2.5并励直流发电机、直流电动机ppt课件.ppt

并励发电机的励磁绕组是与电枢并联的，要产生励磁电流If，电枢两端必须要有电压，而在电压建立起来之前，If=0,没有励磁电流，电枢两端又不可能建立起电压，因此有必要在分析并励发电机的运行特性前，先讨论一下它的电压建立过程，也称为“自励过程”。,2.5并励直流发电机、直流电动机,一、并励直流发电机,1、自励过程,1,设发电机由原动机拖动至额定转速，由于电机有一定的剩磁，在发电机的端点将会有一个不大的剩磁电压。这时把并励绕组并接到电枢上去，便有电流流过励磁绕组，产生一个励磁磁动势。励磁磁动势产生的磁场与剩磁同方向，使电机内的磁场得到加强，从而使电机的端电压升高。在这一较高端电压的作用下，励磁电流又进一步升高，如此反复作用，发电机的端电压便“自励”起来。,2,1-空载特性2-场阻线3-临界场阻线,发电机的电压能否稳定在某一数值？,3,自励条件,1）发电机的主磁极必须要有一定的剩磁。,2）励磁绕组与电枢的联接要正确，使励磁电流产生的磁场与剩磁同方向。,3）励磁回路的总电阻要小于临界电阻。,若在某一转向下，励磁绕组与电枢的联接能使电机自励，则改变转向后，电机便不能自励。这是因为发电机的转向改变后，剩磁电压的方向也随之改变，由此产生的励磁电流对剩磁起去磁作用。所以，所谓励磁绕组与电枢的连接正确是对某一旋转方向而言的。发电机应按制造厂规定的旋转方向运行。,由于对应于不同的转速，电机的空载特性位置不同，因此对应于不同的转速便有不同的临界电阻。如果保持励磁回路的总电阻不变，发电机在高速时能自励，而在低速时也许就不能自励（为什么？）。,4,2、运行特性,并励发电机的空载特性和调节特性与他励发电机无多大差别。只分析并励发电机的外特性。,定义：在n=nN、Rf=RfN=常数（注意：不是If=常数）时，U=f（I）的关系曲线。,将电机拖到额定转速，使电机自励建立电压，然后调节励磁电流和负载电流，使电机达到额定运行状态，即U=UN、I=IN,此时励磁回路的总电阻即为RfN。保持RfN不变，求取不同负载时的端电压，就可得到图中曲线1所示的外特性曲线，图中曲线2表示接成他励时的外特性。,5,比较两条曲线，可以看出并励发电机的外特性有两个特点,1）并励发电机的电压调整率较他励时大，这时因为他励发电机的励磁电流If=IfN=常数，它不受端电压变化的影响；而并励发电机的励磁电流却随电枢端电压的降低而减小，这就使电枢电动势进一步下降。因此并励发电机的外特性比他励时要下降得快一些。并励发电机的电压调整一般在20%左右。,2）稳态短路电流小，当负载电阻短路时（R=0），电枢端电压U=0，励磁电流If也为零。这时电枢绕组中的电流由剩磁电动势所产生。由于剩磁电动势不大，所以稳态短路电流也不大。,6,并励发电机的稳态短路电流虽然不大，若发生突然短路，则因为励磁绕组有很大的电感，励磁电流及其所建立的磁通不能立即消失，因此短路电流的最大值仍可达到额定电流的8-12倍，还是有损坏电机的危险。,强调,7,二、直流电动机,1直流电机的可逆原理,以他励电机为例说明可逆原理：把一台他励直流发电机并联于直流电网上运行保持电源电压不变。,一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机运行，这就是直流电机的可逆原理。,减少原动机的输出功率，发电机的转速下降。当转速下降到一定程度时，使得，此时电枢电流为零，发电机输出的电功率为零，原动机输入的机械功率仅用来补偿电机的空载损耗。,继续降低原动机的转速，将有，电枢电流反向，这时电网向电机输入电功率，电机进入电动机状态运行。,同理，上述的物理过程也可以反过来，电机从电动机状态转变到发电机状态。,8,2直流电动机按励磁方式分类,直流电动机的励磁电流都是由外电源供给的，和直流发电机相似，励磁方式不同也会使直流电动机的运行性能产生很大差异。,按照励磁方式的不同，直流电动机可分为他励、并励、串励、复励电动机。,一）、他励电动机,电枢绕组和励磁绕组分别由两个独立的电源供电。,二）、并励电动机,励磁绕组和电枢并联，由同一电源供电。,9,三）、串励电动机,励磁绕组与电枢串联后再接于直流电源，如图所示。,四）、复励电动机,有并励和串励两个励磁绕组，它也分积复励和差复励两类。差复励电动机运行时转速不稳定，实际上不采用。,10,3直流电动机的基本方程式,（1）、电动势平衡方程式,直流电动机稳定运行时，设电枢两端外加电压为U，电枢电流为Ia，电枢电动势为Ea，则从电动机的工作原理可以知道，这时Ea与Ia是反向的，即Ea是个反电动势。,U=Ea+IaR+2Ub,式中R电枢电路总电阻，R=Ra+Rpa，包括电枢电阻Ra和与电枢串联的附加电阻Rpa。,若以U、Ea、Ia的实际方向为正方向，则可列出直流电动机的电动势平衡方程式：,11,（2）、转矩平衡方程式,电动机的电磁转矩是个驱动转矩。当电动机以恒定的转速稳定运行时，电磁转矩Tem与负载转矩Tz及空载转矩TO相平衡，即,Tem=TZ+TO,可见，电动机轴上的输出转矩Td只是电磁转矩的一部分，它与负载转矩相平衡，即：,Td=Tem-TO=TZ,12,(3)、并励直流电动机功率平衡方程式,直流电动机工作时，从电网吸取电功率P1，除去电枢回路的铜损耗pcua，电刷接触损耗pcub及励磁回路铜耗pcuf，其余部分便是转变为机械功率的电磁功率Pem，所以直流电动机的电磁功率Pem也就是电枢所发出的全部机械功率Tem。,从电的观点来看，由于电动机的电枢电动势是个反电动势，它与Ia反向，所以EaIa表示电枢所吸收的电功率。因此和发电机一样，电动机的电磁功率：,Pem=Tem=EaIa,电磁功率并不能全部用来输出，它必须补偿机械损耗p、铁耗pFe和附加损耗ps，最后剩下的部分才是对外输出的机械功率P2,Pem=（P+PFe+Ps）+P2=PO+P2,13,直流电动机的功率平衡方程式：,P1=UI=(Ea+IaRa+2Ub)（Ia+If）=pcua+pcub+pcuf+Pem=（pcua+pcub+pCuf）+（p+pFe+ps）+P2=p+P2,直流电动机的功率图,14,1、转速特性,4、他励（并励）直流电动机的工作特性,定义：当、时，,由方程式可得,忽略电枢反应的去磁作用，转速与负载电流按线性关系变化,2、转矩特性,转矩表达式,考虑电枢反应的作用，转矩上升的速度比电流上升的慢。,定义：当、时，,15,