第8章直流發(fā)電機(jī)

1、第八章第八章 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)8-1 概述概述 現(xiàn)代的電力系統(tǒng)大多數(shù)是交流電，但有些場現(xiàn)代的電力系統(tǒng)大多數(shù)是交流電，但有些場合還需要用直流電。這時(shí)可用電力電子整流裝置合還需要用直流電。這時(shí)可用電力電子整流裝置將交流電變?yōu)橹绷麟?，也可直接由發(fā)電機(jī)得來。將交流電變?yōu)橹绷麟姡部芍苯佑砂l(fā)電機(jī)得來。 直流發(fā)電機(jī)種類很多，按勵(lì)磁方式可分為：直流發(fā)電機(jī)種類很多，按勵(lì)磁方式可分為：他勵(lì)發(fā)電機(jī)和自勵(lì)發(fā)電機(jī)，其中自勵(lì)發(fā)電機(jī)又分他勵(lì)發(fā)電機(jī)和自勵(lì)發(fā)電機(jī)，其中自勵(lì)發(fā)電機(jī)又分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種。為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種。8-2 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理LabaaaRIURIE2UURIbaa21

2、1、直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式、直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式 以他勵(lì)式為例，如右以他勵(lì)式為例，如右圖，根據(jù)基爾霍夫電壓定圖，根據(jù)基爾霍夫電壓定律得：律得：RLIaRrUERfUEaRa2Ub/IaIaRLaR為電樞回路各繞組總電阻為電樞回路各繞組總電阻bU2為一對(duì)電刷下接觸電阻的電壓降為一對(duì)電刷下接觸電阻的電壓降1、直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式) 18( aaaRIUE 則方程式可改寫為：則方程式可改寫為： abaaIURR/2 式式(8-1)(8-1)中中 , ,此式即為直流此式即為直流發(fā)電機(jī)的電壓平衡方程式。發(fā)電機(jī)的電壓平衡方程式。aRbU2

3、實(shí)際一般不用實(shí)際一般不用 ，而是用一個(gè)等效電阻，而是用一個(gè)等效電阻 ，它是電樞回路總電阻。它是電樞回路總電阻。1、直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式TT0T1SN nT1 = T + T0 （8-2）根據(jù)受力平衡原理得：根據(jù)受力平衡原理得： 原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T1與與 n同方向；同方向；T與與n方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 上式即為直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)上式即為直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式，其中矩平衡方程式，其中T 為電為電磁轉(zhuǎn)矩，磁轉(zhuǎn)矩，T0 為空載阻轉(zhuǎn)矩。為空載阻轉(zhuǎn)矩。 當(dāng)發(fā)電機(jī)接上負(fù)載，電樞電流當(dāng)發(fā)電機(jī)接上負(fù)載，電樞電流 Ia與氣隙磁場與氣

4、隙磁場互相作用產(chǎn)生制動(dòng)性電磁轉(zhuǎn)矩互相作用產(chǎn)生制動(dòng)性電磁轉(zhuǎn)矩 T。2、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率關(guān)系和電磁關(guān)系穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率關(guān)系和電磁關(guān)系 式式（8-1）兩邊同乘）兩邊同乘Ia得得：) 38(222PpRIRIIECuLaaaaa01TTTLaaRIUIP22aaCuRIp2 式中式中 為包括電樞回路串聯(lián)各繞組中為包括電樞回路串聯(lián)各繞組中的銅損耗和各電刷接觸電阻損耗的總損耗功率，的銅損耗和各電刷接觸電阻損耗的總損耗功率，簡稱銅耗；簡稱銅耗； 是發(fā)電機(jī)的輸出功率。是發(fā)電機(jī)的輸出功率。 把式把式（8-2）兩邊同乘機(jī)械角速度）兩邊同乘機(jī)械角速度得得：(8-4)01pTP或?qū)懗苫驅(qū)懗?、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率關(guān)系和電

5、磁關(guān)系穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率關(guān)系和電磁關(guān)系 TnIapznIapzIEPaaaaM602260 aaMIEP 為電磁功率，即：為電磁功率，即：)58(201PpppppPPaFemCuM 式式中中P1為原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率；為原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率； 是發(fā)電機(jī)空是發(fā)電機(jī)空載損耗功率，載損耗功率， ，其中，其中pm是機(jī)械損是機(jī)械損耗功率，耗功率，pFe是鐵損耗功率，是鐵損耗功率，pa附加損耗功率。附加損耗功率。aFempppTp000p 把式把式（8-3）代入式（）代入式（8-4）得）得：2、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率關(guān)系和電磁關(guān)系穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率關(guān)系和電磁關(guān)系 式式（8-5）即為發(fā)電機(jī)的功率平衡方程式，由此）即

6、為發(fā)電機(jī)的功率平衡方程式，由此式可畫出功率流程，如下圖所示：式可畫出功率流程，如下圖所示：11TPaFempppp0aaCuRIp2fpaaMIETPaUIP 2他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的功率流程他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的功率流程總損耗為：總損耗為：CuaFemfpppppp2、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率關(guān)系和電磁關(guān)系穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率關(guān)系和電磁關(guān)系pPpPP2121發(fā)電機(jī)的效率為：發(fā)電機(jī)的效率為： 流程圖中還畫出了勵(lì)磁功率流程圖中還畫出了勵(lì)磁功率pf ，在他勵(lì)時(shí)該功，在他勵(lì)時(shí)該功率由直流電源供給，并勵(lì)時(shí)該功率為內(nèi)部損耗。率由直流電源供給，并勵(lì)時(shí)該功率為內(nèi)部損耗。8-3 直流發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)直流發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng) 直流電機(jī)電樞

7、繞組中有負(fù)載電流時(shí)，它所產(chǎn)生直流電機(jī)電樞繞組中有負(fù)載電流時(shí)，它所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢對(duì)勵(lì)磁繞組磁場的影響，稱為的磁動(dòng)勢對(duì)勵(lì)磁繞組磁場的影響，稱為電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)。 電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁通的大小和分布、電機(jī)的運(yùn)電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁通的大小和分布、電機(jī)的運(yùn)行性能、換向的好壞都有影響。行性能、換向的好壞都有影響。1、電樞磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布 電樞磁動(dòng)勢的空間分布只決定于電樞繞組中電電樞磁動(dòng)勢的空間分布只決定于電樞繞組中電流的分布，以電刷為界的電樞表面電流在空間上是流的分布，以電刷為界的電樞表面電流在空間上是不變的，因此其產(chǎn)生的磁場和磁動(dòng)勢的分布也是固不變的，因此其產(chǎn)生的磁場和磁動(dòng)勢的分布也是固定不

8、變的。定不變的。1、電樞磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布下圖為電刷在幾何中線上時(shí)電樞磁場的空間分布：下圖為電刷在幾何中線上時(shí)電樞磁場的空間分布：1、電樞磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布 由磁場分布圖可知，磁極中心線下的氣隙處電由磁場分布圖可知，磁極中心線下的氣隙處電樞磁動(dòng)勢為零，在幾何中性線處達(dá)到最大值。樞磁動(dòng)勢為零，在幾何中性線處達(dá)到最大值。如何計(jì)算電樞磁動(dòng)勢如何計(jì)算電樞磁動(dòng)勢Fax？ 計(jì)算電樞線負(fù)荷計(jì)算電樞線負(fù)荷A 計(jì)算經(jīng)過距原點(diǎn)計(jì)算經(jīng)過距原點(diǎn)x處的閉合回路磁動(dòng)勢處的閉合回路磁動(dòng)勢 磁動(dòng)勢方向規(guī)定磁動(dòng)勢方向規(guī)定 計(jì)算計(jì)算 Fax 計(jì)算每個(gè)氣隙段磁動(dòng)勢計(jì)算每個(gè)氣隙段磁動(dòng)勢1、電樞

9、磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布 計(jì)算電樞線負(fù)荷計(jì)算電樞線負(fù)荷A 當(dāng)當(dāng) ia（支路電流）一定時(shí)，（支路電流）一定時(shí)，A是常數(shù)。是常數(shù)。又稱電樞表面單位周長上的電流。又稱電樞表面單位周長上的電流。 pziDziAaaa2 計(jì)算經(jīng)過距原點(diǎn)計(jì)算經(jīng)過距原點(diǎn)x處的閉合回路磁動(dòng)勢處的閉合回路磁動(dòng)勢 根據(jù)安培環(huán)路定律，忽略鐵芯中的磁壓降進(jìn)根據(jù)安培環(huán)路定律，忽略鐵芯中的磁壓降進(jìn)行計(jì)算，行計(jì)算，注意注意 A 是常數(shù)，是常數(shù)，x是變量是變量。1、電樞磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布xALHHFeFe22xAH22 在一個(gè)極距范圍內(nèi)，距原點(diǎn)在一個(gè)極距范圍內(nèi)，距原點(diǎn)x處，每個(gè)氣隙處，每個(gè)氣隙段的電樞磁動(dòng)勢

10、為段的電樞磁動(dòng)勢為:AxAxFax)2(21 正磁動(dòng)勢方向從電樞到主極，負(fù)磁動(dòng)勢方正磁動(dòng)勢方向從電樞到主極，負(fù)磁動(dòng)勢方向從主極到電樞。向從主極到電樞。 每個(gè)氣隙段磁動(dòng)勢計(jì)算每個(gè)氣隙段磁動(dòng)勢計(jì)算 磁動(dòng)勢方向規(guī)定磁動(dòng)勢方向規(guī)定1、電樞磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布 計(jì)算計(jì)算Fax 電樞磁動(dòng)勢沿空間呈三角形分布（實(shí)際電樞電樞磁動(dòng)勢沿空間呈三角形分布（實(shí)際電樞有齒槽，呈階梯形波）在磁極中心線處為零，幾有齒槽，呈階梯形波）在磁極中心線處為零，幾何中心線處達(dá)最大值何中心線處達(dá)最大值Fa 。Fax=A xA為常數(shù)。為常數(shù)。x變化范圍是：變化范圍是：0 /2，- /20Fa= A /21、電樞磁動(dòng)勢的

11、空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布1、電樞磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布 電樞磁通密度的空間分布電樞磁通密度的空間分布axaxHB0AxFHaxaxAxHaxaxaxFAxB001、電樞磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布極間范圍內(nèi)：極間范圍內(nèi)：氣隙氣隙增大，增大，Bax削弱，呈下削弱，呈下凹形。凹形。極靴下：極靴下：氣隙均勻，氣隙均勻， 為常值，為常值，Bax隨隨Fax變變化線性變化?；€性變化。NS 大大 常值常值 大大常值Bax為馬鞍形分布為馬鞍形分布 大大1、電樞磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布 當(dāng)當(dāng)電刷不在幾何中性線電刷不在幾何中性線而在電樞表面移動(dòng)了一而在電樞表面移動(dòng)了

12、一段距離段距離b時(shí)，電樞表面電流分布的分界線也隨電刷時(shí)，電樞表面電流分布的分界線也隨電刷同時(shí)移動(dòng)，此時(shí)可將電樞磁動(dòng)勢分為兩個(gè)分量：同時(shí)移動(dòng)，此時(shí)可將電樞磁動(dòng)勢分為兩個(gè)分量：與主極軸線重合的與主極軸線重合的直軸磁勢直軸磁勢Fad和與主極軸線垂直和與主極軸線垂直的的交軸磁勢交軸磁勢Faq。1、電樞磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布交軸電樞磁動(dòng)勢：交軸電樞磁動(dòng)勢：)2(bAFaq直軸電樞磁動(dòng)勢：直軸電樞磁動(dòng)勢：bAFad1、電樞磁動(dòng)勢的空間分布、電樞磁動(dòng)勢的空間分布曲線曲線3 3 表示交軸分量表示交軸分量Faq 。曲線曲線1 1 表示電刷移動(dòng)表示電刷移動(dòng)b時(shí)電樞磁動(dòng)勢空間分布時(shí)電樞磁動(dòng)勢空間分布

13、曲線仍呈三角形波，整曲線仍呈三角形波，整個(gè)波形也隨電刷偏移個(gè)波形也隨電刷偏移b，曲線曲線1由曲線由曲線2和曲線和曲線3合成。合成。曲線曲線2 2 表示直軸分量表示直軸分量Fad 。x0213bNS fbFaFadFaq)2(b電刷不在幾何中性線時(shí)電刷不在幾何中性線時(shí)的電樞磁勢的電樞磁勢 。n2、發(fā)電機(jī)中的電樞反應(yīng)、發(fā)電機(jī)中的電樞反應(yīng) 若將電刷逆旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)，若將電刷逆旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)，則直軸電樞反應(yīng)是增磁的則直軸電樞反應(yīng)是增磁的 。 由右圖可知電刷順旋由右圖可知電刷順旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)b時(shí)，直軸時(shí)，直軸反應(yīng)磁勢反應(yīng)磁勢Fad的方向與電的方向與電樞磁動(dòng)勢樞磁動(dòng)勢Ff的方向相反，的方向相反，即直軸

14、電樞反應(yīng)是即直軸電樞反應(yīng)是去磁去磁的。的。1) )直軸電樞反應(yīng)直軸電樞反應(yīng)x0213bNS fbFaFadFaq)2(b電刷不在幾何中性線時(shí)電刷不在幾何中性線時(shí)的電樞磁勢的電樞磁勢 。n2、發(fā)電機(jī)中的電樞反應(yīng)、發(fā)電機(jī)中的電樞反應(yīng)2) )交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)NSBn123mm 右圖表示電刷在幾何中性線右圖表示電刷在幾何中性線處，只有交軸電樞反應(yīng)磁勢時(shí)處，只有交軸電樞反應(yīng)磁勢時(shí)氣隙磁場的分布圖。氣隙磁場的分布圖。 曲線曲線1 1為主極繞組單獨(dú)通電為主極繞組單獨(dú)通電時(shí)主極磁密分布曲線。時(shí)主極磁密分布曲線。曲線曲線2 2為電樞繞組單獨(dú)通電時(shí)電樞磁為電樞繞組單獨(dú)通電時(shí)電樞磁密分布曲線，兩者疊加得到密

15、分布曲線，兩者疊加得到曲曲線線3 3，即發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的合，即發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的合成磁密分布曲線。成磁密分布曲線。2、發(fā)電機(jī)中的電樞反應(yīng)、發(fā)電機(jī)中的電樞反應(yīng) 圖中圖中m為物理中性線，即磁為物理中性線，即磁密為零的地方，可以看出，電密為零的地方，可以看出，電樞反應(yīng)使得物理中性線偏離了樞反應(yīng)使得物理中性線偏離了幾何中性線。幾何中性線。 實(shí)際電機(jī)中，考慮磁路飽實(shí)際電機(jī)中，考慮磁路飽和，負(fù)載時(shí)鐵心磁阻增大，和，負(fù)載時(shí)鐵心磁阻增大，實(shí)際合成氣隙磁密分布曲線實(shí)際合成氣隙磁密分布曲線如圖如圖曲線曲線4 4所示，最高峰略所示，最高峰略微下降，即交軸電樞反應(yīng)起微下降，即交軸電樞反應(yīng)起去磁作用。去磁作用。NSBn1

16、23mm4電樞反應(yīng)總結(jié)電樞反應(yīng)總結(jié)電樞反應(yīng)：電樞反應(yīng)：電樞磁動(dòng)勢對(duì)主極勵(lì)磁磁動(dòng)勢建電樞磁動(dòng)勢對(duì)主極勵(lì)磁磁動(dòng)勢建立的氣隙磁場的影響。立的氣隙磁場的影響。具體表現(xiàn)具體表現(xiàn)（交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)）： 使氣隙磁場分布發(fā)生畸變；使氣隙磁場分布發(fā)生畸變； 使物理中性線偏移（空載時(shí)，電機(jī)物理中性線使物理中性線偏移（空載時(shí)，電機(jī)物理中性線與幾何中性線重合；負(fù)載時(shí)，物理中性線發(fā)生與幾何中性線重合；負(fù)載時(shí)，物理中性線發(fā)生偏移）；偏移）； 考慮磁路飽和呈去磁作用?？紤]磁路飽和呈去磁作用。8-4 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 本節(jié)介紹各種直流發(fā)電機(jī)的不同特性，均以本節(jié)介紹各種直流發(fā)電機(jī)的不同特性，均以

17、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n為常數(shù)進(jìn)行分析，通常有以下三種特性：為常數(shù)進(jìn)行分析，通常有以下三種特性：（1）n常數(shù)，常數(shù)，I常數(shù)，常數(shù)，Uf（If），負(fù)載特性。），負(fù)載特性。如果如果I0，這條特性稱為空載特性。，這條特性稱為空載特性。（2）n常數(shù)，常數(shù)，If常數(shù)，常數(shù)，Uf（I），外特性。），外特性。（3）n常數(shù)，常數(shù)，U常數(shù)，常數(shù)，Iff（I），調(diào)節(jié)特性。），調(diào)節(jié)特性。1）空載特性曲線）空載特性曲線 原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)，觀看速度表，使原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)，觀看速度表，使n=nN；刀；刀閘閘K1打開，使打開，使I=0，空載；通過，空載；通過K2加上勵(lì)磁電流加上勵(lì)磁電流If ，并由調(diào)節(jié)電阻并由調(diào)節(jié)電阻Rr使使If在較大范

18、圍內(nèi)變化。在較大范圍內(nèi)變化。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)Rr If 0U，使，使 U = E 0= CE 0nNRrRfVARLK1K21、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（空載特性）、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（空載特性） 測取他勵(lì)發(fā)電機(jī)空載特測取他勵(lì)發(fā)電機(jī)空載特性曲線的試驗(yàn)線路如右圖性曲線的試驗(yàn)線路如右圖所示。所示。 RrIf U0 = 1.3UN Rr If U0 If = 0 -IfU0 = -1.3UN -IfIf = 0 IfU0 = 1.3UN01 2345UIf1.3UN-1.3UN空載實(shí)驗(yàn)步驟：空載實(shí)驗(yàn)步驟：1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（空載特性）、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（空載特性） 從空載特性可以判斷該電機(jī)磁路的飽和程度。從空載特性可以判

19、斷該電機(jī)磁路的飽和程度?？v坐標(biāo)縱坐標(biāo)U=CenN換為換為=U/CenN橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)If換為換為zIf空載特性測取目的：空載特性測取目的： 空載特性曲線的縱橫坐標(biāo)換個(gè)空載特性曲線的縱橫坐標(biāo)換個(gè)比例常數(shù)就是電機(jī)的磁化曲線。比例常數(shù)就是電機(jī)的磁化曲線。膝點(diǎn)If0UNU 一般設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，使額定電壓工作點(diǎn)位于空載一般設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，使額定電壓工作點(diǎn)位于空載特性曲線開始彎曲的膝點(diǎn)附近。特性曲線開始彎曲的膝點(diǎn)附近。1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（空載特性）、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（空載特性）1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（空載特性）、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（空載特性）If250230If0If02.8A2.5AU0 通過空載特性分析電樞反應(yīng)通過空載特

20、性分析電樞反應(yīng)例如例如: : 空載電壓空載電壓 U0 = 230V 查空載特性查空載特性 If = 2.5A 負(fù)載電壓：負(fù)載電壓： U = 230V 當(dāng)當(dāng) I = 43A，Ra= 0.4， 2Ub = 2V時(shí)，時(shí)， E = U + Ia Ra +2Ub = 230 + 43 0.4 + 2 = 250V If0- If0 = 2.8 - 2.5 = 0.3 (A)1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（空載特性）、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（空載特性） 將電樞反應(yīng)去磁作用折算成等效勵(lì)磁電流：將電樞反應(yīng)去磁作用折算成等效勵(lì)磁電流： Ifaq= Faqd/z = If0- If0 = 0.3 (A) 上式求出電樞反應(yīng)的等效勵(lì)磁電

21、流。上式求出電樞反應(yīng)的等效勵(lì)磁電流。 換句話說，要想在負(fù)載時(shí)保持空載同樣的電壓換句話說，要想在負(fù)載時(shí)保持空載同樣的電壓230V，勵(lì)磁電流要增大，勵(lì)磁電流要增大0.3A，產(chǎn)生，產(chǎn)生一方面去平一方面去平衡電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)，一方面使感應(yīng)電動(dòng)勢增衡電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)，一方面使感應(yīng)電動(dòng)勢增大，以彌補(bǔ)因大，以彌補(bǔ)因IaRa的增大使電樞電壓減小。的增大使電樞電壓減小。2）外特性曲線）外特性曲線 刀閘刀閘K1合上，保持合上，保持n=nN，調(diào)節(jié)電阻，調(diào)節(jié)電阻Rr使得當(dāng)負(fù)載使得當(dāng)負(fù)載電流電流I=IN 時(shí)，端電壓時(shí)，端電壓U=UN，此時(shí)，此時(shí)If=IfN。保持。保持IfN不不變，調(diào)節(jié)電阻變，調(diào)節(jié)電阻RL使負(fù)載電流

22、使負(fù)載電流I由零變到額定值，測由零變到額定值，測取外特性曲線取外特性曲線。1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（外特性）、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（外特性） 測取他勵(lì)發(fā)電機(jī)外特測取他勵(lì)發(fā)電機(jī)外特性曲線的試驗(yàn)線路如右性曲線的試驗(yàn)線路如右圖所示。圖所示。RrRfVARLK1A1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（外特性）、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（外特性） 外特性下降的原因：外特性下降的原因：U0U0UNICIN IIaRa I電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)使電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)使E 外特性曲線如右圖，曲線隨外特性曲線如右圖，曲線隨負(fù)載電流負(fù)載電流I的增大而下降。的增大而下降。根據(jù)：根據(jù)：aaeaaaRInCRIEU 1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（外特性）他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（外特

23、性）測外特性目的：測外特性目的： 外特性的軟硬通常由電壓調(diào)整率來表示，該值外特性的軟硬通常由電壓調(diào)整率來表示，該值可通過外特性算出：可通過外特性算出： 式中式中U0是空載時(shí)的端電壓，一般他勵(lì)直流發(fā)是空載時(shí)的端電壓，一般他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電壓變化率約為電機(jī)的電壓變化率約為510%。%1000NNUUUU 可看出隨著可看出隨著I變化變化U的變化規(guī)律。下降不大的特的變化規(guī)律。下降不大的特性稱硬特性，若曲線太陡，性稱硬特性，若曲線太陡， 則電機(jī)發(fā)電質(zhì)量不好。則電機(jī)發(fā)電質(zhì)量不好。1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（短路電流）他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（短路電流）3）短路電流）短路電流因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篒a=(E-U)/Ra短路電流：短路電

24、流：Ia=E/Ra，電機(jī)會(huì)被燒壞。，電機(jī)會(huì)被燒壞。 當(dāng)當(dāng)U=0時(shí)，他勵(lì)發(fā)電機(jī)短路時(shí)，他勵(lì)發(fā)電機(jī)短路電流很大，是額定值的電流很大，是額定值的30倍倍。 所以發(fā)電機(jī)必須安裝過電流保護(hù)裝置，當(dāng)負(fù)所以發(fā)電機(jī)必須安裝過電流保護(hù)裝置，當(dāng)負(fù)載電流超過允許值時(shí)，保護(hù)裝置立即快速地切斷載電流超過允許值時(shí)，保護(hù)裝置立即快速地切斷電路，以保護(hù)電機(jī)。電路，以保護(hù)電機(jī)。UI01、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（調(diào)節(jié)特性）他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（調(diào)節(jié)特性）4）調(diào)節(jié)特性）調(diào)節(jié)特性 要保持端電壓不變，必須增加勵(lì)磁電流，以補(bǔ)要保持端電壓不變，必須增加勵(lì)磁電流，以補(bǔ)償電樞反應(yīng)的去磁作用和電樞回路總電阻壓降的償電樞反應(yīng)的去磁作用和電樞回路總電阻壓降的增大

25、。增大。n=nN，U=UN ， If=f(I)當(dāng)當(dāng) RLI， U = CEnN IaRa ，U 將減小。將減小。IfIf0IfN0IINCRLRrRfAAV調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) Rr IfU即即 RLIU1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（效率曲線）他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（效率曲線）5）效率曲線）效率曲線%100)1 (%100)1 (%100)1 (21aNaaamFefaNCuamFefIURIppppIUpppppPpamFefpppp 其中，其中， 為不變損耗，為不變損耗，aaCuRIp2為可變損耗。為可變損耗。I 負(fù)載電流變化時(shí)，效率也隨之負(fù)載電流變化時(shí)，效率也隨之改變，直流發(fā)電機(jī)的效率曲線如改變，直流發(fā)電機(jī)的效率曲線

26、如右圖。右圖。1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（效率曲線）他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（效率曲線）0adId令令 可得：可得：CuaaamFefpRIpppp2 與與Ia之間存在二次關(guān)系，之間存在二次關(guān)系， 效率曲線存在一個(gè)效率曲線存在一個(gè)最大值。最大值。 即當(dāng)發(fā)電機(jī)在某負(fù)載下不變損耗等于可變損耗即當(dāng)發(fā)電機(jī)在某負(fù)載下不變損耗等于可變損耗時(shí)，此時(shí)效率最高。時(shí)，此時(shí)效率最高。 一般直流發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)在一般直流發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)在3/43/4額定負(fù)載左右效率額定負(fù)載左右效率最大。最大。1）并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)）并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)2、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（自勵(lì)）、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（自勵(lì)） 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的并勵(lì)發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)特點(diǎn)是：不提供勵(lì)磁電源，由電是

27、：不提供勵(lì)磁電源，由電樞電壓提供勵(lì)磁電源。樞電壓提供勵(lì)磁電源。 但是產(chǎn)生電樞電動(dòng)勢（但是產(chǎn)生電樞電動(dòng)勢（ U0=CenN）以存在勵(lì)）以存在勵(lì)磁電流為條件。磁電流為條件。怎樣自勵(lì)？怎樣自勵(lì)？If 取決取決 U0= CenN取決取決 開關(guān)開關(guān) K 斷開，原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速斷開，原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速nN空載運(yùn)行，此時(shí)電樞電壓沒有自勵(lì)起來?？蛰d運(yùn)行，此時(shí)電樞電壓沒有自勵(lì)起來。直流發(fā)電機(jī)：直流發(fā)電機(jī)：E = U + IaRa空載時(shí)：空載時(shí)：I=0，n=nN空載特性曲線空載特性曲線U = E0 = CEnNE0= If (Rf + Rr) + Lf (dif / dt )RrARfAV+-KIfE0RL勵(lì)磁回路的電阻特性曲線：勵(lì)磁回路的電阻特性曲線：Uf=If (Rf + Rr)2、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（自勵(lì)）、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（自勵(lì)）2、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（自勵(lì)）、并