电机与电器控制 教学课件 作者 冯晓 刘仲恕编 - 副本第五节.ppt

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1、第二章第五节直流发电机直流发电机他励直流发电机自励直流发电机并励串励复励各物理量的参考方向如图所示。当电枢旋转时，电枢绕组切割主磁通，产生电枢电动势Ea，如果外电路接有负载，则产生电枢电流Ia，按发电机惯例，Ia的正方向与Ea相同。第二章第五节（续1）稳态运行时的基本方程式电动势平衡方程式第二章第五节（续1）稳态运行时的基本方程式直流发电机的端电压U等于电枢电动势Ea减去电枢回路内部的电阻压降IaRa。可见，Ea﹥u。转矩平衡方程式发电机上有三个转矩，一个是原动机的拖动转矩T1，方向与n相同；一个是电磁转矩T

2、，方向与n相反，为制动性质的转矩；还有一个由电机的机械损耗及铁损耗引起的空载转矩T0，也是制动性质的转矩。第二章第五节（续1）稳态运行时的基本方程式第二章第五节（续1）稳态运行时的基本方程式功率平衡方程式原动机输入给发电机的机械功率P1，空载损耗p0包括机械损耗pmec、铁损耗pFe、附加损耗pad，电磁功率：电磁功率亦是既具有机械功率的性质，又具有电功率的性质，所以是机械能转换为电能的那一部分功率。第二章第五节（续1）稳态运行时的基本方程式电枢回路绕组电阻及电刷与换向器表面接触电阻是的铜损耗pcua输出的电

3、功率P2综合上述各式，可得功率平衡方程式第二章第五节（续1）稳态运行时的基本方程式一般情况下，直流发电机的总损耗直流发电机的效率第二章第五节（续2）他励直流发电机运行特性直流发电机运行时，有四个主要物理量，即电枢端电压U、励磁电流If、负载电流I（他励时I＝Ia）和转速n。其中转速n由原动机确定，一般保持为额定值不变。因此。运行特性就是U，If，Ia三个物理量保持其中一个不变时，另外两个物理量之间的关系。显然，运行特性应有三个。空载特性定义：n＝nN，Ia=0时端电压U0与励磁电流If之间的关系U0＝f（If

4、）称为空载特性。第二章第五节（续2）他励直流发电机运行特性空载时，U=Ea。由于Ea=CeΦn，因此空载特性实质上就是Ea=f（If）由于Ea正比于Φ，所以空载特性曲线的形状与空载磁化特性曲线相同。空载特性曲线上升分支空载特性曲线下降分支平均空载特性曲线外特性n＝nN，If＝IfN时，端电压U与负载电流I之间的关系U=f（I）称为外特性。外特性曲线如图所示，由曲线可见，负载电流增大时，端电压有所下降。第二章第五节（续2）他励直流发电机运行特性他励第二章第五节（续2）他励直流发电机运行特性根据电动势平衡方程式可

5、知，端电压下降有两个原因：一是在励磁电流一定情况下，负载电流增大，电枢反应的去磁作用使每极磁通量减少，使电动势减少；另一个原因是电枢回路上的电阻压降随负载电流增大而增加，使端电压下降。发电机端电压随负载电流增大而降低的程度用电压变化率来表示。电压变化率是指n＝nN，If＝IfN时发电机由额定负载(U＝UN，I＝In)过渡到空载(U＝U0，I＝0)时电压升高的数值对额定电压的百分比。第二章第五节（续2）他励直流发电机运行特性Δu是衡量发电机运行性能的一个重要数据，一般他励发电机的电压变化率约为5%～10%。调节

6、特性当n＝nN，U＝常数时，励磁电流If与负载电流I之间的关系If＝f（I）称为调节特性。由曲线可见，在负载电流变化时，若保持端电压不变，必须改变励磁电流，补偿电枢反应及电枢回路电阻压降对对输出端电压的影响。第二章第五节（续3）并励直流发电机的自励过程和自励条件并励的励磁是由发电机本身的端电压提供的，而端电压是在励磁电流作用下建立的，这一点与他励发电机不同。并励发电机建立电压的过程称为自励过程，满足建压的条件称为自励条件。自励过程曲线1为空载特性曲线，曲线2为励磁回路总电阻Rf特性曲线，也称场阻线。第二章第五

7、节（续3）并励直流发电机的自励过程和自励条件原动机带动发电机旋转时，如果主磁极有剩磁，则电枢绕组切割剩磁通感应电动势。在电动势作用下励磁回路产生If。如果励磁绕组和电枢绕组连接正确，If产生与剩磁方向相同的磁通，使主磁路磁通增加，电动势增大，If增加。如此不断增长，直到励磁绕组两端电压与IfRf相等时，达到稳定的平衡工作点A。增大Rf，场阻线变为曲线3时，Rf称为临界电阻Rcr。如图所示。若再增加励磁回路电阻，发电机将不能自励。第二章第五节（续3）并励直流发电机的自励过程和自励条件自励条件自励条件电机磁路要有

8、剩磁并联在电枢绕组两端的励磁绕组极性要正确励磁回路的总电阻小于该转速下的临界电阻第二章第五节（续3）并励直流发电机的自励过程和自励条件第二章第五节（续4）并励直流发电机运行特性空载特性并励直流发电机的空载特性一般是在他励方式下测得的，所以测取方法和特性形状与他励直流发电机相同，也是磁化曲线。由于励磁电压不能反向，所以它的空载特性曲线只在第一象限。外特性并励发电机的外特性与他励发电机相似，也是一条下降