同步发电机工作原理.ppt

1.5 直流电机的电枢电动势与电磁转矩,1.5.1 直流电机的电枢电动势,产生:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称为电枢电动势。,大小:,性质: 发电机电源电势(与电枢电流同方向); 电动机反电势(与电枢电流反方向).,可见，直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。,产生:电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。,大小:,可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电流成正比。,1.5.2 直流电机的电磁转矩,性质： 发电机制动(与转速方向相反)； 输入的机械拖动转矩 = 电磁转矩 + 空载转矩 电动机驱动(与转速方向相同)； 输入的电磁转矩 = 空载转矩 + 负载转矩,电枢电动势 和电磁转矩 是直流电机两个重要的公式。对于同一台直流电机，电动势常数Ea和转矩常数CT之间具有确定的关系：,1.6 直流发电机,1.6.1 直流电机的励磁方式 主磁极上励磁绕组获得电源的方式叫励磁方式，也指励磁电流的供给方式。,自励,他励,并励,串励,复励,（1）他励式 其励磁绕组由其他电源供电，励磁绕组与电枢绕组不相连。 电枢电流Ia=负载电流I,（b）并励：Ia=I+If （c）串励：Ia=I=If （d）复励：磁场相加：积复励 磁场相减：差复励,（2）自励,1.6.2 直流电机的基本方程式,一、基本方程式 1.电动势平衡方程式 按发电机惯例参考方向，电枢回路的电动势方程式为 并励发电机的电枢电流为 直流发电机的EU，这是判断直流电机运行在发电机状态的依据。,2.功率平衡方程式,3.转矩平衡方程式 当发电机转速n为常数时，原动机输入的驱动转矩T1的一部分用来克服空载转矩T0，剩下的转换为发电机的电磁转矩T。,实验过程：If由0开始增大，U0将逐渐增大。If减小，U0将逐渐减小，但If=0， U0 不等于0，存在剩磁电动势。,1.6.3 直流发电机（他励）的运行特性,空载时， 。由于 ，因此空载特性实质上就是 。由于 正比于 ，所以空载特性曲线的形状与空载磁化特性曲线相同。,定义：当 、 时，,1. 空载特性,2. 外特性,由曲线可见，负载电流增大时，端电压有所下降。,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。,比如：当负载电流增大时，必须增加励磁电流去补偿电枢反应的去磁作用和内部的电压降，才能保持端电压不变。,3. 调节特性,由曲线可见，在负载电流变化时，若保持端电压不变，必须改变励磁电流，补偿电枢反应及电枢回路电阻压降对对输出端电压的影响。,1.7 直流电动机,1.7.1 直流电动机（并励）的基本方程式,1.电动势平衡方程式 电枢回路的电动势方程式为 并励电动机的电枢电流为 直流电动机的UE，这是判断直流电机运行在电动机状态的依据。,2.功率平衡方程式,3.转矩平衡方程式 电动机转速恒定时，输入的电磁转矩Tm（驱动）的一部分用来克服空载转矩T0，剩下的转换为电动机的机械负载转矩T2。,1.7.2 直流电动机的工作特性,一、转速特性,转速特性是指在 ，电枢回路不串附加电阻时，电动机的转速n随输出功率P2而变化的关系，即 曲线。,当输出功率增加时，电枢电流增加，电枢压降增加，使转速下降，同时由于电枢反应的去磁作用使转速上升。上述两者相互作用的结果，使转速的变化呈略微下降。,二、转矩特性,转矩特性是指在 ，电枢回路不串附加电阻时，电动机的电磁转矩T随输出功率P2而变化的关系，即 曲线。,当转速不变时，特性曲线为一通过原点的直线。实际上，当P2增加时转速n略微有所下降，因此曲线将稍微向上弯曲。而电磁转矩 ,因此只要在的关系曲线上加上空载转矩T0，便可得到 的关系曲线，如图所示。,三、效率特性,效率特性是指在 ，电枢回路不串附加电阻时，电动机的效率 随输出功率P2而变化的关系，即 曲线。,电动机的损耗主要是可变的铜损和固定的铁损。 当负载P2较小时，铁损不变，效率低；随着负载P2的增加，铁损不变，铜损增加，但总损耗