并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)PPT課件課件 設(shè)發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速，由于電機(jī)有一定的 剩磁剩磁，在發(fā)電機(jī)的端點(diǎn)將會(huì)有一個(gè)不大的剩磁電壓。這時(shí) 把并勵(lì)繞組并接到電樞上去，便有電流流過(guò)勵(lì)磁繞組，產(chǎn) 生一個(gè)勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與剩磁同方向， 使電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)得到加強(qiáng)，從而使電機(jī)的端電壓升高。在 這一較高端電壓的作用下，勵(lì)磁電流又進(jìn)一步升高，如此 反復(fù)作用，發(fā)電機(jī)的端電壓便“自勵(lì)”起來(lái)。 第1頁(yè)/共17頁(yè) 1-空載特性 2-場(chǎng)阻線 3-臨界場(chǎng)阻線 的場(chǎng)阻線斜率，即可調(diào)節(jié)空載電 壓的穩(wěn)定點(diǎn)。如果逐步增大電阻 Rf（即增大磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rpf）， 場(chǎng)阻線斜率增

2、大，空載電壓穩(wěn)定 點(diǎn)就沿空載特性向原點(diǎn)移動(dòng)，空 載電壓減??；當(dāng)場(chǎng)阻線與空載特 性的直線部分相切時(shí)，兩線無(wú)固 定的交點(diǎn)或交點(diǎn)很低，空載電壓 為不穩(wěn)定，如圖中的直線3，這時(shí) 對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁回路的總電阻稱為臨 界電阻。 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載穩(wěn)定電壓UO的大小決定于空載特性與場(chǎng)阻線 的交點(diǎn)。因此調(diào)節(jié)勵(lì)磁回路中的電阻，也就是改變 發(fā)電機(jī)的電壓能否穩(wěn)定在某一數(shù)值？ 第2頁(yè)/共17頁(yè) 自勵(lì)條件 1）發(fā)電機(jī)的主磁極必須要有一定的剩磁。 2）勵(lì)磁繞組與電樞的聯(lián)接要正確，使勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng) 與剩磁同方向。 3）勵(lì)磁回路的總電阻要小于臨界電阻。 若在某一轉(zhuǎn)向下，勵(lì)磁繞組與電樞的聯(lián)接能使電機(jī)自勵(lì)， 則改變轉(zhuǎn)向后，電機(jī)便不能

3、自勵(lì)。這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)向改變 后，剩磁電壓的方向也隨之改變，由此產(chǎn)生的勵(lì)磁電流對(duì)剩磁 起去磁作用。所以，所謂勵(lì)磁繞組與電樞的連接正確是對(duì)某一 旋轉(zhuǎn)方向而言的。發(fā)電機(jī)應(yīng)按制造廠規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)行。 由于對(duì)應(yīng)于不同的轉(zhuǎn)速，電機(jī)的空載特性位置不同， 因此對(duì)應(yīng)于不同的轉(zhuǎn)速便有不同的臨界電阻。如果保持勵(lì) 磁回路的總電阻不變，發(fā)電機(jī)在高速時(shí)能自勵(lì)，而在低速 時(shí)也許就不能自勵(lì)（為什么？）。 第3頁(yè)/共17頁(yè) 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載特性和調(diào)節(jié)特性與他勵(lì)發(fā)電機(jī)無(wú)多大差別。 只分析并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性。 定義：在n=nN、Rf=RfN=常數(shù)（注意：不是If=常數(shù)）時(shí)，U=f （I）的關(guān)系曲線。 將電機(jī)拖到額定轉(zhuǎn)速，使

4、電機(jī)自勵(lì)建立電壓，然后調(diào)節(jié) 勵(lì)磁電流和負(fù)載電流，使電機(jī) 達(dá)到額定運(yùn)行狀態(tài)，即U=UN、 I=IN,此時(shí)勵(lì)磁回路的總電阻即 為RfN。保持RfN不變，求取不同 負(fù)載時(shí)的端電壓，就可得到圖 中曲線1所示的外特性曲線，圖 中曲線2表示接成他勵(lì)時(shí)的外特 性。 第4頁(yè)/共17頁(yè) 比較兩條曲線，可以看出并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性有兩個(gè)特點(diǎn) 1）并勵(lì)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率較他勵(lì)時(shí)大，這時(shí)因?yàn)樗麆?lì)發(fā)電 機(jī)的勵(lì)磁電流If=IfN=常數(shù)，它不受端電壓變化的影響；而并勵(lì) 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流卻隨電樞端電壓的降低而減小，這就使電樞 電動(dòng)勢(shì)進(jìn)一步下降。因此并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性比他勵(lì)時(shí)要下降 得快一些。并勵(lì)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整一般在20%左右

5、。 2）穩(wěn)態(tài)短路電流小 ，當(dāng)負(fù)載 電阻短路時(shí)（R=0），電樞端 電壓U=0，勵(lì)磁電流If也為零。 這時(shí)電樞繞組中的電流由剩磁 電動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生。由于剩磁電動(dòng) 勢(shì)不大，所以穩(wěn)態(tài)短路電流也 不大。 第5頁(yè)/共17頁(yè) 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)短路電流雖然不大，若發(fā)生突然短 路，則因?yàn)閯?lì)磁繞組有很大的電感，勵(lì)磁電流及其所建立 的磁通不能立即消失，因此短路電流的最大值仍可達(dá)到額 定電流的8-12倍，還是有損壞電機(jī)的危險(xiǎn)。 強(qiáng) 調(diào) 第6頁(yè)/共17頁(yè) 二、直流電動(dòng)機(jī) 1 1 直流電機(jī)的可逆原理直流電機(jī)的可逆原理 以他勵(lì)電機(jī)為例說(shuō)明可逆原理：以他勵(lì)電機(jī)為例說(shuō)明可逆原理：把一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)并把一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)并 聯(lián)于直

6、流電網(wǎng)上運(yùn)行聯(lián)于直流電網(wǎng)上運(yùn)行保持電源電壓不變保持電源電壓不變。 一臺(tái)電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，一臺(tái)電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行， 這就是直流電機(jī)的可逆原理。這就是直流電機(jī)的可逆原理。 減少原動(dòng)機(jī)的輸出功率，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降減少原動(dòng)機(jī)的輸出功率，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降 到一定程度時(shí)，使得到一定程度時(shí)，使得 ，此時(shí)電樞電流為零，發(fā)電機(jī)輸出，此時(shí)電樞電流為零，發(fā)電機(jī)輸出 的電功率為零，原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率僅用來(lái)補(bǔ)償電機(jī)的空載的電功率為零，原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率僅用來(lái)補(bǔ)償電機(jī)的空載 損耗。損耗。 UEa UE a 繼續(xù)降低原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，將有繼續(xù)降低原動(dòng)

7、機(jī)的轉(zhuǎn)速，將有 ，電樞電流反向，這時(shí)，電樞電流反向，這時(shí) 電網(wǎng)向電機(jī)輸入電功率，電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行。電網(wǎng)向電機(jī)輸入電功率，電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行。 同理，上述的物理過(guò)程也可以反過(guò)來(lái)，電機(jī)從電動(dòng)機(jī)狀態(tài)同理，上述的物理過(guò)程也可以反過(guò)來(lái)，電機(jī)從電動(dòng)機(jī)狀態(tài) 轉(zhuǎn)變到發(fā)電機(jī)狀態(tài)。轉(zhuǎn)變到發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 第7頁(yè)/共17頁(yè) 直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流都是由外電源供給的，和直流發(fā) 電機(jī)相似，勵(lì)磁方式不同也會(huì)使直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能產(chǎn)生 很大差異。 按照勵(lì)磁方式的不同，直流電動(dòng)機(jī)可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串 勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。 電 樞 繞 組和勵(lì)磁繞 組分別由兩 個(gè)獨(dú)立的電 源供電。 勵(lì)磁繞 組和電樞并 聯(lián)，由同一 電源供電。 第

8、8頁(yè)/共17頁(yè) 勵(lì)磁繞組與電樞串 聯(lián)后再接于直流電源， 如圖所示。 有并勵(lì)和串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組， 它也分積復(fù)勵(lì)和差復(fù)勵(lì)兩類。差復(fù) 勵(lì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，實(shí)際 上不采用。 第9頁(yè)/共17頁(yè) 直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，設(shè)電樞兩端外加電壓為U，電 樞電流為Ia，電樞電動(dòng)勢(shì)為Ea，則從電動(dòng)機(jī)的工作原理可以 知道，這時(shí)Ea與Ia是反向的，即Ea是個(gè)反電動(dòng)勢(shì)。 U=Ea+IaR+2Ub 式中 R電樞電路總電阻，R=Ra+Rpa，包括電樞電阻Ra和 與電樞串聯(lián)的附加電阻Rpa。 若以U、Ea、Ia的實(shí)際方向?yàn)檎较?，則可列出直流電動(dòng) 機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式： 第10頁(yè)/共17頁(yè) 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是個(gè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)

9、電動(dòng)機(jī)以恒定的轉(zhuǎn) 速穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩Tem與負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz及空載轉(zhuǎn)矩TO 相平 衡，即 Tem=TZ+TO 可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩Td只是電磁轉(zhuǎn)矩的一部分，它與 負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡，即： Td=Tem-TO=TZ 第11頁(yè)/共17頁(yè) 直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，從電網(wǎng)吸取電功率P1，除去電樞回路 的銅損耗pcua，電刷接觸損耗pcub及勵(lì)磁回路銅耗pcuf，其余部 分便是轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功率的電磁功率Pem，所以直流電動(dòng)機(jī)的電 磁功率Pem也就是電樞所發(fā)出的全部機(jī)械功率Tem。 從電的觀點(diǎn)來(lái)看，由于電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)是個(gè)反電 動(dòng)勢(shì)，它與Ia反向，所以EaIa表示電樞所吸收的電功率。因 此和發(fā)電機(jī)一樣，電動(dòng)機(jī)

10、的電磁功率： Pem=Tem=EaIa 電磁功率并不能全部用來(lái)輸出，它必須補(bǔ)償機(jī)械損耗p、 鐵耗pFe和附加損耗ps，最后剩下的部分才是對(duì)外輸出的機(jī)械 功率P2 Pem=（P+PFe+Ps）+P2=PO+P2 第12頁(yè)/共17頁(yè) 直流電動(dòng)機(jī)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 直流電動(dòng)機(jī)的功率圖 第13頁(yè)/共17頁(yè) 1 1、轉(zhuǎn)速特、轉(zhuǎn)速特 性性 4、他勵(lì)（并勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)的工作特性 N UU 定義：當(dāng)定義：當(dāng) 、 時(shí)，時(shí)， fNf II)f(I

11、n a 由方程式可得由方程式可得 a e a e N I C R C U n 忽略電樞反應(yīng)的去磁作用，轉(zhuǎn)速與忽略電樞反應(yīng)的去磁作用，轉(zhuǎn)速與 負(fù)載電流按線性關(guān)系變化負(fù)載電流按線性關(guān)系變化 2 2、轉(zhuǎn)矩特、轉(zhuǎn)矩特 性性 轉(zhuǎn)矩表達(dá)式轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 aNTem ICT 考慮電樞反應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)矩上升的速度考慮電樞反應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)矩上升的速度 比電流上升的慢。比電流上升的慢。 a I n 0 n 2 T 0 T em T T N UU 定義：當(dāng)定義：當(dāng) 、 時(shí)，時(shí)， fNf II)f(IT aem 第14頁(yè)/共17頁(yè) 3 3、效率特、效率特 性性 由方程式可得由方程式可得 aN aa IU IRP P PP 2 0 1 1 1 空載損耗為不變損耗，不隨負(fù)載電流空載損耗為不變損耗，不隨負(fù)載電流 變化，當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)效率較低，輸入變化，當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)效率較低，輸入 功率大部分消耗在空載損耗上；負(fù)載電流功率大部分消耗在空載損耗上；