电机拖动（直流发电机）课件

第四章 直流发电机 基本方程 他励发电机特性 并励发电机 直流发电机 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 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 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 n 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 3 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EaIa 电磁功率 Pem EaIa Tem 上 下 4 功率分配 5 效率 6 功率流程 上 下 电势 Ea IaRa U 转矩 T1 T0 Tem 功率 P1 p0 pcu P2 上 下 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 nN C 外特性 U f Ia If C nN C 调节特性 If f Ia U C nN C 上 下 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 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 IaRa 1 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 三 调节特性If f Ia 当n nN U C时 If与Ia关系 上 下 第三节并励发电机 并励发电机 Ia IL IfUf U 一 空载电压建立的物理过程 有剩磁 r Ea If 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 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 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 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 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 RL I 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 作业 3 14 3 15 3 19 3 21 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