激光設(shè)備控制技術(shù)教材——第一章第三節(jié)講解

1、第二節(jié)直流發(fā)電機(jī)目前，直流發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)已經(jīng)很少，它最終必將被體積小、效率高、成本低、使用維 護(hù)方便的整流電源代替。本節(jié)重點(diǎn)分析并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的基本方程式，簡(jiǎn)要介紹他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性。一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程式直流發(fā)電機(jī)的基本方程式是了解和分析直流發(fā)電機(jī)性能的主要方法和重要手段，直流發(fā)電機(jī)的基本方程式包括電動(dòng)勢(shì)平衡方程式、轉(zhuǎn)矩平衡方程式、功率平衡方程式等。圖1-13為并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖，以它為例分析電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)矩和功率基本方程式。圖1-13并勵(lì)發(fā)電機(jī)電樞回路與勵(lì)磁回路電路并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)由于不需要其他電源供電，可利用其本身的剩磁建立穩(wěn)定的電壓，該 過程稱為自勵(lì)過程。要形成自勵(lì)，必須具備

2、三個(gè)條件： 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的主磁極要有剩磁； 勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向必須與剩磁方向一致； 勵(lì)磁回路的電阻必須小于臨界電阻。1. 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)中有兩個(gè)電流回路：勵(lì)磁回路和電樞回路。 下面主要分析電樞回路的電壓、電流以及電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系。直流并勵(lì)發(fā)電機(jī)通過原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)后，電樞導(dǎo)體切割主磁場(chǎng)，產(chǎn)生電樞電動(dòng)勢(shì)Ea,在發(fā)電機(jī)中，此電動(dòng)勢(shì)的方向與電樞電流Ia的方向相同。電樞電動(dòng)勢(shì)Ea除了提供電樞內(nèi)阻壓降laR,外，主要給負(fù)載 Rx提供端電壓U。列出電動(dòng)勢(shì)平衡方程式如下：Ea = U laRa( 1_8 )2. 轉(zhuǎn)矩平衡方程式直流發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)， 作用在軸上的轉(zhuǎn)矩有三個(gè)： 一個(gè)是原動(dòng)機(jī)輸

3、入給發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng) 轉(zhuǎn)矩T1; 一個(gè)是電磁轉(zhuǎn)矩 T,方向與轉(zhuǎn)速n方向相反，為制動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)矩；還有一個(gè)是發(fā)電機(jī) 空載損耗形成的轉(zhuǎn)矩To,也是發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，直流發(fā)電機(jī)中驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩總是等于制動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，據(jù)此可得轉(zhuǎn)矩平衡方程式：T( =T +T0(1-9 )3. 功率平衡方程式直流發(fā)電機(jī)要滿足能量守恒原則，輸入功率P1、輸出功率 P2和損耗功率V P的關(guān)系應(yīng)有功率平衡方程式：p = F2 +E p(1-10)另外，電磁功率與電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式有:(1-11 )(1-12)二 EaJ9.55 nN二、直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速一般保持為額定值，這時(shí)端電壓U、負(fù)載電流I、勵(lì)磁電流If三個(gè)物理量中一個(gè)保持不變， 另外兩個(gè)量之間的關(guān)系就構(gòu)成發(fā)電機(jī)的一種運(yùn)行特性，包括空載特性、外特性和調(diào)節(jié)特性。下面以他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)為例進(jìn)行分析。1.空載特性當(dāng)n=常數(shù)且 匸0時(shí)，U=f(lf)即是空載特性，如圖 1-14所示?？蛰d特性可通過空載實(shí)驗(yàn) 或磁路計(jì)算求得，其曲線的形狀與空載磁化特性曲線相同。3#2.外特性外特性指當(dāng)n=常數(shù)且lf=常數(shù)(或勵(lì)磁回路總電阻Rf=常數(shù))時(shí)，U=f(l)，如圖1-15所示。由于U = Ea -laRa二Cj：門-匚農(nóng)，而會(huì)隨著la的變化而變化，他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性曲線略微下垂。氣L勵(lì)直灤發(fā)電機(jī)的' 外特性曲線是一條 略