第三章直流电机运行特性

1、陶陶 若若 冰冰发电机励磁方式不同，特性也不一样。发电机励磁方式不同，特性也不一样。w 负载特性负载特性w 电压调整特性（外特性）电压调整特性（外特性）w 调整特性调整特性 负载电流负载电流 I 为常数时，为常数时，Uf ( If )。保持转速保持转速 n 为常数。为常数。 空载特性：空载特性：I0时，时，Uf ( If )。一. 他励直流发电机的运行特性l空载特性空载特性 E0f ( If )原动机拖动转子以恒速原动机拖动转子以恒速旋转，电枢绕组开路旋转，电枢绕组开路（Ia0），改变励磁电），改变励磁电流流 If ，测量端电压，测量端电压 E0与与If 的关系。的关系。有磁滞、剩磁、饱和有磁

2、滞、剩磁、饱和现象。现象。Er ：剩磁电动势：剩磁电动势各种直流电机的空载特性都在他励方式下测定。各种直流电机的空载特性都在他励方式下测定。l负载特性负载特性 Uf ( If )原动机拖动转子以恒速原动机拖动转子以恒速旋转，旋转，I 一定，改变一定，改变 If ，测量测量U 与与If 的关系。的关系。w If一定时，在不同的一定时，在不同的I 下有下有不同的不同的U。原因：。原因：IaRa，电枢反应的去磁作用。电枢反应的去磁作用。w 负载特性与空载特性间相负载特性与空载特性间相差一个特性三角形。差一个特性三角形。ab 电枢反应去磁作用电枢反应去磁作用ac IaRal电压调整特性电压调整特性 U

3、f ( I )通常指转速通常指转速nnN ，If为为额定值时，额定值时，U 与与 I 的关系。的关系。w U随随I 的增大而降低，是一条的增大而降低，是一条下垂的曲线。原因：下垂的曲线。原因：IaRa，电枢反应的去磁作用。电枢反应的去磁作用。w 电压调整率电压调整率 U。0NN100%UUUU 他励发电机的他励发电机的 U约为约为5%1010%，变化不大，变化不大，特性比较硬。特性比较硬。U0为为IfIfN时的空载端电压。时的空载端电压。l调整特性调整特性 Iff ( I )原动机拖动转子以恒速原动机拖动转子以恒速旋转，保持旋转，保持U 恒定时，恒定时， If 与与I 的关系。的关系。w If

4、一定时，一定时，U 会随会随 I 变。原变。原因：因：IaRa，电枢反应的去磁，电枢反应的去磁作用。作用。w 为保持为保持U不变，需调节不变，需调节If 。二. 并励直流发电机的运行特性l建压及其条件建压及其条件w 并励发电机要有一个自行建并励发电机要有一个自行建立励磁和端电压的过程，称立励磁和端电压的过程，称为建压。为建压。 w 空载时，空载时，I0，IaIf 0。但。但 If 较小，故可近似认为较小，故可近似认为Ia0，利用空载特性来分析电压建利用空载特性来分析电压建立过程。立过程。l建压及其条件建压及其条件（1）电机主磁路有剩磁；）电机主磁路有剩磁；（2）励磁绕组并联到电枢）励磁绕组并联

5、到电枢绕组两端的极性正确，即励绕组两端的极性正确，即励磁磁动势与剩磁磁场方向相磁磁动势与剩磁磁场方向相同；同；（3）励磁回路总电阻小于）励磁回路总电阻小于电机运行转速下的建压临界电机运行转速下的建压临界电阻电阻Rcr 。w 建压条件建压条件Rcrtancr l过程分析：过程分析： 剩磁：励磁磁场与剩磁方向一致。 r ErIf 与r方向一致 EaIf U和If同时满足空载特性曲线U0f（If）和场阻线URfIf 。临界电阻：tancr U0/ If=Rcr 电机的转速发生变化，场阻线发生移动， 稳定工作点发生改变。不同的转速， 具有不同的临界电阻IfUfI0U10fIA20U3l电压调整特性电压

6、调整特性w 电压调整率电压调整率U比他励的比他励的大大，约为约为20%30% （因（因If 还随还随U下降而减小）。下降而减小）。 w 负载电流有负载电流有“拐弯拐弯”现象。现象。励磁回路总电阻不变时，励磁回路总电阻不变时，U 与与 I 的关系的关系Uf ( I ) 。w 稳态短路电流短路电流稳态短路电流短路电流Ik0Er/ /Ra并不很大，常小于并不很大，常小于IN（因（因Er数值很小）。数值很小）。三. 复励直流发电机的电压调整特性 复励发电机通常采用积复励（串、并励绕组的励磁复励发电机通常采用积复励（串、并励绕组的励磁磁动势方向相同）。磁动势方向相同）。按照串励绕组磁动势按照串励绕组磁动

7、势补偿作用的强弱，可补偿作用的强弱，可分为三类：分为三类： 平复励平复励 过复励过复励 欠复励欠复励l他他/并励直流电动机的工作特性并励直流电动机的工作特性UUN，IfIfN时，时，n、T、 与与 Ia （或（或 P2）关系）关系。 w转速调整特性转速调整特性 nf ( Ia )aaeUI RnC转速转速公式公式 n变化变化很小很小nf(Ia)为硬特性。为硬特性。 l他他/并励直流电动机的工作特性并励直流电动机的工作特性w转矩特性转矩特性 Tf ( Ia )T 近似与近似与 Ia 成正比成正比。 w效率特性效率特性 f ( Ia )可变损耗等于不变损耗时，可变损耗等于不变损耗时， 最高最高。

8、p0基本不随基本不随Ia变化变化不变不变损耗；损耗；pCu随随Ia变化变化可可变损耗。变损耗。他他/并励直流电动机的机械特性并励直流电动机的机械特性他他/并励直流电动机的固有机械特性是一条略有下降的并励直流电动机的固有机械特性是一条略有下降的直线，是硬特性（直线，是硬特性（ 很小很小）。）。Tnn0固有机械特性：固有机械特性：UUN ，IfIfN ，电枢回路不串任何电阻，电枢回路不串任何电阻时的机械特性。时的机械特性。a2eTRC C0eUnC ，机械特性的斜率，机械特性的斜率，理想空载转速，理想空载转速 串励和复励直流电动机的机械特性串励和复励直流电动机的机械特性l串励电动机的机械特串励电动

9、机的机械特性性1 串励串励2 复励复励3 他励他励w 是一个非线性的软特性，转是一个非线性的软特性，转速速n随随T的增大而迅速降低。的增大而迅速降低。w 具有优良的起动性能。具有优良的起动性能。 l复励电动机的机械特复励电动机的机械特性性w 机械特性介于并励和串励的机械特性介于并励和串励的之间。之间。l调速的要求调速的要求w 调速范围（调速比）调速范围（调速比）w 调速平滑性调速平滑性aaeUI RnCw 电枢串接电阻调速电枢串接电阻调速w 改变端电压调速改变端电压调速w 改变磁通调速改变磁通调速l他励直流电动机的调速方法他励直流电动机的调速方法w 经济性经济性w 调速方法简单，可靠调速方法简

10、单，可靠他励直流电动机的调速方法他励直流电动机的调速方法l1.电枢串接电阻调速电枢串接电阻调速as2eeTRRUnTCC C 机械特性变软。机械特性变软。 调速范围与负载大小有关。调速范围与负载大小有关。 效率低。效率低。 负载转矩负载转矩TL不变时，不变时，T不变，串不变，串入电阻入电阻Rs ，可使转速，可使转速 n 降低，降低，P2 减小；而减小；而Ia不变，不变，P1不变。不变。 电阻的体积电阻的体积大，不能平大，不能平滑调速。滑调速。他励直流电动机的调速方法他励直流电动机的调速方法l2.改变端电压调速改变端电压调速a2eeTRUnTCC C 降低降低U 的人为机械特性是与固的人为机械特

11、性是与固有机械特性平行的直线。有机械特性平行的直线。 调速范围宽，平滑性好。调速范围宽，平滑性好。 效率高。效率高。 TL不变时，不变时，T不变，不变，Ia不变；不变；P1UEan， P2 n。 需要可调的需要可调的直流电源。直流电源。他励直流电动机的调速方法他励直流电动机的调速方法l3.改变磁通调速改变磁通调速a2eeTRUnTCC C 减少减少 的人为机械特性：理想空的人为机械特性：理想空载转速升高，斜率减小。载转速升高，斜率减小。 减少减少 通常使通常使 n 从基速升高。从基速升高。 效率高。效率高。 TL不变时，不变时，Ia增大，增大，P1增加；增加；P2 n，增加。增加。 设备简单，

12、耗能设备简单，耗能少，平滑性好。少，平滑性好。l直流电动机的起动直流电动机的起动w 起动要求起动要求 起动转矩大起动转矩大 起动冲击电流小起动冲击电流小 能量损耗小能量损耗小 简单，便于控制简单，便于控制w 起动方法起动方法 全压起动全压起动 电枢串接电阻起动电枢串接电阻起动 降压起动降压起动直流电动机的电制动直流电动机的电制动w能耗制动能耗制动电制动就是产生与转速方向相反的电磁转矩，使转电制动就是产生与转速方向相反的电磁转矩，使转速降低。速降低。 励磁不变，电枢回路从电网断开，励磁不变，电枢回路从电网断开，并立即接到制动电阻并立即接到制动电阻RB上。上。 电枢电动势电枢电动势Ea产生的电枢电

13、流产生的电枢电流Ia与电动机状态时的方向相反，产与电动机状态时的方向相反，产生制动电磁转矩。生制动电磁转矩。 将电机的动能消耗在电阻上。将电机的动能消耗在电阻上。直流电动机的电制动直流电动机的电制动w反接制动反接制动 将电枢回路反接到电源，并接将电枢回路反接到电源，并接入限流电阻入限流电阻RL 。 端电压端电压U与电枢电动势与电枢电动势Ea同向，同向，使电枢电流使电枢电流 Ia 反向，产生较大反向，产生较大的制动性电磁转矩。的制动性电磁转矩。 功率消耗在电阻中。功率消耗在电阻中。直流电动机的电制动直流电动机的电制动w回馈制动回馈制动 降低端电压降低端电压U调速时，会出现电枢电动势调速时，会出现电枢电动势EaU的