电机拖动第四章(直流发电机)

电机拖动第四章(直流发电机)第1页，课件共21页，创作于2023年2月基本方程他励发电机特性并励发电机直流发电机第2页，课件共21页，创作于2023年2月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。第3页，课件共21页，创作于2023年2月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NSRLT1TemT0nEa+-UIaCe

n第4页，课件共21页，创作于2023年2月二、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NST1TemT0n+-UIaT1其中：第5页，课件共21页，创作于2023年2月三、功率平衡方程RL1、机械功率平衡方程摩擦损耗铁损耗附加损耗上下NST1TemT0nEa+-UIa其中：第6页，课件共21页，创作于2023年2月2、电功率平衡方程P2：输出功率pcu：电枢铜耗上下NSRLT1TemT0nEa+-UIa

外力矩T1为了克服制动电磁转矩Tem

供机械力矩（功率Pem

）；它转换成了电磁功率传给了电枢。第7页，课件共21页，创作于2023年2月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NSRLT1TemT0nEa+-UIa第8页，课件共21页，创作于2023年2月4、功率分配5、效率6、功率流程P1p0pcuPemP2上下NSRLT1TemT0nEa+-UIa第9页，课件共21页，创作于2023年2月直流发电机基本方程小结NSRLT1TemT0nEaIa+-UPcuP2Pem电势：Ea=IaRa+U转矩：T1=T0+Tem功率：P1=p0+pcu+P2上下P1P0第10页，课件共21页，创作于2023年2月第二节

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UUfEaIa第11页，课件共21页，创作于2023年2月一、空载特性U=f(If)U0UfEa

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EaIf0第12页，课件共21页，创作于2023年2月二、外特性U=f(Ia)当If=IfN，n=nN时，U与Ia的关系UUfEaRLIa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

U=U0-UNUN100%他励U=（5~10）%上下UIaINU0UN0第13页，课件共21页，创作于2023年2月

三、调节特性If=f(Ia)当n=nN,U=C时，If与Ia关系UUfEaRLIaRrIfIaIfIf00上下第14页，课件共21页，创作于2023年2月第三节

并

励

发

电

机UUfEaIaRrIfIL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电机转EaIf

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？第15页，课件共21页，创作于2023年2月

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。U0UfEaIaRrIfILU0IfEr0A上下第16页，课件共21页，创作于2023年2月二、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=Cen，n不同空载曲线高度不同，临界电阻也不同U0IfEr0n1n2上下第17页，课件共21页，创作于2023年2月三、外特性U=f(I)当Rf总=C

，n=nN时，U与I关系UUfEaIaRrIfIRLUIINU0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3）U=UfEaU上下第18页，课件共21页，创作于2023年2月UUfEaIaRrIfIRLUIINU0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）/RLRL小时，U=Uf

EaI=（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。第19页，课件共21页，创作于2023年2月作业：3-14；

3-15；

3-19；

3-21；第20页，课件共21页，