电机与电器——直流电机

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1、直流发电机的运行原理一、直流发电机的基本方程式1、电动势平衡方程式2、发电机的转矩平衡方程式3、发电机的功率平衡关系二、直流发电机的特性直流发电机的四个基本物理量：、、If、n。（n由原动机拖动，保持不变）运行特性：在、、n之间，保证其中一个量不变，另外两个物理量之间的函数关系。二、直流发电机的特性主要特性：（1）n＝额定转速，＝常数，＝f（If）；负载特性（2）n＝额定转速，If＝常数，＝f（）；外特性（3）n＝额定转速，＝常数，If＝f（）；调节特性注意：不同励磁方式的发电机，特性不同，需分别讨论1、开路特

2、性（空载特性）负载特性＝f()在负载电流＝0时，即为空载特性。他励直流发电机的特性空载时，n等于常数空载特性曲线实质即为磁化曲线他励直流发电机的特性2、外特性定义：n＝额定转速，If＝常数，＝f（）他励直流发电机的特性端电压下降有两个原因：1、负载电流增大，电枢反应的去磁作用增强，电动势减小；2、电枢回路上的电阻压降增加他励直流发电机的特性电压调整率：从空载到负载，电压下降的程度。一般他励直流发电机的电压变化率约为5％～10%。他励直流发电机的特性并励直流发电机的特性并励和复励直流发电机因为无外部直流电源供电，

3、所以其必须先在空载下建立电压，即自励。1）当电机内部有剩磁时，原动机带动电枢旋转时切割剩磁，产生剩磁电动势2）若励磁绕组与电枢绕组并联极性正确，即使此时励磁绕组中电流所建立的磁动势与原先的剩磁方向一致，则电枢电动势因为磁场的增强而增大，则励磁电流也增大(见下页曲线图)（U0＝IfRf）。若二者方向相反，则磁场抵消，无法建立稳定电压。3）若Rf小于某一个值，则在U0＝IfRf的同时也满足空载特性U0＝f（If0）时，则会使空载端电压稳定在某一个数值处。并励直流发电机的自激过程并励直流发电机的自激过程IU并励发电机

4、与他励发电机空载特性相同，U0与If曲线与他励电机相同。同时在自激过程中满足以下关系式：并励直流发电机的自激条件1）电机必须有剩磁。2）励磁绕组与电枢绕组连接极性要正确3）励磁回路总电阻小于该转速下的临界电阻。注意：不同的转速，具有不同的临界电阻并励直流发电机的特性1、空载特性：并励发电机的空载特性与一般电机的空载特性一样，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。并励直流发电机的特性1、外特性：端电压下降有三个原因：1、负载电流增大，电枢反应的去磁作用增强，电动势减小；2、电枢回路

5、上的电阻压降增加3、由于上述两个原因使端电压下降，引起励磁电流减小，端电压进一步下降。直流测速发电机测速发电机：作为检测转速的检测元件。将机械转速信号变换为电气信号。性能要求：1）输出的电压信号与转速保持严格的线性关系；2）输出电动势斜率大。分类：有交流测速发电机与直流测速发电机两大类。1、工作原理：直流测速发电机的结构和工作原理与前面所讲的直流发电机是一样的，因此：当磁通Φ=常数时，发电机的电动势为：E0=CeΦ0n1）在空载时，直流测速发电机的输出电压就是电枢感应电动势：U0＝Ｅ0，显然输出电压U0与n成正

6、比。2）有负载时，若电枢电阻为Ra，负载电阻为RL，不计电刷与换向器间的接触电阻，则直流测速发电机的输出电压为：直流测速发电机直流测速发电机C为直流测速发电机输出特性的斜率，当Φ0、Ra及RL都不变时，输出电压U与转速成线性关系。对于不同的负载电阻RL，输出特性的斜率C不同，负载电阻越小，斜率C也越小，灵敏度变低。注意：负载不能太小。直流测速发电机直流电动机一、直流电动机的基本方程1、电势平衡方程直流电动机的基本方程2、转矩平衡方程直流电动机的机械特性机械特性：在一定的电压和励磁电流下，转速n和电磁转矩M之间的

7、关系。注意：不同励磁方式的电机，机械特性不同。一、他励（并励）直流电动机的工作特性直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性当电压和电枢绕组回路总电阻不变时，转速与转矩呈直线关系固有机械特性与人为机械特性1、固有机械特性指的机械特性，此时因为Ra小，故为硬特性2、人为机械特性：通过改变电机的参数所获得的机械特性。有三种：a）电枢串电阻b）改变电枢电压c）减弱励磁1）电枢串电阻时的人为机械特性固有机械特性与人为机械特性特点：1、电枢串电阻的人为机械特性比固有机械特性软；2、但理想空载转速不变。串接不同电阻时的机械特

8、性为交于纵坐标一点的射线族。固有机械特性与人为机械特性2）改变电枢电压时的机械特性改变电枢电压时的机械特性特点：1、改变电枢电压时的人为机械特性与固有机械硬度相等；2、理想空载转速随电枢电压降低而降低，不同电枢电压下的机械特性为一组平行曲线。3）减弱电动机磁通时的人为机械特性固有机械特性与人为机械特性特点：1、硬度随磁场减弱而降低；2、理想空载转速随磁场减弱而升高。4）堵转与堵转矩n=