《CH直流发电机》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二十二章,直流发电机,1,第一节 他励直流发电机的运行特性,第二节 并励直流发电机的运行特性,第三节 复励直流发电机的运行特性,本章主要内容,2,直流发电机的四个基本物理量：,U,、,I,、,I,f,、,n,。,运行特性：,（,n,由原动机拖动，保持不变），运行特性指在,U,、,I,、,I,f,之间，保证其中一个量不变，另外两个物理量之间的函数关系。,空载特性：,n,常数，,I,常数，,U,f,（,I,f,）,；,外特性：,n,常数，,I,f,常数，,U,f,（,I,）,；,调节特性：,n,常数，,U,常数，,I,f,f,（,I,）,。,第一节 他励直流发电机的运行特性,3,他励直流发电机的运行特性,一,.,空载特性,定义：原动机,n,=,n,N,，输出端开路，负载电流,I,=0,（,I,a,=0,）时，电枢端电压与励磁电流之间的关系，即：,U,0,=,E,0,=,(,I,f,),。,因为,U,0,，,I,f,F,f,，故本质上也就是发电机的磁化曲线。,4,试验过程：,使原动机保持,n,=,n,N,，调节励磁电阻,r,j,，使,I,f,单调增加，直到,U,0,约为（,1.11.3,）,U,N,为止，然后使,I,f,逐步单调减小到零，,记录,7,9,组下降分支数,据,I,f,和,U,0,，即可作出空载,特性曲线。,他励直流发电机的运行特性,5,图,22-2,他励发电机空载曲线,他励直流发电机的运行特性,6,I,f,减小到零时，发电机有一个不大的电压，即,剩磁电压,U,r,。数值约为额定电压的,2%,4%,。把曲线延长，交横坐标于,O,点，并将纵轴左移，得到使用的空载特性曲线，左移大小为对应剩磁的励磁电流。,实验时一定要单向改变励磁回路电阻测数据，在数据中应包含额定点，线性部分数据可稀疏一些，非线性部分数据需密集一些，这样得到的曲线较准确。,他励直流发电机的运行特性,7,励磁电流相同时，,E,a,n,，即空载特性曲线与转速有关，对于不同给定转速，曲线与转速成正比地上、下移动，实验时一定要保持额定转速。,空载特性曲线是电机最基本的特性曲线，既是电机设计制造情况的综合反应，也可利用它来求电机其它特性，用途较广。,无论是何种励磁方式的直流发电机，其空载特性均由他励接线方式测定。,他励直流发电机的运行特性,8,定义：指原动机,n,=,n,N,，,I,f,=,I,fN,时，电枢端电压与负载电流之间的关系，即：,U,=,(,I,),。,外特性,9,分析,1,）负载,，电枢电流,，电枢回路电阻压降,，则端电压,；,2),电枢电流,，电枢反应的去磁作用,，端电压进一步,。,外特性,10,发电机端电压随负载的变化程度用电压变化率（或称电压调整率）反应。,电压变化率：,指发电机从额定负载（,U,=,U,N,，,I,=,I,N,）过渡到空载（,U,=,U,0,，,I,=0,）时，电压升高的数值与额定电压的百分比，即：,通常他励直流发电机的电压变化率,u,%,约为（,510,）,%,。,外特性,11,他励发电机在额定励磁下短路，短路电流,I,k,=U,0,/R,a,，由于,Ra,很小，短路电流大，可为额定电流的,20-30,倍，故,他励发电机不允许在额定励磁下发生持续短路,。,外特性,12,定义：,指原动机,n,=,n,N,，保持,U,=,U,N,时，励磁电流与负载电流之间的关系，即,I,f,=,(,I,),。,调整特性,图,22-4,他励发电机的调整特性,结论：,负载电流变化时，若保持端电压不变，必须改变励磁电流，补偿电枢反应及电枢回路电阻压降对输出端电压的影响。,13,第二节 并励直流发电机的运行特性,他励直流发电机运行特性好，但励磁回路需单独直流电源供电，若实际应用中没有条件，可采用并励，并励发电机应用较多。,与他励发电机相比，其运行特点主要在,自励过程（即建压过程）,和,外特性,两方面。,14,图,22-5,并励直流发电机试验接线图,15,一、建压过程与建压条件,励磁回路的伏安特性为,R,f,=,U,f,/,I,f,，也称磁场电阻线，显然励磁回路电阻值增大，磁场电阻线斜率增大。,发电机自励过程中，,U,0,与,I,f,的关系依然为发电机的空载特性。,并励直流发电机的运行特性,16,发电机在原动机带动下以恒定,n,N,运转，有剩磁时，电枢绕组切割剩磁，产生,E,r,（约为,25%,U,N,），在电枢两端建立剩磁电压,U,r,，在,U,r,作用下，产生不大的励磁电流,I,f1,（,I,f1,=,U,r,/,R,f,）。,一、建压过程与建压条件,并励直流发电机的运行特性,17,此励磁电流通过励磁绕组产生磁场，磁场方向如果与剩磁方向一致，主磁通得以加强，电枢端电压提高到,U,1,，升高的端电压加在励磁回路，使励磁电流增大到,I,f2,，主磁通更加强。,一、建压过程与建压条件,并励直流发电机的运行特性,18,如此反复，最终增加到两曲线的交点,A,即为建立的电压稳定点，建压过程结束。,一、建压过程与建压条件,并励直流发电机的运行特性,19,E,a,0,I,f,E,f,空载特性,励磁电阻线,临界电阻线,（,1,）发电机必须有剩磁,(2,）电枢在剩磁场内旋转,(,剩磁电势），,F,f,与剩磁同向，则磁场加强，,逐渐建立端电压,;,F,f,与剩磁反向，使磁场削弱，无法建立电压。,A,并励直流发电机的运行特性,20,大小与电机转速有关，当转速下降时，空载特性下降，,E,a,0,I,f,E,f,空载特性,励磁电阻线,临界电阻线,（,3,）空载时有,与 间既要满足空载特性，又要满足线性条件 （励磁回路的伏安特性），设两曲线交点为,A,，则,A,为自励发电机稳定空载运行点；若两者无交点，则无法建立稳定电压,A,临界情况为励磁电阻线与空载特性曲线相切，此时其电阻为 （临界电阻）,并励直流发电机的运行特性,21,（,1,）电机的主磁路有剩磁。,（,3,）励磁回路的总电阻小于该转速下的临界电阻。,（,2,）并联在电枢绕组两端的励磁绕组极性要正确，即所建立的励磁磁势要和剩磁方向相同。,并励直流发电机的运行特性,22,实际应用中，发电机自励而电压未能建立时，应先减小励磁回路外串电阻；若电压还不能建立，改变励磁绕组与电枢绕组连接极性；若电压仍不能建立，则应考虑可能没有剩磁，充磁后，再进行自励发电。,建压条件,并励直流发电机的运行特性,23,并励直流发电机的空载特性,并励直流发电机空载电枢电流等于励磁电流，只占额定电流的,(1,3)%,。,因为,I,f,（,1,3,）,I,N,，所以忽略电枢反应和电阻压降，可认为,U,0,E,a,，这样,并励直流发电机的空载路特性曲线就和他直流发电机的相同,。,并励直流发电机的运行特性,24,并励直流发电机的外特性,定义：,指原动机转速,n,=,n,N,，,R,f,=,常数时，电枢端电压与负载电流之间的关系，即,U,=,(,I,),。,保持转速恒定，调节励磁电阻,r,j,，完成建压过程，逐步减小负载电阻，记录端电压和负载电流的几组值，即可得到外特性曲线。,并励直流发电机的运行特性,25,并励直流发电机的外特性,并励直流发电机的运行特性,U,I,U,N,I,N,0,U,0,他励,并励,26,（,1,）负载增大时，与他励相比，电压较低（下降较快）。,（,2,）拐弯现象。,（,3,）出现稳态短路时，短路电流不大。,U,I,U,N,I,N,0,U,0,他励,并励,外特性的特点,并励直流发电机的运行特性,27,(1),电压下降快,他励：,U,=,E,-,IR,a,，,当,I,，,电枢反应去磁使,E,，,IR,a,U,并励：,U,=,E,-,IR,a,，,当,I,，,电枢反应去磁使,E,，,(2),拐弯,I,=,U,/,R,L,，,负载电阻,R,L,减小，负载电流增大,，端电压下降到一定值时，磁路处于低饱和状态，此时若进一步,，,U,比,R,L,下降更快,使得,I,减少，拐弯处,（,3,）发电机稳态短路,U=0,I,仅由剩磁产生，故而稳态短路电流不大。,外特性特点原因分析,28,第三节 复励直流发电机的运行特性,复励发电机有并励绕组和串励绕组，若串励磁动势与并励磁动势方向相同，称为,积复励,。,积复励发电机中，,并励绕组起主要作用,，保证空载时产生额定电压，串励绕组作用是随负载电流的增加而增磁，补偿了并励绕组的去磁作用。,所以复励发电机能在一定范围内自动调整端电压的变化。,若保证额定负载时端电压为额定值，称为,平复励,；若串励绕组过度补偿，使额定负载时端电压高于额定电压，称为,过复励,，反之，称为,欠复励,。,29,图,22-8,复励发电机接线图 图,22-9,复励发电机的外特性,30,积复励发电机应用很广，因可灵活调整并励和串励磁场，从而设计出所需要的外特性。一般希望随负载变化发电机端电压稳定，这一点只有复励发电机能达到。,对串励发电机，因励磁磁势直接随负载变化，端电压极不稳定，故不采用。,复励直流发电机的运行特性,31,本章内容结束,THANKS,32,