第八章 直流发电机.ppt

一、直流发电机的励磁方式 供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式。分为他励和自励两大类，自励方式又分并励、串励和复励三种方式。 1、他励：直流电机的励磁电流由其它直流电源单独供给。如图所示。 他励直流发电机的电枢电流和负载电流相同，即： 第八章 直流发电机 2、并励：发电机的励磁绕组与电枢绕组并联。满足 3、串励：励磁绕组与电枢绕组串联。满足 4、复励：并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。 二、 直流发电机的运行原理 如图规定各物理量的参考方向 1、电枢电动势和电动势平衡方程 为电枢回路总电阻， 为正负电刷与换向器表面的接触压降。则电动势平衡方程为： 电枢电动势： 从方程式可见，直流发电机 2、电磁转矩和转矩平衡方程 电磁转矩： 直流发电机的励磁电流 直流发电机轴上有三个转矩：原动机输入给发电机的驱动转矩 、电磁转矩 和机械摩擦及铁损引起的空载转矩 。平衡方程为： 3、励磁特性公式 每极气隙磁通 4、功率平衡方程 原动机输入给发电机的机械功率 电磁功率 机械摩擦损耗 、铁损耗 、附加损耗 。 空载损耗 包括： 电磁功率一方面代表电动势为 的电源输出电流 时发出的电功率，一方面又代表转子旋转时克服电磁转矩所消耗的机械功率。 电枢回路绕组电阻及电刷与换向器表面接触电阻是的铜损耗 输出的电功率 自励发电机中还应减去励磁损耗 功率和效率 功率平衡式： 效率： §8-3 直流电机的电枢反应 直流电机带上负载后，电枢绕组中有电流，电枢电流产生的磁动势称为电枢磁动势。电枢磁动势的出现使电机的磁场发生变化。 主磁极的中心线称为直轴，相邻N极和S极的分界线称为交轴 一般情况下，直流电机电枢磁场方向总是对准交轴，称为交轴电枢反应。 交轴电枢反应 使磁场的零点偏移； 不饱和时，每极磁通量不变； 饱和时，每极磁通量会减少。 由图可知，电刷在几何中性线时的电枢反应的特点： 2、对主磁场起去磁作用 1、使气隙磁场发生畸变 空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于电枢反应的影响，每一个磁极下，一半磁场被增强，一半被削弱，物理中性线偏离几何中性线?角，磁通密度的曲线与空载时不同。 磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此每极量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的膝部，主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻增大，增加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在几何中性线时的电枢反应为交轴去磁性质。 电刷偏离 直轴电枢磁动势 交轴电枢磁动势 当电刷不在几何中性线上时 电刷从几何中性线偏移 角，电枢磁动势轴线也随之移动 角。 这时电枢磁动势可以分解为两个垂直分量：交轴电枢磁动势 和直轴电枢磁动势 。 电刷顺转向偏移 电刷逆转向偏移 发电机 直轴去磁 直轴助磁 电动机 直轴助磁 直轴去磁 §8-4 直流发电机的运行特性 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 一、他励发电机的空载特性 负载特性u=f(If)。在负载电流I＝0时，即为空载特性 空载时， n等于常数 空载特性实质即为磁化曲线 确定磁路和运行点的饱和程度 1、空载特性 空载特性 Uo＝f（If） 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 2、外特性 定义：当 、 时， 外特性曲线如图所示 由曲线可见，负载电流增大时，端电压有所下降。 他励 并励 根据 可知，端电压下降有两个原因：一是在励磁电流一定情况下，负载电流增大，电枢反应的去磁作用使每极磁通量减少，使电动势减少；另一个原因是电枢回路上的电阻压降随负载电流增大而增加，使端电压下降。 I U 外特性 U＝f（I） 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 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 U0是