26直流发电机的特性.PPT

第2章 直流电动机的电力拖动 2.* 2.5 直流串励电动机 一、直流串励电动机的接线与特点 串励电动机的接线图如图2.13所示。在串励电动机中，励磁电流与电枢电流相等，因此气隙磁通是随电枢电流而变化的，这是串励电动机的主要特点，它决定了串励电动机的主要性能。 图2.13 直流串励电动机的接线图 二、串励电动机的特性 1. 转矩特性 在串励电动机中，由于励磁电流就是电枢电流，因此 。如果不考虑饱和效应，K =常数。当考虑饱和效应时，K是一个变数。随着电流的增加，K值逐渐减少。参考式(2.17)，得到串励电动机的电磁转矩表达式为 (2.34) 可见，串励电动机的电磁转矩与电枢电流的平方成正比，转矩特性为一抛物线。实际上，当负载电流较大时，铁心已饱和，虽然励磁电流随负载电流增大而增大，但此时每极磁通Φ变化不大，电磁转矩T大致与负载电流成正比变化。其转矩特性曲线如图2.14所示。 2. 转速特性 当负载很小时， 。参照式(2.19)，得串励电动机的速度特性表达式为 2.5 直流串励电动机 图2.14 串励电动机的转 矩和转速特性 (2.35) 由此可见，串励电动机的转速与电枢电流成反比，转速特性为一双曲线。当负载电流较大时，磁路已饱和，每极磁通Φ变化不大。又因为 ，所以转速n将随电流的增加而略为下降。其转速特性曲线如图2.14所示。 2.5 直流串励电动机 3. 机械特性 串励电动机在电枢电路的电压平衡关系及电磁转矩、反电动势的形式上仍服从基本定律，其形式与式(2.1)、式(2.16)、式(2.17)相同。但由于串励电动机有其自身的特点，因此在个别规律上有所差异。 从电磁转矩上看，随着电枢电流 的增加，主磁通Φ也增加，所以电磁转矩T比直流他励电动机有较大增加。从反电动势上看，当转速n增加时，反电动势 暂时增加，电枢电流随反电动势增加而下降，于是磁通Φ减小，反电动势也随之又小下来一些。由此可见，在串励电动机中，反电动势并不和转速n成比例，而只是随n的增加有较小的增加。 从上述3个基本关系式也可以求出和直流他励电动机形式相同的机械特性方程式 (2.36) 按上式作出的串励电动机的机械特性曲线如图2.15所示，也为一双曲线。当附加电阻 时，所得的机械特性称为自然机械特性。 2.5 直流串励电动机 从式(2.17)可知，随着转矩的增加，电枢电流增加。但在串励电动机中，电枢电流增加的同时，转速急剧下降。这可以从式(2.36)看出：由于第一项的原因，随着电枢电流的增加，主磁通大量增加，分母变大，因而转速下降；由于第二项的原因，电枢电流增加时，电阻压降增加，分子变大，因而使得转速更加降低。因此，串励电动机机械特性的特点是：随着转矩的增加，电流增加，转速急剧下降(图2.15)，特性变软。 图2.15 串励电动机的机械特性 当轻载时，直流串励电动机的转矩很小，因此电枢电流及主磁通也很小。此时串励电动机的转速会上升到危险的高值，电动机的机械强度往往不能承受这样大的离心力而受损坏。所以串励电动机绝对不允许空载启动及空载运行。对一般串励电动机而言，工作的最低负载不应小于额定值的25%～30%。 串励电动机的转矩 ，而并励电动机的转矩则为 。因此，如果不考虑饱和效应，在串励电动机中，转矩正比于电流的平方。而在 2.5 直流串励电动机 并励电动机中，转矩正比于电流的一次方。即同样大的启动电流，串励电动机能产生较大的启动转矩，这是串励电动机性能上一个可贵的特点，因此启动较困难的地方常用串励电动机，例如启动闸门等处。由于输出功率 ，并励电动机的转速基本不变，因此输出功率将随着转矩正比例变化。但在串励电动机中，由于转矩增加的同时转速在减少，故功率增加较慢。因此串励电动机不至于因为负载转矩增大而过载，常用在负载转矩经常大幅度变化的场所，例如用于电车及吊车等设备中。 2.6 直流发电机的特性 直流发电机由原动机拖动，转速是恒定的，所以，外部可测的变量只有3个：端电压U，负载电流 ，励磁电流 。直流发电机的特性