直流電機(jī)的一些特性

1、.直流發(fā)電機(jī)的特性直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，主要有四個(gè)主要物理量，即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 n 、發(fā)電機(jī)端電壓 U 、電樞電流 I a （或輸出電流 I ）和勵(lì)磁電流 I f 。直流發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性主要有兩條：一條是外特性，表征輸出電壓質(zhì)量；一條是勵(lì)磁調(diào)節(jié)用的調(diào)整特性。一、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)1. 空載特性當(dāng) n= n N 時(shí)， I a =0 ，勵(lì)磁繞組加上勵(lì)磁電壓 U ，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流 I f0 ，直流發(fā)電機(jī)的空載端電壓 U 0 和勵(lì)磁電流 I f0 關(guān)系，即為空載運(yùn)行時(shí)特性曲線 U 0 =f( I f0 ) ?？蛰d特性可以通過空載實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，轉(zhuǎn)速 n 保持恒定，逐步調(diào)節(jié)勵(lì)磁回路的電阻 R ，

2、使勵(lì)磁電流單方向增大測(cè)取 U 0 和 I f0 ，直到電樞電壓 U 0 =1.25 U N ，然后單方向減少 R ，測(cè)取 U 0 及 I f0 ，取其各點(diǎn)的平均值 U 0 ，作出的特性曲線。圖2-7-1-1 直流發(fā)電機(jī)空載特性由于電動(dòng)勢(shì) E a 與磁通 成正比，所以空載特性曲線的形狀與磁化曲線相似?？蛰d特性不經(jīng)過零點(diǎn)，即 I f0 =0 時(shí)，電樞繞組中仍有電動(dòng)勢(shì) E r 存在，這主要是因?yàn)橹鞔艠O中有剩磁存在的緣故。通常為電機(jī)額定電壓的 2%4% 。因?yàn)榭蛰d特性表明的是直流電機(jī)磁路特性，所以對(duì)于并勵(lì)和復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)空載特性也可以他勵(lì)方式測(cè)取。二、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)1. 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)過程與條件并勵(lì)

3、直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流 I f 由發(fā)電機(jī)自身電壓供給，不需要其他直流電源，應(yīng)用方便，但是勵(lì)磁繞組若不是先有了勵(lì)磁電流 I f 建立磁場(chǎng)，發(fā)電機(jī)電壓就無(wú)法產(chǎn)生。如何在一定條件下使并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)自勵(lì)，即使其發(fā)電機(jī)電壓建立并與勵(lì)磁電流 I f 配合，達(dá)到所需要的數(shù)值,這種發(fā)電機(jī)自己建立電壓的過程，稱為自勵(lì)過程。圖2-7-1-2 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)建壓過程圖2-7-1-2中的曲線l是發(fā)電機(jī)的空載特性曲線，即 U 0 =f( I f ) ；直線2是勵(lì)磁回路的伏安特性曲線，即 R f I f = U f =f( I f ) ；其中 R f 是勵(lì)磁繞組本身的電阻，伏安特性曲線是一條通過原點(diǎn)的直線。并勵(lì)直流發(fā)

4、電機(jī)電壓建立的過程與條件如下：當(dāng)發(fā)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于主磁極有剩磁，電樞切割剩磁磁感線產(chǎn)生剩磁電動(dòng)勢(shì)為 E r ，在勵(lì)磁回路產(chǎn)生勵(lì)磁電流 I f1 ，即圖中a點(diǎn)橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的電流。如果極性正確，勵(lì)磁電流 I f1 會(huì)在主磁路里產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通，使氣隙磁場(chǎng)增強(qiáng)，并產(chǎn)生了新的電動(dòng)勢(shì) E 1 ，電樞電動(dòng)勢(shì)增大。 E 1 在勵(lì)磁回路又產(chǎn)生勵(lì)磁電流，自勵(lì)過程沿著圖2-7-1-2中折線反復(fù)進(jìn)行下去，直到A點(diǎn)。如果勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接不正確，由剩磁電動(dòng)勢(shì) E r 產(chǎn)生的勵(lì)磁電流 I f1 所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與剩磁磁場(chǎng)方向相反，剩磁被削弱，發(fā)電機(jī)就不能自勵(lì)，電壓就建立不起來(lái)。在并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)電壓逐漸

5、建立的過程中，發(fā)電機(jī)電壓U在勵(lì)磁回路產(chǎn)生勵(lì)磁電流 I f1 ，而由勵(lì)磁電流 I f1 產(chǎn)生電樞電動(dòng)勢(shì) E ，所以既要滿足電機(jī)的空載特性又要滿足勵(lì)磁回路的伏安特性，因此最后必然穩(wěn)定在這兩條特性的交點(diǎn) A 上， A 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓為發(fā)電機(jī)自勵(lì)建立起來(lái)的空載電壓。伏安特性曲線的斜率與勵(lì)磁回路總電阻的大小有關(guān)，增大電阻，斜率加大， A 點(diǎn)沿空載特性下移，空載電壓降低。當(dāng)勵(lì)磁回路總電阻增加到 R ef 時(shí)，伏安特性與空載特性直線部分相切，空載電壓沒有穩(wěn)定值，這時(shí)勵(lì)磁回路的電阻值 R ef 為臨界電阻，如圖2-7-1-2曲線3。如果勵(lì)磁回路總電阻大于臨界電阻，空載電壓就無(wú)法建立。如圖2-7-1-2曲線4所

6、示。綜上所述，并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件有三個(gè)：(1) 發(fā)電機(jī)的主磁路必須有剩磁；(2) 勵(lì)磁繞組并接在電樞兩端的極性應(yīng)正確，使勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)方向必須與剩磁相同；(3) 勵(lì)磁回路的總電阻必須小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻 R ef 。三、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)外特性當(dāng)轉(zhuǎn)速 n 和勵(lì)磁電流 I f 保持不變時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出電壓 U 與輸出電流 I 的關(guān)系 U=f(I) 稱為發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行特性即外特性。外特性可以通過負(fù)載實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定，他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)與負(fù)載接通以后，電機(jī)向負(fù)載供電。負(fù)載增加時(shí)，輸出電流增加，電樞電阻上的分壓 R a I a 增大，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓 U 下降。負(fù)載增加時(shí)，當(dāng)輸出電流增加時(shí)，由于電樞反

7、應(yīng)的去磁作用也加強(qiáng)， E 減小，故輸出電壓也下降。他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行特性曲線是一微微下垂的特性。如果轉(zhuǎn)速 n 和勵(lì)磁電流 I f 都為額定值，當(dāng)輸出電流 I=I 時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出電壓為 U=U 為滿載。圖2-7-2-1 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)外特性負(fù)載對(duì)輸出電壓的影響還可以通過電壓調(diào)整率表示，即 U N = U 0 U N U N 100% 一般的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電壓變化率約為510%。當(dāng)他勵(lì)發(fā)電機(jī)在額定勵(lì)磁下短路，即端電壓為零，由于 R a 很小，所以 I k 很大，可達(dá)到額定電流的二三十倍，故他勵(lì)發(fā)電機(jī)不允許在額定勵(lì)磁下發(fā)生持續(xù)短路。四、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性并勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性中的調(diào)整特性與他

8、勵(lì)相似，我們這里只討論并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性。與他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行特性曲線相比，并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性有三個(gè)特點(diǎn)：(1) 負(fù)載增大時(shí)，端電壓下降較快，電壓變化率要大得多，約在15%30%。這是因?yàn)?，在并?lì)時(shí)，除了像他勵(lì)時(shí)存在的電樞反應(yīng)去磁效應(yīng)和電樞回路電阻的壓降兩個(gè)因素外，還有第三個(gè)因素，即當(dāng)端電壓降低后又引起勵(lì)磁電流的減小，使每極磁通和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減少，還會(huì)使端電壓進(jìn)一步降低。(2) 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性有拐彎現(xiàn)象。這是由于 I=U/R ，當(dāng)負(fù)載電阻 R 減小、負(fù)載電流增大、端電壓降到一定值時(shí)，磁路將處于低飽和狀態(tài)，此時(shí)若進(jìn)一步減小 R ，端電壓的下降使勵(lì)磁電流下降，而勵(lì)磁電流的下降將導(dǎo)致氣隙磁通

9、和電樞電動(dòng)勢(shì)較大幅度的下降，結(jié)果使端電壓 U 的下降比 R 減小的更快，于是外特性出現(xiàn)拐彎現(xiàn)象，即端電壓下降、負(fù)載電流也下降，一般拐點(diǎn)處的電流值約為23倍 I N 。(3) 發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)短路（端電壓等于零）時(shí)，短路電流不大。這是因?yàn)?，穩(wěn)態(tài)短路時(shí)，端電壓為零，勵(lì)磁繞組電壓也為零，勵(lì)磁電流也為零，電樞的短路電流僅由剩磁電動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生，所以穩(wěn)態(tài)短路電流不大。圖2-7-2-2 并勵(lì)發(fā)電機(jī)與他勵(lì)發(fā)電機(jī)外特性比較五、復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和自勵(lì)過程與并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和過程相同，復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)以并勵(lì)繞組為主，串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)起輔助作用。按照串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是否相同，復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)分為積復(fù)勵(lì)和差復(fù)勵(lì)兩種。磁場(chǎng)方向相同的為積復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，磁場(chǎng)方向相反的為差復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)。在積復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)中，負(fù)載增加時(shí)，串勵(lì)繞組的磁通勢(shì)增強(qiáng)，使電機(jī)的磁通和電動(dòng)勢(shì)增強(qiáng)，補(bǔ)償發(fā)電機(jī)由于負(fù)載增加造成的輸出電壓下降，根據(jù)串勵(lì)繞組補(bǔ)償程度的不同，可以分為平復(fù)勵(lì)、欠復(fù)勵(lì)、過復(fù)勵(lì)。圖2-7-2-3 復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性1-過復(fù)勵(lì) 2-平復(fù)勵(lì) 3-欠復(fù)勵(lì) 六、調(diào)整特性調(diào)整特性是指 n= n N 時(shí)，保持端電壓 U=U ,負(fù)載電流變化時(shí)，勵(lì)磁電流的調(diào)解規(guī)律 I