04电机拖动第四章(直流发电机)

nullnull第 四 章直 流 发 电 机null基 本 方 程他 励 发 电 机 特 性并 励 发 电 机直 流 发 电 机null第四章 直 流 发 电 机本 章 要 求：熟练掌握直流发电机的基本方程，并能正确使用。掌握基本概念：物理量的正方向，电机的稳态运行。直流发电机的空载特性、负载特性、外特性以及调节特性。掌握直流并励发电机自励条件，并能正确判断直流并励发电机无法自励原因。熟练掌握直流发电机的空载特性和外特性，其它特性一般掌握。null第 一 节 直流发电机的基本方程 以电路、力学、能量守恒的基本定律为基础，建立直流电机电压、转矩、功率三个平衡方程（稳态）。一、电压平衡方程正方向规定如图示：电刷压降绕组内阻包括绕组内阻和电刷接触电阻的电枢总内阻上下Cennull二、转矩平衡方程 当发电机输出功率增加时，输出电流Ia增大、Tem增大，必须加大外力矩T1才能维持正常运转。 1、当发电机空载运行时，其转子的阻转矩只有T0。转矩平衡方程：T1 =T0。 2、当发电机负载运行时，其转子的阻（制动）转矩有T0和电磁转矩Tem。转矩平衡方程为：T1 =T0+Tem 发电机必须有外力矩T1，才能维持正常运转。上下其中：null三、功率平衡方程RL 1、机械功率平衡方程摩擦损耗铁损耗附加损耗上下其中：null2、电功率平衡方程P2：输出功率pcu：电枢铜耗上下 外力矩为了克服制动转矩（电磁和空载转矩）提供机械力矩（功率）；它部分转换成了电磁功率传给了电枢。null3、机电能量转换关系 发电机将从转轴上输入的克服电磁转矩的机械功率转换成电功率。该电功率为Ea Ia 电磁功率： Pem=Ea Ia = Tem上下null4、功率分配5、效率6、功率上下null电势：Ea=IaRa+U转矩：T1=T0+Tem功率：P1=p0+pcu+ P2上下Ianull第二节 他 励 发 电 机 特 性 直流发电机中，物理量：U（端电压）、Ia（电枢电流）、If（励磁电流）两两间的变化关系称为发电机特性。它们包括 空载特性：U=f(If) ，Ia =0 ，n N=C 外特性： U=f(Ia) ，If=C ，n N=C 调节特性： If =f(Ia) ，U=C ，n N=C上下null一、空载特性U=f(If) 当n=nN且Ia=0时，U与If关系也等于Ea与If关系，即 Ea=f(If) Ea， Ea=f(If)曲线与电机磁化曲线=f(If)相似Ea=f(If)曲线也有磁滞现象 注意：空载实验时， If只能单方向调节。上下null二、外特性U=f(Ia)当If=IfN ，n=nN时，U与Ia的关系曲线下降原因： U =Ea-IaRa1、电枢反应去磁，使Ea减小。2、内阻Ra有压降。(主要)电压变化大小用U表示，称为电压变化率他励U=（5~10）%上下null 三、调节特性If =f(Ia)当n=nN , U=C时， If与Ia关系上下null第三节 并 励 发 电 机并发电机：Ia=IL+If Uf=U一、空载电压建立的物理过程有剩磁rEaIf正反馈上下 发电机何时建立起一个稳定的直流电压？该电压为多大？null 并励发电机的稳定空载电压必须同时满足两个方程（两条曲线），即空载曲线U0=f(If)和励磁 回路电阻线U0=Uf=IfRf总。A上下null二、并励发电机的自励条件1、有剩磁；2、励磁绕组极性正确；3、励磁回路的总电阻必须小于相应转速下的 临界电阻当n不变时，Rf总增加，励磁回路电阻线斜率会增加。当电阻线与空载曲线直线段重合时，无固定交点，U0不稳定，此状态叫临界状态。此时Rf总叫临界电阻。Ea=Cen，n不同空载曲线 高度不同，临界电阻也不同n2上下null三、外特性U=f(I)当Rf总=C ，n=nN时，U与I关系并励U=（20~30）%他励U=（5~10）%1、U下降原因 1） Ra压降 2） 电枢反应去磁上下null并励U=（20~30）%他励U=（5~10）%2、拐弯原因当RL较大时，I小,Ea基本不变I =（Ea-IaRa）/ RLI =（Ea-IaRa）/ RL上下当RL=0时，Ea=剩磁电势，I达到最小。注意：虽然并励直流发电机稳态短路电流小，但不能突然短路，因为暂态冲击电流会很大。null作业： 3-14； 3-15； 3-19； 3-21；null思 考 题 1、一台四级直流发电机（单叠绕组），如果一个电刷脱落，绕组内部是否有环流出现？刷间电势大小是否会改变？电枢电流大小是否受到影响？ 2、如何改变直流发电机电枢电势的大小的极性？ 3、并励直流发电机能自励的基本条件是什么？ 上