他励时的外特 性。 第4页/共17页 比较两条曲线，可以看出并励发电机的外特性有两个特点 1）并励发电机的电压调整率较他励时大，这时因为他励发电 机的励磁电流If=IfN=常数，它不受端电压变化的影响；而并励 发电机的励磁电流却随电枢端电压的降低而减小，这就使电枢 电动势进一步下降。因此并励发电机的外特性比他励时要下降 得快一些。并励发电机的电压调整一般在20%左右

5、。 2）稳态短路电流小 ，当负载 电阻短路时（R=0），电枢端 电压U=0，励磁电流If也为零。 这时电枢绕组中的电流由剩磁 电动势所产生。由于剩磁电动 势不大，所以稳态短路电流也 不大。 第5页/共17页 并励发电机的稳态短路电流虽然不大，若发生突然短 路，则因为励磁绕组有很大的电感，励磁电流及其所建立 的磁通不能立即消失，因此短路电流的最大值仍可达到额 定电流的8-12倍，还是有损坏电机的危险。 强 调 第6页/共17页 二、直流电动机 1 1 直流电机的可逆原理直流电机的可逆原理 以他励电机为例说明可逆原理：以他励电机为例说明可逆原理：把一台他励直流发电机并把一台他励直流发电机并 联于直

6、流电网上运行联于直流电网上运行保持电源电压不变保持电源电压不变。 一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机运行，一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机运行， 这就是直流电机的可逆原理。这就是直流电机的可逆原理。 减少原动机的输出功率，发电机的转速下降。当转速下降减少原动机的输出功率，发电机的转速下降。当转速下降 到一定程度时，使得到一定程度时，使得 ，此时电枢电流为零，发电机输出，此时电枢电流为零，发电机输出 的电功率为零，原动机输入的机械功率仅用来补偿电机的空载的电功率为零，原动机输入的机械功率仅用来补偿电机的空载 损耗。损耗。 UEa UE a 继续降低原动机的转速，将有继续降低原动

7、机的转速，将有 ，电枢电流反向，这时，电枢电流反向，这时 电网向电机输入电功率，电机进入电动机状态运行。电网向电机输入电功率，电机进入电动机状态运行。 同理，上述的物理过程也可以反过来，电机从电动机状态同理，上述的物理过程也可以反过来，电机从电动机状态 转变到发电机状态。转变到发电机状态。 第7页/共17页 直流电动机的励磁电流都是由外电源供给的，和直流发 电机相似，励磁方式不同也会使直流电动机的运行性能产生 很大差异。 按照励磁方式的不同，直流电动机可分为他励、并励、串 励、复励电动机。 电 枢 绕 组和励磁绕 组分别由两 个独立的电 源供电。 励磁绕 组和电枢并 联，由同一 电源供电。 第

8、8页/共17页 励磁绕组与电枢串 联后再接于直流电源， 如图所示。 有并励和串励两个励磁绕组， 它也分积复励和差复励两类。差复 励电动机运行时转速不稳定，实际 上不采用。 第9页/共17页 直流电动机稳定运行时，设电枢两端外加电压为U，电 枢电流为Ia，电枢电动势为Ea，则从电动机的工作原理可以 知道，这时Ea与Ia是反向的，即Ea是个反电动势。 U=Ea+IaR+2Ub 式中 R电枢电路总电阻，R=Ra+Rpa，包括电枢电阻Ra和 与电枢串联的附加电阻Rpa。 若以U、Ea、Ia的实际方向为正方向，则可列出直流电动 机的电动势平衡方程式： 第10页/共17页 电动机的电磁转矩是个驱动转矩。当

9、电动机以恒定的转 速稳定运行时，电磁转矩Tem与负载转矩Tz及空载转矩TO 相平 衡，即 Tem=TZ+TO 可见，电动机轴上的输出转矩Td只是电磁转矩的一部分，它与 负载转矩相平衡，即： Td=Tem-TO=TZ 第11页/共17页 直流电动机工作时，从电网吸取电功率P1，除去电枢回路 的铜损耗pcua，电刷接触损耗pcub及励磁回路铜耗pcuf，其余部 分便是转变为机械功率的电磁功率Pem，所以直流电动机的电 磁功率Pem也就是电枢所发出的全部机械功率Tem。 从电的观点来看，由于电动机的电枢电动势是个反电 动势，它与Ia反向，所以EaIa表示电枢所吸收的电功率。因 此和发电机一样，电动机

10、的电磁功率： Pem=Tem=EaIa 电磁功率并不能全部用来输出，它必须补偿机械损耗p、 铁耗pFe和附加损耗ps，最后剩下的部分才是对外输出的机械 功率P2 Pem=（P+PFe+Ps）+P2=PO+P2 第12页/共17页 直流电动机的功率平衡方程式： P1=UI=(Ea+IaRa+2Ub)（Ia+If） =pcua+pcub+pcuf+Pem =（pcua+pcub+pCuf）+（p+pFe+ps）+P2 =p+P2 直流电动机的功率图 第13页/共17页 1 1、转速特、转速特 性性 4、他励（并励）直流电动机的工作特性 N UU 定义：当定义：当 、 时，时， fNf II)f(I

11、n a 由方程式可得由方程式可得 a e a e N I C R C U n 忽略电枢反应的去磁作用，转速与忽略电枢反应的去磁作用，转速与 负载电流按线性关系变化负载电流按线性关系变化 2 2、转矩特、转矩特 性性 转矩表达式转矩表达式 aNTem ICT 考虑电枢反应的作用，转矩上升的速度考虑电枢反应的作用，转矩上升的速度 比电流上升的慢。比电流上升的慢。 a I n 0 n 2 T 0 T em T T N UU 定义：当定义：当 、 时，时， fNf II)f(IT aem 第14页/共17页 3 3、效率特、效率特 性性 由方程式可得由方程式可得 aN aa IU IRP P PP 2 0 1 1 1 空载损耗为不变损耗，不随负载电流空载损耗为不变损耗，不随负载电流 变化，当负载电流较小时效率较低，输入变化，当负载电流较小时效率较低，输入 功率大部分消耗在空载损耗上；负载电流功率大部分消耗在空载损耗上；