项目12直流发电机的运行特性.ppt

直流发电机的运行特性,一、能力目标二、仪器与设备三、项目要求（一）掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。1.测试空载特性保持n=nN使IL=0，测取U0=f（If）。,直流发电机的运行特性,按图12-1接线。图中直流发电机G其额定值PN100W，UN200V，IN0.5A，nN1600r/min。校正直流测功机MG作为G的原动机（按他励电动机接线）。MG、G及TG由联轴器直接连接。Rf1选用1800变阻器，Rf2选用900变阻器，并采用分压器接法。R1选用180变阻器。R2为发电机的负载电阻。直流电流表、电压表选择合适的量程。（1）把发电机G的负载开关Q打开，接通励磁电源开关，将Rf2调至使G励磁电压最小的位置。,直流发电机的运行特性,直流发电机的运行特性,（2）使MG电枢串联起动电阻R1阻值最大，Rf1阻值最小。仍先接通励磁电源开关，在观察到MG的励磁电流为最大的条件下，再接通电枢电源开关，起动直流电动机MG，其旋转方向应符合正向旋转的要求。（3）电动机MG起动正常运转后，将MG电枢串联电阻R1调至最小值，将MG的电枢电源电压调为220V，调节电动机磁场调节电阻Rf1，使发电机转速达额定值，并在以后整个试验过程中始终保持此额定转速不变。,直流发电机的运行特性,（4）调节发电机励磁分压电阻Rf2，使发电机空载电压达U01.2UN为止。（5）在保持n=nN1600r/min条件下，从U01.2UN开始，单方向调节分压器电阻Rf2使发电机励磁电流逐渐减小，每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流If，直至If0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。（6）测取数据时U0UN和If0两点必测，并在U0UN附近测点应较密。（7）共测取78组数据，记录。,直流发电机的运行特性,2测试他励发电机外特性U=f（IL）。保持n=nN使If=IfN（1）把发电机负载电阻R2调到最大值，合上负载开关S。（2）同时调节电动机的励磁调节电阻Rf1，发电机的分压电阻Rf2和负载电阻R2使发电机的ILIN，UUN，n=nN，该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流IfN，记录该组数据。（3）在保持n=nN和IfIfN不变的条件下，逐渐增加负载电阻R2，即减小发电机负载电流IL，从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U和电流IL，直到空载（断开开关Q，此时IL=0），共取6-7组数据，记录。,直流发电机的运行特性,（二）掌握并励发电机建立稳定电压的条件1观察自励过程（1）使电机MG停机，这时必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大植，励磁回路串联的电阻调回到最小值。给下次起动作好准备。在断电的条件下将发电机G的励磁方式从他励改为并励，接线如图12-2所示。将发电机励磁回路断凯。打开开关Q。,直流发电机的运行特性,（2）启动电动机，这时须将励磁回路串联的电阻Rf1调至最小，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同时必须将电枢串联起动电阻R1调至最大，然后方可接通电枢电源。使电动机正常启动。启动后，将启动电阻调至零。再调节电动机的转速，使发电机的转速n=nN，用直流电压表测量发电机是否有剩磁电压，若无剩磁电压，可将并励绕组改接成他励方式进行充磁。（3）将发电机励磁回路接好，并将Rf2调至最小，合上开关Q，观察发电机电枢两端的电压，若电压逐渐上升，说明满足自励条件。如果不能自励建压，将励磁回路的两个端头对调联接即可。,直流发电机的运行特性,直流发电机的运行特性,（4）逐渐增大发电机励磁回路励磁电阻Rf2阻值，直至电压不能建立，此时的电阻即为临界电阻（临界电阻等于励磁绕组本身阻值加上励磁回路外串电阻Rf2的阻值）。2测试外特性保持n=nN使Rf2=常数，测取U=f（IL）。（1）按图12-2接线。调节负载电阻R2到最大,合上负载开关Q。,直流发电机的运行特性,（2）调节电动机的励磁调节电阻Rf1、发电机的励磁调节电阻Rf2和负载电阻R2，使发电机的转速、输出电压和电流三者均达额定值，即n=nN，U=UN，IL=IN。（3）保持此时Rf2的值和n=nN不变，逐渐减小负载，直至IL=0，从额定到空载运行范围内每次测取发电机的电压U和电流IL。（4）共取6-7组数据,记录。,直流发电机的运行特性,（三）数据分析1由空载实验数据，作出空载特性曲线。2由外特性数据，在同一坐标纸上绘出他励、并励两条特性曲线。3分别计算出两种励磁方式的电压变化率：,直流发电机的运行特性,四、直流发电机的运行特性分析将直流电机励磁绕组通入直流励磁电流建立主磁场，由原动机拖动电枢旋转，电枢导体切割主磁场产生感应电势，通过换向器和电刷向负载输送直流电能，这就是直流电动机的逆运行发电机运行。直流发电机的运行特性包括空载特性和外特性。,直流发电机的运行特性,1空载特性空载特性是指发电机在额定转速时，输出电流为零的情况下，发出的端电压U与励磁电流If之间的关系曲线，即当nnN时，Uf(IF)之间的关系曲线。根据公式Ea=Cen，当转速n=nN时，Ea，空载时，U0=E0，所以，U0。主磁通与励磁磁动势的关系曲线=f（F）称为电机的磁化曲线，而励磁磁动势F正比于励磁电流If。综上分析，空载特性曲线与电机的磁化曲线相似。,直流发电机的运行特性,他励直流发电机的空载特性曲线可用试验的方法求得。试验线路如图12-1所示。试验时，当励磁电流If=0时，空载电压并不等于零，此电压称为剩磁电压，其大小约为额定电压的（25）；然后改变励磁电流的方向，逐步增大励磁电流，使空载电压由剩磁电压减小到零，再继续增大励磁电流，则空载电压逐步升高，但极性相反，直到U。1.2UN之后，再逐步减小励磁电流，直到励磁电流为零。在调节励磁电流的过程中，记录若干组空载电压和对应的励磁电流，即可绘出空载特性曲线U=f（If），如图12-3所示。对于其他励磁方式的直流发电机，它们的空载特性曲线与他励直流发电机的空载特性曲线相似。但当转速不同时，曲线将随转速的改变而成正比地上升或下降。,直流发电机的运行特性,直流发电机的运行特性,2并励发电机自动建立稳定电压的条件并励发电机是指励磁绕组与电枢绕组并联的发电机。（1）并励发电机的主磁极要有剩磁。（2）励磁电流产生的磁场方向必须与剩磁方向一致。励磁电流产生的磁通有可能与剩磁磁场方向一致，也可能相反。如果励磁磁通与剩磁磁通方向相反，则削弱了剩磁，发电机的电压便不能建立；如果方向相同，则加强了原来的磁场，就有可能使电枢绕组产生更大的电动势并产生更大的励磁电流和磁场，直至建立稳定的电枢端电压。要满足这一点，必须保证励磁绕组和电枢绕组的正确连接，同时电枢必须按规定的方向旋转。,直流发电机的运行特性,（3）励磁回路的电阻必须小于临界电阻。并励发电机的电动势建立还与励磁电路的电阻Rf的大小有关。如果励磁回路的电阻Rf太大，增加的励磁电流很少，励磁磁场增加也很小，几乎等于零，就不能建立起稳定的电压。,直流发电机的运行特性,2外特性发电机的外特性指是当，n=nN、If=IfN时，U与I的关系曲线，即U=f（I）。负载增加时，电枢反应的去磁作用使电枢电动势Ea略有减小，而电枢回路的电压降IaRa有所增加，根据发电机的电动势平衡方程式U=Ea-IaRa可知，端电压U略有下降，如图12-4所示为他励发电机的外特性曲线。,直流发电机的运行特性,发电机端电压随负载变化的程度用额定电压调整率UN来表示。直流发电机的额定电压调整率是指，当n=nN、If=IfN时，发电机从额定负载过渡到空载时，端电压升高的数值与额定电压的百分比，即一般他励发电机的UN约为（510）UN，可以认为它是恒压电源。,直流发电机的运行特性,并励发电机的电压变化率U一般在（1520），从供电质量来讲，希望U尽量小。并励发电机输出电压随负载电流增大而降低的原因有以下三方面：当负载电流增大时，电枢回路的电压降IaRa增大，使输出电压降低；电枢电流增大，电枢反应加剧，主极磁场削弱，使电动势Ea下降，当电流I最大时，U=Uer出现拐点，I开始下降；由于上面的两个原因使端电压下降，从而造成励磁电流减少，结果使端电压再次下降。,直流发电机的运行特性,并励发电机输出短路时，因为端电压为零，励磁电流也为0，剩磁发出的电动势很少，使短路电流不会很大，发电机不会因短路电流而损坏，这是并励发电机的优点。其外特性如图10-5所示。如在并励发电机的主磁极上再套上一个励磁绕组，并把这个绕组与电枢绕组串联，如图12-6所示就构成一台复励发电机。如果电枢绕组串联的励磁绕组则称为串励绕组，由于串励绕组通过的电流大因此它的匝数少、导线粗。串励绕组产生的磁场如与并励绕组产生的磁场方向相同，则称积复励发电机。直流发电机应用最广泛的是积复励发电机。复励发电机的两个励磁绕组产生的磁通方向相反时，称为差复励电机。复励发电机并励绕组的作用与并励发电机完全相同，使发电机建立电压。,直流发电机的运行特性,