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第22章 直流发电机 并联发电机的自励条件 (1) 空载特性 自励特征 自励特征 自励的条件 一、基本方程式 一、基本方程式 功率平衡式 功率平衡式 功率和效率 二、 发电机的运行特性 (1) 空载特性 负载特性u＝f(If)在负载电流I＝0时， 即为空载特性。 空载特性 Uo＝f（If） 外特性 U＝f（I） 外特性 U＝f（I） 电压调整率 从空载到负载，电压下降的程度由电压变化率来表示。 调整特性 If＝f(I) 外特性和调整特性 复励直流发电机 直流发电机的总结 * * 直流发电机的励磁方式可以是他励、并励和复励。 以并励为例推导直流发电机的基本方程式。 各物理量正方向的规定： 电枢电动势Ea与电流Ia方向一致； 电磁转矩Tem与转速n方向相反， 为制动转矩。 掌握并励发电机的自励条件、 基本方程式和工作特性。 “自励发电机”， If＝1％～5％IN 并励发电机空载时，电机端电压 与励磁电流 的关系,称为发电机空载特性 空载时 是一条直线 称该直线为励磁回路电阻线（场阻线）。 空载时， n等于常数 空载特性实质即为磁滞回线的下降线，有剩磁Ｂr,有相应的剩磁电压Ｕ０r 调节rj If单调增长 U=1.1~1.3 UN If单调减小至0 发电机自励时的稳定点为励磁回路伏安特性曲线与空载特性的交点。 1 2 3 P 增大励磁回路的总电阻 则电阻线的斜率将增大 励磁回路的电阻与空载特性相切 而无确定的交点，故电机将没有 稳定的工作点。此时的励磁回路的 电阻称为发电机自励时的励磁临界 电阻， 当励磁回路电阻高于临界电阻时， 空载电压极低 ，与剩磁电压Ｕ０r 差不多 同一台发电机临界电阻 的大小与发电机的转速有关 转速越高， 临界电阻越大 （1）电机必须有剩磁。 可通过“充磁” （2）励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合，使励磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致 （3）励磁回路的电阻应小于与电机转速相对应的临界电阻。 （1）电势平衡式 电枢回路： Ea U ——正、负一对电刷与向器之间的接触电阻压降。约为１～２Ｖ 励磁回路： EaU （2）转矩平衡式 Ｔ1＝Ｔ0＋Ｔem Ｔ1：输入转矩; Ｔ0:空载制动转矩 （3）功率平衡式 方向与n相反 P1：输入功率; p0：空载损耗功率; Pem：电磁功率 电磁功率Pem： 这是发电机电枢产生的总电功率。 也是原动机为克服制动作用的电磁转矩 所需要输入到发电机的机械功率。 所以说，电磁功率是指在能量转换过程中机械能与电能互相转换所对应 的那部分功率。 是原动机输入到发电机的机械功率被转换成发电机输出的电功率 空载损耗功率p0： pmec：机械损耗; pFe: 铁心损耗； pad： 附加损耗 并励发电机 他励发电机 并励发电机总损耗 ——发电机电枢回路内电阻总损耗 功率平衡式： 效率： 10KW以下 直流发电机的四个基本物理量： U、I、If、n。（n由原动机拖动，保持不变） 运行特性：在U、I、If 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。 主要特性： （1）n＝常数， I＝常数， U＝f（If）；负载特性 （2）n＝常数， If＝常数，U＝f（I）；外特性 （3）n＝常数， U＝常数，If＝f（I）；调节特性 空载时， n等于常数 空载特性实质即为磁化曲线 空载特性可以通过实验的手段得到。 调节r If单调增长 U=1.1~1.3 UN If单调减小至0 If反向单调增长 U=－（1.1~1.3）UN If单调减小至0 Uf G A V r I U 他励外特性也可以通过实验的手段得到。 调节RL I从零增至额定值 1 他励 1 2 并励 2 n不变 If不变 G A V r RL ①电枢回路的总电阻压降； ②电枢反应的去磁作用； I U 并励调节RL 1 他励 1 2 并励 2 ①电枢回路的总电阻压降； ②电枢反应的去磁作用； ③端电压下降致使励磁电流减小。 当端电压较高时， 电机磁路处在较饱和区， 励磁电流的变化对感应电势的影响不大 当发电机进入低饱和以至不饱和区 Ｉf的减小使U降低很快，从而导I反而减小 U0是空载时的端电压， 一般他励直流发电机的电压变化率约为5％～10%。 I If 转速一定，负载电流变化时，为维持他励直流发电机的端电压不变，需要调节励磁电流。负载电流增大，励磁电流也增大。 I=IN,U=UN 时的If，称为额定励磁电流。 IN IfN 并励发电机的外特性 U=f(I) 与他励相比，根据 有几个特点： (1) 负载增大时， 端电压下降较快； (2) 外特性有拐弯现象; 调整特性与他励发电机相似。 *