第八章直流發(fā)電機(jī)

第八章直流發(fā)電機(jī)第一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、并勵(lì)：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。滿足3、串勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。滿足第二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四4、復(fù)勵(lì)：并勵(lì)和串勵(lì)兩種勵(lì)磁方式的結(jié)合。電機(jī)有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，一個(gè)與電樞繞組并聯(lián)。第三頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理如圖規(guī)定各物理量的參考方向1、電樞電動(dòng)勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)平衡方程

為電樞回路總電阻，為正負(fù)電刷與換向器表面的接觸壓降。則電動(dòng)勢(shì)平衡方程為：電樞電動(dòng)勢(shì)：從方程式可見，直流發(fā)電機(jī)第四頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩平衡方程電磁轉(zhuǎn)矩：直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流直流發(fā)電機(jī)軸上有三個(gè)轉(zhuǎn)矩：原動(dòng)機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩。平衡方程為：3、勵(lì)磁特性公式每極氣隙磁通第五頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四4、功率平衡方程原動(dòng)機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率電磁功率機(jī)械摩擦損耗、鐵損耗、附加損耗?？蛰d損耗包括：

電磁功率一方面代表電動(dòng)勢(shì)為的電源輸出電流時(shí)發(fā)出的電功率，一方面又代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)克服電磁轉(zhuǎn)矩所消耗的機(jī)械功率。電樞回路繞組電阻及電刷與換向器表面接觸電阻是的銅損耗輸出的電功率自勵(lì)發(fā)電機(jī)中還應(yīng)減去勵(lì)磁損耗第六頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四功率和效率功率平衡式：效率：第七頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四§8-3直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞繞組中有電流，電樞電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)稱為電樞磁動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)的出現(xiàn)使電機(jī)的磁場(chǎng)發(fā)生變化。主磁極的中心線稱為直軸，相鄰N極和S極的分界線稱為交軸一般情況下，直流電機(jī)電樞磁場(chǎng)方向總是對(duì)準(zhǔn)交軸，稱為交軸電樞反應(yīng)。第八頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四第九頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四交軸電樞反應(yīng)使磁場(chǎng)的零點(diǎn)偏移；不飽和時(shí)，每極磁通量不變；飽和時(shí)，每極磁通量會(huì)減少。第十頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四由圖可知，電刷在幾何中性線時(shí)的電樞反應(yīng)的特點(diǎn)：2、對(duì)主磁場(chǎng)起去磁作用1、使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變

空載時(shí)電機(jī)的物理中性線與幾何中性線重合。負(fù)載后由于電樞反應(yīng)的影響，每一個(gè)磁極下，一半磁場(chǎng)被增強(qiáng)，一半被削弱，物理中性線偏離幾何中性線角，磁通密度的曲線與空載時(shí)不同。磁路不飽和時(shí)，主磁場(chǎng)被削弱的數(shù)量等于加強(qiáng)的數(shù)量，因此每極量的磁通量與空載時(shí)相同。電機(jī)正常運(yùn)行于磁化曲線的膝部，主磁極增磁部分因磁密增加使飽和程度提高，鐵心磁阻增大，增加的磁通少些，因此負(fù)載時(shí)每極磁通略為減少。即電刷在幾何中性線時(shí)的電樞反應(yīng)為交軸去磁性質(zhì)。第十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四電刷偏離直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)第十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四當(dāng)電刷不在幾何中性線上時(shí)電刷從幾何中性線偏移角，電樞磁動(dòng)勢(shì)軸線也隨之移動(dòng)角。這時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)可以分解為兩個(gè)垂直分量：交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)

和直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)。電刷順轉(zhuǎn)向偏移電刷逆轉(zhuǎn)向偏移發(fā)電機(jī)直軸去磁直軸助磁電動(dòng)機(jī)直軸助磁直軸去磁第十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四§8-4直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)的四個(gè)基本物理量：U、I、If、n。（n由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，保持不變）運(yùn)行特性：在U、I、If

之間，保證其中一個(gè)量不變，另外兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系。主要特性：（1）n＝常數(shù)，I＝常數(shù)，U＝f（If）；負(fù)載特性（2）n＝常數(shù)，If＝常數(shù)，U＝f（I）；外特性（3）n＝常數(shù)，U＝常數(shù)，If＝f（I）；調(diào)節(jié)特性第十四頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、他勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載特性負(fù)載特性u(píng)=f(If)。在負(fù)載電流I＝0時(shí)，即為空載特性空載時(shí)，n等于常數(shù)空載特性實(shí)質(zhì)即為磁化曲線確定磁路和運(yùn)行點(diǎn)的飽和程度1、空載特性第十五頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四空載特性Uo＝f（If）空載特性可以通過實(shí)驗(yàn)的手段得到。調(diào)節(jié)rIf單調(diào)增長(zhǎng)U=1.1~1.3UNIf單調(diào)減小至0If反向單調(diào)增長(zhǎng)U=-(1.1~1.3)UNIf單調(diào)減小至0UfGAVr第十六頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、外特性定義：當(dāng)、時(shí)，外特性曲線如圖所示由曲線可見，負(fù)載電流增大時(shí)，端電壓有所下降。他勵(lì)并勵(lì)

根據(jù)可知，端電壓下降有兩個(gè)原因：一是在勵(lì)磁電流一定情況下，負(fù)載電流增大，電樞反應(yīng)的去磁作用使每極磁通量減少，使電動(dòng)勢(shì)減少；另一個(gè)原因是電樞回路上的電阻壓降隨負(fù)載電流增大而增加，使端電壓下降。第十七頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四IU外特性U＝f（I）外特性也可以通過實(shí)驗(yàn)的手段得到調(diào)節(jié)RLI從零增至額定值1他勵(lì)12并勵(lì)2n不變If不變GAVrRL第十八頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四電壓調(diào)整率從空載到負(fù)載，電壓下降的程度由電壓變化率來(lái)表示U0是空載時(shí)的端電壓，一般他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電壓變化率約為5％～10%。第十九頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、調(diào)節(jié)特性定義：當(dāng)、時(shí)，外特性曲線如圖所示由曲線可見，在負(fù)載電流變化時(shí)，若保持端電壓不變，必須改變勵(lì)磁電流，補(bǔ)償電樞反應(yīng)及電樞回路電阻壓降對(duì)對(duì)輸出端電壓的影響。I=IN，U=UN

時(shí)的If，稱為額定勵(lì)磁電流IfN第二十頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和外特性并勵(lì)的勵(lì)磁是由發(fā)電機(jī)本身的端電壓提供的，而端電壓是在勵(lì)磁電流作用下建立的，這一點(diǎn)與他勵(lì)發(fā)電機(jī)不同。并勵(lì)發(fā)電機(jī)建立電壓的過程稱為自勵(lì)過程，滿足建壓的條件稱為自勵(lì)條件。第二十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四Ifb1、自勵(lì)條件

曲線1為空載特性曲線，曲線2為勵(lì)磁回路總電阻特性曲線，也稱場(chǎng)阻線。增大，場(chǎng)阻線變?yōu)榍€3時(shí)，稱為臨界電阻。如圖所示。若再增加勵(lì)磁回路電阻，發(fā)電機(jī)將不能自勵(lì)。第二十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四Ifb如此不斷增長(zhǎng)，直到勵(lì)磁繞組兩端電壓與相等時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定的平衡工作點(diǎn)A。原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果主磁極有剩磁，則電樞繞組切割剩磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在電動(dòng)勢(shì)作用下勵(lì)磁回路產(chǎn)生。如果勵(lì)磁繞組和電樞繞組連接正確，產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通，使主磁路磁通增加，電動(dòng)勢(shì)增大，增加。1、自勵(lì)條件（續(xù)）第二十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四可見，并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件有：2、空載特性

并勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載特性與一般電機(jī)的空載特性一樣，也是磁化曲線。由于勵(lì)磁電壓不能反向，所以它的空載特性曲線只在第一象限。（1）電機(jī)的主磁路有剩磁（3）勵(lì)磁回路的總電阻小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻（2）并聯(lián)在電樞繞組兩端的勵(lì)磁繞組極性要正確第二十四頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、外特性4、調(diào)節(jié)特性

并勵(lì)發(fā)電機(jī)的電樞電流，比起他勵(lì)發(fā)電機(jī)僅僅多了一個(gè)勵(lì)磁電流，所以調(diào)節(jié)特性與他勵(lì)發(fā)電機(jī)的相差不大。

對(duì)并勵(lì)發(fā)電機(jī)，除了像他勵(lì)發(fā)電機(jī)存在的電樞反應(yīng)去磁作用和電樞回路上的電阻壓降使端電壓下降外，還有第三個(gè)原因：