第2章 直流电机-机工修改图.ppt

根据基尔霍夫第二定律，依照图2-43（a）（b）所示的正方向，可列出直流发电机动态和稳态时的电压平衡方程式。 稳态运行时： 1、电压平衡方程式 2.7.1直流发电机的基本方程式 2.7直流发电机的运行原理 动态运行时： （a）动态 (b)稳态 图2-43 直流发电机的电路和机械联结示意图 结论：直流电机在发电机运行状态下的电枢电动势总是大于电枢端电压。 2、转矩平衡方程式 根据牛顿第二定律得： 稳态运行时 动态运行时 2.7.1直流发电机的基本方程式 3、功率平衡方程式 图2-44为并励直流发电机的接线图（正方向按发电机惯例），发电机从原动机输入的机械功率为 电磁功率为： 由上式可知，与直流电动机一样，电磁功率具有机械功率性质又有电功率性质，其实质是机械功率转换成电能的那部分功率。 图2-44并励直流电动机的电路和机械连接示意图 2.7.1直流发电机的基本方程式 图2-45并励直流发电机的功率流程图 直流发电机功率流程图如图2-45所示： 综合以上式： 2.7.1直流发电机的基本方程式 直流发电机的效率为 2.7.2直流发电机的工作特性 1、空载特性 定义： 当 、 时，端电压U与励磁电流If的关系被称为空载特性，即 。 发电机的特性一般指发电机运行时，端电压U、负载电流I2、励磁电流If 这三个物理量之间的关系，保持其中的一个量不变，其余两个量就构成一种特性。 空载特性可以通过试验来测定，试验接线图见图2-46 。实验测得空载特性如图2-47所示。 图2-46他励直流发电机试验接线图 图2-47 他励直流发电机空载特性 2、外特性 定义： 当 、 时，端电压U与负载电流If的关系被称为外特性，即 。 外特性可通过负载实验测得,如图2-48所示。 图2-48 直流发电机的外特性 1--—积复励 2—他励 3—并励 2.7.2直流发电机的工作特性 对于他励和并励直流发电机，其电压平衡 方程式为 分析: 对他励直流发电机I2 =Ia ，影响端部电压随负载增加而下降的因素： 负载电流增加，电阻压降增加； 电枢反应的去磁作用造成每极磁通减小，引起感应电势下降。 对并励直流发电机，影响端部电压随负载增加而下降的因素： ●负载电流增加，电阻压降增加； ●电枢反应的去磁作用造成每极磁通减小，引起感应电势下降； ● 随着电枢电压下降，励磁电流减少，引起每极磁通和相应感 应电势的进一步下降。 并励直流发电机的电压变化率大于他励直流发电机。 2.7.2直流发电机的工作特性 电压变化率 ： 定义： 当 、 时，发电机由额定负载到空载时电压变化的数值对额定电压的百分比，即 是衡量发电机运行性能的一个重要数据，一般他励直流发电机的电压变化率约为 ,并励直流发电机的电压变化率约为 。 发电机端电压随负载电流的增大而降低的程度用电压变化率来表示。 2.7.2直流发电机的工作特性 3、调节特性 定义： 当 、U2为常数时，励磁电流与负载电流的关系被称为调节特性，即 。直流发电机的调节特性见图2-49. 图2-49 直流发电机调节特性 调整特性是一条上升的曲线。由外特性可知，当负载电流I2增加时，发电机端电压下降。如需维持U为常值，I2增加时,要相应的增加 If 以补偿去磁的电枢反应和电枢回路电阻压降。 调节特性反映了负载变化时是如何通过调节励磁电流来保持端电压不变的 。 2.7.2直流发电机的工作特性 1、自励过程： 发电机由原动机拖动至额定转速，假定发电机磁路里有一定的剩磁，当电枢旋转时，发电机电枢端点将有一个不大的剩磁电压Er， Er同时加在励磁绕组两端，便有一个不大的励磁电流通过，从而产生一个不大的励磁场。如励磁绕组接法正确，可使励磁磁场的方向与电机剩磁方向相同，使总磁通增加，感应电势亦增加，励磁电流随之增加，如此反复作用，空载端电压便自动建立起来。 (b)自励建压过程 图2-50并励直流发电机的自励建压过程 要解决的问题：并励直流发电机不需要其他直流电源励磁，其励磁绕组是靠自身发出来的电压供电的，但当发电机工作之初，原动机拖动电枢转动，发电机还未发出电压，励磁绕组是如何获得电流并产生磁场，