电机拖动第四章直流发电机.pptVIP

电机与拖动 第 四 章 直 流 发 电 机 基 本 方 程 他 励 发 电 机 特 性 并 励 发 电 机 直 流 发 电 机 第四章 直 流 发 电 机 本 章 要 求： 熟练掌握直流发电机的基本方程，并能正确使用。 掌握基本概念：物理量的正方向，电机的稳态运行。直流发电机的空载特性、负载特性、外特性以及调节特性。 掌握直流并励发电机自励条件，并能正确判断直流并励发电机无法自励原因。 熟练掌握直流发电机的空载特性和外特性，其它特性一般掌握。 第 一 节 直流发电机的基本方程 以电路、力学、能量守恒的基本定律为基础，建立直流电机电压、转矩、功率三个平衡方程（稳态）。 一、电压平衡方程 正方向规定如图示： 电刷压降 绕组内阻 包括绕组内阻和电刷接触电阻的电枢总内阻 上 下 N S RL T1 Tem T0 n Ea + - U Ia Ce?n 二、转矩平衡方程 当发电机输出功率增加时，输出电流Ia增大、Tem增大，必须加大外力矩T1才能维持正常运转。 1、当发电机空载运行时，其转子的阻转矩只有T0。转矩平衡方程：T1 =T0。 2、当发电机负载运行时，其转子的阻（制动）转矩有T0和电磁转矩Tem。转矩平衡方程为：T1 =T0+Tem 发电机必须有外力矩T1，才能维持正常运转。 上 下 N S T1 Tem T0 n + - U Ia T1 其中： 三、功率平衡方程 RL 1、机械功率平衡方程 摩擦损耗 铁损耗 附加损耗 上 下 N S T1 Tem T0 n Ea + - U Ia 其中： 2、电功率平衡方程 P2：输出功率 pcu：电枢铜耗 上 下 N S RL T1 Tem T0 n Ea + - U Ia 外力矩为了克服制动转矩（电磁和空载转矩）提供机械力矩（功率）；它部分转换成了电磁功率传给了电枢。 3、机电能量转换关系 发电机将从转轴上输入的克服电磁转矩的机械功率转换成电功率。该电功率为Ea Ia 电磁功率： Pem=Ea Ia = Tem? 上 下 N S RL T1 Tem T0 n Ea + - U Ia 4、功率分配 5、效率 6、功率流程 P1 p0 pcu Pem P2 上 下 N S RL T1 Tem T0 n Ea + - U Ia 直流发电机基本方程小结 N S RL T1 Tem T0 n Ea Ia + - U Pcu P2 Pem 电势：Ea=IaRa+U 转矩：T1=T0+Tem 功率：P1=p0+pcu+ P2 上 下 Ia P1 P0 第二节 他 励 发 电 机 特 性 直流发电机中，物理量：U（端电压）、Ia（电枢电流）、If（励磁电流）两两间的变化关系称为发电机特性。它们包括 空载特性：U=f(If) ，Ia =0 ，n N=C 外特性： U=f(Ia) ，If=C ，n N=C 调节特性： If =f(Ia) ，U=C ，n N=C 上 下 一、空载特性U=f(If) U0 Uf Ea 当n=nN且Ia=0时，U与If关系也等于Ea与If关系，即 Ea=f(If) ?Ea??，? Ea=f(If)曲线与电机磁化曲线?=f(If)相似 Ea=f(If)曲线也有磁滞现象 注意：空载实验时， If只能单方向调节。 上 下 Ea If 0 二、外特性U=f(Ia) 当If=IfN ，n=nN时，U与Ia的关系 U Uf Ea RL Ia 曲线下降原因： U =Ea-IaRa 1、电枢反应去磁，使Ea减小。 2、内阻Ra有压降。(主要) 电压变化大小用?U表示，称为电压变化率 ?U= U0-UN UN ?100% 他励?U=（5~10）% 上 下 U Ia IN U0 UN 0 三、调节特性If =f(Ia) 当n=nN , U=C时， If与Ia关系 U Uf Ea RL Ia Rr If Ia If If0 0 上 下 第三节 并 励 发 电 机 U Uf Ea Ia Rr If IL 并发电机：Ia=IL+If Uf=U 一、空载电压建立的物理过程 有剩磁?r 电机转 Ea If ? 正反馈 上 下 发电机何时建立起一个稳定的直流电压？该电压为多大？ 并励发电机的稳定空载电压必须同时满足两个方程（两条曲线），即空载曲线U0=f(If)和励磁 回路电阻线U0=Uf=IfRf总。 U0 Uf Ea Ia Rr If IL U0 If Er 0