直流电机3 阎治安

1、1第第 3 3 章章 直流发电机直流发电机 ( (DC Generator) )内内 容容 简简 介介本章介绍直流发电机的本章介绍直流发电机的特性特性。发电机的转速由原动机决定，一般认为转速恒定。发电机的转速由原动机决定，一般认为转速恒定。除转速除转速n外，发电机的外部可测量出外，发电机的外部可测量出3 3个电量，即个电量，即端电压端电压U、负负载电流载电流 I 和和励磁电流励磁电流 If 。当发电机正常稳态运行时，当发电机正常稳态运行时，3 3个物理量中个物理量中1 1个保持不变，另外个保持不变，另外2 2个之间的关系称为直流发电机的特性。个之间的关系称为直流发电机的特性。不同励磁方式的发电

2、机，其运行特性有所不同，本章将分别不同励磁方式的发电机，其运行特性有所不同，本章将分别讨论之。讨论之。23-1 他励直流发电机的特性他励直流发电机的特性 他励发电机励磁回路与电枢回路互不连接，励磁电流不随负载电流的变化而改变。fRfIaEaIUILR 他励式直流发电机他励式直流发电机n rf3一、开路特性一、开路特性 U0= f ( If ) 改变励磁电流，改变励磁电流， 结论：经过一定比例转换后，结论：经过一定比例转换后，开路特性开路特性 U0= f ( If ) 曲线与电机的曲线与电机的磁化曲线磁化曲线 =f ( Ff ) 形状完全相同。形状完全相同。一般电机的工作点位于开一般电机的工作点

3、位于开路特性上曲线开始弯曲的路特性上曲线开始弯曲的膝点附近。据此可以判断膝点附近。据此可以判断电机的饱和程度。电机的饱和程度。O0UfINU气隙线气隙线开路特性A00fnIUI 常常数数， 随随变变02 aaasaeUER IUECn 4二、外特性二、外特性 U = f ( I ) 改变负载后，改变负载后，电压调整率：从空载到满载电压变化电压调整率：从空载到满载电压变化的程度。的程度。一般他励直流发电机一般他励直流发电机负载电流增加时负载电流增加时, , 两种因素引起端电压下两种因素引起端电压下降：即电阻压降和电枢磁势的去磁效应增降：即电阻压降和电枢磁势的去磁效应增大大, , 外特性外特性U=

4、f(I) 是略微下垂的曲线。是略微下垂的曲线。UOININU0UA fnIUfI 常常数数，常常数数， 022aasesaUER IUCnUR I 0100%NNUUUU 5 10%U 5三、调整特性三、调整特性 If = f ( I ) 改变负载后，fIOI负载电流增加时，有两种因素引起端电负载电流增加时，有两种因素引起端电压下降。为了维持端电压不变，励磁电压下降。为了维持端电压不变，励磁电流应该略微增大。流应该略微增大。 fnUIfI 常常数数，常常数数， 63-2 并励直流发电机的特性并励直流发电机的特性 一、建压过程及建压条件一、建压过程及建压条件 自励自励：励磁绕阻并接于电枢绕组两励

5、磁绕阻并接于电枢绕组两端，由发电机本身的端电压提供励端，由发电机本身的端电压提供励磁，必须具备一定的条件才可。并磁，必须具备一定的条件才可。并励发电机由初始的励发电机由初始的U=0U=0到正常运行时到正常运行时的的U U值，有一个自己建立电压的过程，值，有一个自己建立电压的过程，这一过程称为自励过程。这一过程称为自励过程。 电机的主磁极通常总有剩磁存在。电机的主磁极通常总有剩磁存在。原动机拖动转子旋转，电枢绕组切割剩磁场，产生一个不大的剩磁感应原动机拖动转子旋转，电枢绕组切割剩磁场，产生一个不大的剩磁感应电势，加到励磁绕组将产生一个不大的励磁电流。电势，加到励磁绕组将产生一个不大的励磁电流。励

6、磁电流产生的磁势若与剩磁同方向，相互加强，会建立起稳定电压。励磁电流产生的磁势若与剩磁同方向，相互加强，会建立起稳定电压。建压时的励磁回路总电阻应小于临界电阻值。建压时的励磁回路总电阻应小于临界电阻值。fIfRUaIaEIn7稳定点：以上两条曲线的交点。稳定点：以上两条曲线的交点。建压临界电阻：场阻线与空载特性曲线相切时对应的励磁回路电阻。建压临界电阻：场阻线与空载特性曲线相切时对应的励磁回路电阻。建压条件：建压条件：1.1.电机内部要有剩磁；电机内部要有剩磁；2.2.励磁电流产生的磁通励磁电流产生的磁通 与剩磁同方向；与剩磁同方向；3.3.励磁回路总电阻应小励磁回路总电阻应小于建压时的临界电

7、阻。于建压时的临界电阻。 0UfIscUOffR I 0fUi 00fffURIUfI 励励 磁磁 回回 路路 场场 阻阻 线线 方方 程程 ：电电 枢枢 回回 路路 空空 载载 曲曲 线线 方方 程程 ：8二、开路特性二、开路特性 U0= f ( If ) v并励发电机的并励发电机的励磁电流励磁电流很小，只占很小，只占额定电流额定电流的（的（13）%。 v这样微小的电流在电枢绕组中引起的这样微小的电流在电枢绕组中引起的电压降和电枢反应的影响电压降和电枢反应的影响很小，很小，可以忽略不计。所以并励发电机的开路电压也就是电枢中的可以忽略不计。所以并励发电机的开路电压也就是电枢中的感应电势感应电势

8、。 v并励发电机的开路特性曲线与他励时相同，一般试验时仍按他励并励发电机的开路特性曲线与他励时相同，一般试验时仍按他励方式做较好。方式做较好。 02 aaasaeUEI RUECn 022aaaseaasUEI RUCnI RU 9三、外特性三、外特性 U = f ( I )引起引起端电压随负载电流增加而下降的因素：端电压随负载电流增加而下降的因素：v电阻电阻Ra上的压降；上的压降； v电枢反应的去磁作用；电枢反应的去磁作用；v以上以上2因素引起励磁电流的进一步减少。因素引起励磁电流的进一步减少。从而导致端电压再下降。从而导致端电压再下降。一般电压调整率为：一般电压调整率为： U=（1030）

9、%。 UOININU0UkrIKI他励他励并励发电机并励发电机103-3 复励直流发电机的特性复励直流发电机的特性 v复励发电机有两个励磁绕组即串励和并励绕组。复励发电机有两个励磁绕组即串励和并励绕组。v如果串励与并励绕组的磁势方向相同如果串励与并励绕组的磁势方向相同,则称为加复励（或叫则称为加复励（或叫积复励）积复励）,反之为差复励（或叫减复励）。反之为差复励（或叫减复励）。一、开路特性一、开路特性 U0 = f ( If ) v开路时串励绕组不起作用，开路时串励绕组不起作用，则其开路特性同并励发电机则其开路特性同并励发电机的开路特性。的开路特性。f cRaIInaEfRfIU11二、外特性

10、二、外特性 U = f ( I )负载时，串励绕组产生磁势将影响负载时，串励绕组产生磁势将影响主磁通主磁通的大小和电机性能。的大小和电机性能。v对加复励发电机来说对加复励发电机来说串励磁势串励磁势起起增磁增磁作用即作用即升压作用升压作用，而电阻，而电阻压降压降和电枢和电枢反应的反应的去磁去磁作用起作用起降压作用降压作用，二者的相对影响了外特性曲线形状。，二者的相对影响了外特性曲线形状。v1、若串励作用适当，在额定电流时、若串励作用适当，在额定电流时端电压端电压等于等于额定电压，额定电压，则为则为平复励平复励。v2、串励补偿作用较强，在额定电流时、串励补偿作用较强，在额定电流时端电压端电压超超过

11、额定电压，过额定电压，为为过复励过复励。v3、串励的作用较弱，在额定电流时、串励的作用较弱，在额定电流时端电压端电压小于小于额定电压，额定电压，则为则为欠复励欠复励。 注：以上1、2、3、均为加复励！v 4、差复励差复励发电机的串励为一个去磁磁势，发电机的串励为一个去磁磁势， 则负载增大时端电压迅速下降。则负载增大时端电压迅速下降。 本章作业：本章作业： p36 题题21; p43 题题3-2 OININU2134U12本本 章章 小小 结结 v主要分析了他励、并励、复励式直流发电机空载特性、外特性。主要分析了他励、并励、复励式直流发电机空载特性、外特性。 v着重讨论了并励直流发电机的电压建立条件，着重讨