直流电机基础5.ppt

电气与自动化工程学院 * 三、直流发电机的工作特性 他励直流发电机 并励直流发电机 复励直流发电机 电气与自动化工程学院 * (一) 空载运行 1. 空载特性 当他励直流发电机被原动机拖动，n=nN 时，励磁绕组端加上励磁电压Uf ,调节励磁电流If0 ,得出空载特性曲线U0=f(I0)。 所以他励发电机的空载特性与电机的磁化特性非常一致。 电气与自动化工程学院 * 2. 并励和复励直流发电机空载电压的建立 并励和复励直流发电机均是一种自励发电机，它们不需要外部直流电源供给励磁电流。 一般情况下，这种自励发电机的运行首先是在空载时建立电压，即所谓自励，在建立额定电压后，才能加以负载。 并励和复励直流发电机的这种空载电压是如何建立的？ 电气与自动化工程学院 * 并励和复励直流发电机空载电压的建立 (1) 原动机拖动发电机旋转。由于电机剩磁的作用，产生一个不大的电动势E0r (2) 闭合励磁回路，E0r产生励磁电流，该电流将使电机内部的磁场进一步增强（可能出现该电流产生的磁场与剩磁相反，两者互相抵消）。 电机必须有剩磁。 (3) 若励磁绕组回路的电阻较大，则建立起的电枢电压无法产生足够的励磁电流，因此必须将励磁回路电阻限定在一定范围内。 励磁绕组并联到电枢两端的极性必须正确 励磁回路电阻应小于临界电阻 电气与自动化工程学院 * (二) 负载运行 无论他励、并励还是复励发电机，建立电压以后，在n=nN 的条件下，加上负载后，发电机的端电压都将发生变化。 1——积复励发电机外特性； 2——他励发电机外特性； 3——并励发电机外特性； 他励发电机负载增加： （1）电枢反应加剧，去磁作用变大； （2）电枢绕组电阻压降和电刷接触压降变大。 并励发电机负载增加，除了以上两个原因外，还有 电机电枢端电压降低，导致励磁电压减小，磁场进一步减弱。 积复励发电机中的串励绕组，在负载加大时，能够提供更大的磁场，从而补偿磁通减小和电枢绕组压降，可以做到空载到负载没有压降。 为什么？ 电气与自动化工程学院 * 第二章 直流电机 2-1 直流电机的工作原理及结构 2-2 直流电机的铭牌数据 2-3 直流电机的绕组 2-4 直流电机的励磁方式及磁场 2-5 感应电动势和电磁转矩的计算 2-6 直流电机的运行原理 2-7 直流电机的换向 电气与自动化工程学院 * 换向问题很复杂，换向不良会在电刷与换向片之间产生火花。当火花大到一定程度，可能损坏电刷和换向器表面，使电机不能正常工作。 产生火花的原因很多，除了电磁原因外，还有机械的原因。此外换向过程还伴随着电化学和电热学等现象。 一、换向的电磁现象 1. 电抗电动势 如何产生？ 换向时，换向元件中所通过的电流由+ia变为-ia，由于换向元件本身是一个线圈，线圈必有自感作用。另外，被电刷短路的换向元件不止一个，它们之间又有互感。 电气与自动化工程学院 * 换向元件中必然出现由自感与互感作用所引起的感应电动势，这个合成电动势称为电抗电动势。 2. 电枢反应电动势 由于电刷放置在磁极轴线下的换向器上，在几何中心线处，虽然主磁场的磁密等于零，可是电枢磁场的磁密不为零。因此，换向元件切割电枢磁场，产生一种电动势，称为电枢反应电动势。 电气与自动化工程学院 * 装设换向磁极——位于几何中性线处装换向磁极。换向绕组与电枢绕组串联，在换向元件处产生换向磁动势抵消电枢反应磁动势，另外剩余部分产生一个附加磁场，使换向元件切割该磁场产生换向极电动势，其方向与电抗电动势相反。 大型直流电机在主磁极极靴内安装补偿绕组，补偿绕组与电枢绕组串联，产生的磁动势抵消电枢反应磁动势。 二、改善换向的方法 电气与自动化工程学院 * 作业：P56 2-2，2-6； P57 2-15，2-17，2-23 电气与自动化工程学院 * 绕组形式：叠绕组和波绕组。 电刷在几何中心线，电枢反应（去磁，原因：铁磁材料的饱和特性）。 改善换向的方法：几何中心线处增加附加极（换向极）， 在极靴上加补偿绕组（均与电枢绕组串联）。 小 结 电气与自动化工程学院 * 1、直流电动机的基本工作原理 载流导体ab、cd 在磁场中产生电磁力f 形成电磁转矩带动电枢旋转 直流电动机工作原理模型 产生磁场：（N、S极） 基于电磁力定律：左手定则 电枢线圈中感应产生反电动势 吸收电能 电气与自动化工程学院 * 基于电磁感应原理：右手定则 产生磁场：（N、S极） 运动导线ab、cd切割磁场 线圈感应电动势——交变 换向整流——电刷间输出直流电动势 直流发电机的工作原理模型 2