直流電機的一些特性

1、直流發(fā)電機的特性直流發(fā)電機運行時，主要有四個主要物理量，即發(fā)電機轉速n、發(fā)電機端電壓 U、電樞電流I a(或輸出電流I )和勵磁電流I f。直流發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)特性主要有兩條：一條是外特性，表征輸出電壓質量；一條是勵磁調節(jié)用的調整特性。一、他勵直流發(fā)電機1.空載特性當n= n N 時，I a =0，勵磁繞組加上勵磁電壓U，調節(jié)勵磁電流I f0，直流發(fā)電機的空載端電壓 U 0和勵磁電流I f0關系，即為空載運行時特性曲線U 0 =f( I f0 )?？蛰d特性可以通過空載實驗來測定，發(fā)電機的轉子由原動機拖動，轉速n保持恒定，逐步調節(jié)勵磁回路的電阻 R，使勵磁電流單方向增大測取U 0和I f0 ，直到電

2、樞電壓 U0 =1.25 U N ，然后單方向減少 R，測取U 0及I f0，取其各點的平均值 U 0 ，作出的特性曲線?？誋特性圖2-7-1-1直流發(fā)電機空載特性由于電動勢Ea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，即I f0 =0時，電樞繞組中仍有電動勢E r存在，這主要是因為主磁極中有剩磁存在的緣故。通常為電機額定電壓的2%4%。因為空載特性表明的是直流電機磁路特性，所以對于并勵和復勵發(fā)電機空載特性也可以他勵方式測取。二、并勵直流發(fā)電機1.并勵直流發(fā)電機的自勵過程與條件并勵直流發(fā)電機的勵磁電流 I f 由發(fā)電機自身電壓供給，不需要其他直流電源，應用 方便

3、，但是勵磁繞組若不是先有了勵磁電流I f 建立磁場，發(fā)電機電壓就無法產(chǎn)生。如何在一定條件下使并勵直流發(fā)電機自勵，即使其發(fā)電機電壓建立并與勵磁電流If 配合，達到所需要的數(shù)值，這種發(fā)電機自己建立電壓的過程，稱為自勵過程。圖2-7-1-2 并勵直流發(fā)電機的自勵建壓過程圖2-7-1-2中的曲線I是發(fā)電機的空載特性曲線，即U 0 =f( I f );直線2是勵磁回路的伏安特性曲線，即R f I f = U f =f( I f );其中R f是勵磁繞組本身的電阻，伏安特性曲線是一條通過原點的直線。并勵直流發(fā)電機電壓建立的過程與條件如下：當發(fā)電機以額定轉速旋轉時，由于主磁極有剩磁，電樞切割剩磁磁感線產(chǎn)生剩

4、磁電動勢為E r ，在勵磁回路產(chǎn)生勵磁電流I fl ，即圖中a點橫坐標對應的電流。如果極性正確，勵磁電流I fl會在主磁路里產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通，使氣隙磁場增強，并產(chǎn)生了新的電動勢 E 1，電樞電動勢增大。E 1在勵磁回路又產(chǎn)生勵磁電流，自勵過程沿著圖2-7-1-2中折線反復進行下去，直到A點。如果勵磁繞組與電樞繞組的連接不正確，由剩磁電動勢 E r產(chǎn)生的勵磁電流I fl所產(chǎn)生的磁場與剩磁磁場方向相反，剩磁被削弱，發(fā)電機就不能自勵，電壓就建立不起來。在并勵直流發(fā)電機電壓逐漸建立的過程中，發(fā)電機電壓U在勵磁回路產(chǎn)生勵磁電流I fl ，而由勵磁電流I fl產(chǎn)生電樞電動勢 E，所以既要滿足電機的

5、空載特性又要滿足勵磁回路的伏安特性，因 此最后必然穩(wěn)定在這兩條特性的交點A上，A點所對應的電壓為發(fā)電機自勵建立起來的空載電壓。伏安特性曲線的斜率與勵磁回路總電阻的大小有關，增大電阻，斜率加大，A點沿空載特性下移，空載電壓降低。當勵磁回路總電阻增加到R ef時，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，這時勵磁回路的電阻值R ef為臨界電阻，如圖 2-7-1-2曲線3。如果勵磁回路總電阻大于臨界電阻，空載電壓就無法建立。如圖2-7-1-2曲線4所示。綜上所述，并勵發(fā)電機的自勵條件 有三個：(1) 發(fā)電機的主磁路必須有剩磁；(2) 勵磁繞組并接在電樞兩端的極性應正確，使勵磁繞組產(chǎn)生的磁通

6、勢方向必須與剩磁相同；(3) 勵磁回路的總電阻必須小于該轉速下的臨界電阻R ef 。三、他勵直流發(fā)電機外特性當轉速n和勵磁電流I f 保持不變時，發(fā)電機的輸出電壓U與輸出電流I的關系U=f(l)稱為發(fā)電機的負載運行特性即外特性。外特性可以通過負載實驗來測定，他勵直流 發(fā)電機與負載接通以后，電機向負載供電。負載增加時，輸出電流增加，電樞電阻上的分壓R a I a 增大，使發(fā)電機的輸出電壓U下降。負載增加時，當輸出電流增加時，由于電樞反應的去磁作用也加強，E減小，故輸出電壓也下降。n和勵磁電流I f他勵直流發(fā)電機負載運行特性曲線是一微微下垂的特性。如果轉速 都為額定值，當輸出電流 1=1時，發(fā)電機

7、輸出電壓為 U=U為滿載。圖2-7-2-1他勵直流發(fā)電機外特性負載對輸出電壓的影響還可以通過電壓調整率 表示，即 U N = U 0- U N U N X 100%一般的他勵直流發(fā)電機的電壓變化率約為510%當他勵發(fā)電機在額定勵磁下短路，即端電壓為零，由于R a很小，所以I k很大，可達到額定電流的二三十倍，故他勵發(fā)電機不允許在額定勵磁下發(fā)生持續(xù)短路。四、并勵直流發(fā)電機的外特性并勵發(fā)電機的運行特性中的調整特性與他勵相似，我們這里只討論并勵發(fā)電機的外特 性。與他勵直流發(fā)電機的負載運行特性曲線相比，并勵發(fā)電機的外特性有三個特點：(1) 負載增大時，端電壓下降較快，電壓變化率要大得多，約在15%30

8、%這是因為，在并勵時，除了像他勵時存在的電樞反應去磁效應和電樞回路電阻的壓降兩個因素外，還有第三個因素，即當端電壓降低后又引起勵磁電流的減小，使每極磁通和感應電動勢減少，還會使端電壓進一步降低。(2) 并勵發(fā)電機的外特性有拐彎現(xiàn)象。這是由于I=U/R ，當負載電阻R減小、負載電流增大、端電壓降到一定值時，磁路將處于低飽和狀態(tài)，此時若進一步減小R，端電壓的下降使勵磁電流下降， 而勵磁電流的下降將導致氣隙磁通和電樞電動勢較大幅度的下降，結果使端電壓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、負載電流也下降，一般拐點處的電流值約為23倍IN 。(3) 發(fā)電機穩(wěn)態(tài)短路(端電壓等于零)

9、時，短路電流不大。這是因為，穩(wěn)態(tài)短路時，端 電壓為零，勵磁繞組電壓也為零， 勵磁電流也為零，電樞的短路電流僅由剩磁電動勢所產(chǎn)生, 所以穩(wěn)態(tài)短路電流不大。圖2-7-2-2并勵發(fā)電機與他勵發(fā)電機外特性比較五、復勵直流發(fā)電機復勵直流發(fā)電機的自勵條件和自勵過程與并勵發(fā)電機的自勵條件和過程相同，復勵直流發(fā)電機的磁場以并勵繞組為主，串勵繞組產(chǎn)生的磁場起輔助作用。按照串勵繞組產(chǎn)生的磁場方向與并勵繞組產(chǎn)生的磁場方向是否相同，復勵直流發(fā)電機分為積復勵和差復勵兩種。磁場方向相同的為積復勵直流發(fā)電機，磁場方向相反的為差復勵直流發(fā)電機。在積復勵直流發(fā)電機中，負載增加時，串勵繞組的磁通勢增強，使電機的磁通和電動勢增強，補償發(fā)電機由于負載增加造成的輸出電壓下降，根據(jù)串勵繞組補償程度的不同，可以分為平復勵、欠復勵、 過復勵。圖2-7-2-3復勵直流發(fā)電機的外特性1-過復勵2-平復勵3-欠復勵六、調整特性調整特性是指 n= n N 時，保持端電壓 U=U , 負載電流變化時，勵磁電流的調解規(guī)律If =f(I) 。從外特性可知， 負載電流增加， 發(fā)電機