电机拖动第四章(直流发电机)

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,*,电机与拖动,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。,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 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,N,S,R,L,T,1,T,em,T,0,n,E,a,+,-,U,I,a,C,e,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,、,T,em,增大，必须加大外力矩,T,1,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,T,0,。转矩平衡方程：,T,1,=T,0,。,2,、当发电机负载运行时，其转子的阻（制动）转矩有,T,0,和电磁转矩,T,em,。,转矩平衡方程为：,T,1,=T,0,+T,em,发电机必须有外力矩,T,1,，,才能维持正常运转。,上,下,N,S,T,1,T,em,T,0,n,+,-,U,I,a,T,1,其中：,三、功率平衡方程,R,L,1,、机械功率平衡方程,摩擦损耗,铁损耗,附加损耗,上,下,N,S,T,1,T,em,T,0,n,E,a,+,-,U,I,a,其中：,2,、电功率平衡方程,P,2,：输出功率,p,cu,：电枢铜耗,上,下,N,S,R,L,T,1,T,em,T,0,n,E,a,+,-,U,I,a,外力矩为了克服制动转矩（电磁和空载转矩）提供机械力矩（功率）；它部分转换成了电磁功率传给了电枢。,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,E,a,I,a,电磁功率：,P,em,=E,a,I,a,=T,em,上,下,N,S,R,L,T,1,T,em,T,0,n,E,a,+,-,U,I,a,4,、功率分配,5,、效率,6,、功率流程,P,1,p,0,p,cu,P,em,P,2,上,下,N,S,R,L,T,1,T,em,T,0,n,E,a,+,-,U,I,a,直流发电机基本方程小结,N,S,R,L,T,1,T,em,T,0,n,E,a,I,a,+,-,U,P,cu,P,2,P,em,电势：,E,a,=I,a,R,a,+U,转矩：,T,1,=T,0,+T,em,功率：,P,1,=p,0,+p,cu,+P,2,上,下,I,a,P,1,P,0,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）、,I,f,（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(I,f,),，,I,a,=0,，,n,N,=C,外特性：,U=f(I,a,),，,I,f,=C,，,n,N,=C,调节特性：,I,f,=f(I,a,),，,U=C,，,n,N,=C,上,下,一、空载特性,U=f(I,f,),U,0,U,f,E,a,当,n=n,N,且,I,a,=0,时，,U,与,I,f,关系也等于,E,a,与,I,f,关系，即,E,a,=f(I,f,),E,a,，,E,a,=f(I,f,),曲线与电机磁化曲线,=f(I,f,),相似,E,a,=f(I,f,),曲线也有磁滞现象,注意：空载实验时，,I,f,只能单方向调节。,上,下,E,a,I,f,0,二、外特性,U=f(I,a,),当,I,f,=I,fN,，,n=n,N,时，,U,与,I,a,的关系,U,U,f,E,a,R,L,I,a,曲线下降原因：,U,=,E,a,-I,a,R,a,1,、电枢反应去磁，使,E,a,减小。,2,、内阻,R,a,有压降。,(,主要,),电压变化大小用,U,表示，称为电压变化率,U=,U,0,-U,N,U,N,100%,他励,U=,（,510,）,%,上,下,U,I,a,I,N,U,0,U,N,0,三、调节特性,I,f,=f(I,a,),当,n=n,N,U=C,时，,I,f,与,I,a,关系,U,U,f,E,a,R,L,I,a,R,r,I,f,I,a,I,f,I,f0,0,上,下,第三节 并 励 发 电 机,U,U,f,E,a,I,a,R,r,I,f,I,L,并发电机：,I,a,=I,L,+I,f,U,f,=U,一、空载电压建立的物理过程,有剩磁,r,电机转,E,a,I,f,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,U,0,=f(I,f,),和励磁,回路电阻线,U,0,=U,f,=I,f,R,f,总,。,U,0,U,f,E,a,I,a,R,r,I,f,I,L,U,0,I,f,E,r,0,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，,R,f,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，,U,0,不稳定，此状态叫,临界状态。此时,R,f,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,U,0,I,f,E,r,0,n1,n2,上,下,三、外特性,U=f(I),当,R,f,总,=C,，,n=n,N,时，,U,与,I,关系,U,U,f,E,a,I,a,R,r,I,f,I,R,L,U,I,I,N,U,0,并励,U=,（,2030,）,%,他励,U=,（,510,）,%,1,、,U,下降原因,1,）,R,a,压降,2,）电枢反应去磁,3,）,U=U,f,Ea U,上,下,U,U,f,E,a,I,a,R,r,I,f,I,R,L,U,I,I,N,U,0,并励,U=,（,2030,）,%,他励,U=,（,510,）,%,2,、拐弯原因,当,R,L,较大时，,I,小,Ea,基本不变,I=,（,E,a,-I,a,R,a,）,/R,L,R,L,小时，,U=U,f,Ea,I=,（,E,a,-I,a,R,a,）,/R,L,上,下,当,R,L,=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，绕组内部是否有环流出现？刷间电势大小是否会改变？电枢电流大小是否受到影响？,2,、如何改变直流发电机电枢电势的大小的极性？,3,、并励直流发电机能自励的基本条件是什么？,上,