船舶直流电机.ppt

* 第五章 直流电机 §5-1 直流电机的构造及励磁方式 §5-2 直流电机的基本工作原理 §5-3 直流发电机 §5-4 直流电动机 内容简介 本章主要内容包括：直流电机的结构特点、工作原理和直流发电机、直流电动机的基本运行特性等。 §5-1 直流电机的构造及励磁方式 一、构造 二、主要铭牌数据 1.额定容量（KW）:是指额定状态下, 发电机输出的电功率Pn=UnIn, 或电动机轴上输出的机械功率Pn=UnIn?n; 2.额定电压（V） ：端电压Un; 3.额定电流（A） ：发电机输出的或电动机输入的额定电流In; 4.额定转速nN ：额定状态下的转速; 此外, 还有绝缘等级和温升、工作制和使用条件等 。 5.励磁方式及额定励磁电流If(A); 根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的 直流电机又可细分为： 他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。 并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。 串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。 复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在 同一电源上。 M 他励 Uf If Ia U M 并励 U If M 串励 U M 复励 U §5-2 直流电机的基本工作原理 一、工作原理 直流电源 电刷 换向器 线圈 a.电动机 电动机的电磁转矩是驱动转矩. 在旋转的过程中, 电枢线圈也切割磁场而产生电动势, 该电动势的方向总是与电流方向相反, 故称为反电动势. b.发电机 电枢绕组在原动机的拖动下逆时针方向旋转 发电机的电动势为电源电动势。电枢中有电流以后, 电流与磁场相作用产生电磁转矩。 方向与转动方向相反, 故称反转矩 。 电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转 动起来。通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生 感应电动势（用E表示）。 二、恒定的电动势和电磁转矩 F F U + – N S 电刷 换向片 I I E E KE:与电机结构有关的常数称为电势常数 KT:与电机结构有关的常数, 称为转矩常数 E=BLV B--- Φ n----V T=F*D/2=IBL*D/2 B--- Φ 位置不正确，产生增磁性电枢反应 电刷在“几何中心线”上 三.电刷的正确位置 电刷的位置正确与否, 将影响到正负电刷间的电动势E, 从而影响到发电机的电压和电动机的转速; 同时电刷的位置也影响到电刷下的火花。 确定电刷正确位置的原则是: 使正负电刷间能获得最大电动势。 位置不正确，产生去磁性电枢反应 §5-3 直流发电机 因为E=KeΦn, 而Φ与If之间为磁化曲线关系, 所以空载特性曲线与磁化曲线相似。 一. 空载特性 剩磁电压Er：励磁电流等于零时的开路电压, 约为额定电压的2~5％。 当发电机空载(I=0)及保持额定转速不变时, 电枢电动势(或空载电压U0)与励磁电流If之间的关系E=f(If)。 E Er 0 If a.他励发电机 b.并励发电机 c.复励发电机 励磁电流方式 二 .自励发电机的起压 自励发电机靠剩磁建立电压。非线性的空载特性曲线(E=f(If))与线性的场阻线(Rf=E/If)的交点即为自励的稳定电压。 电路暂态过程的电压平衡方程 在稳定交点之前, dIf/dt0, 励磁电流If一直增加 。 自励发电机的自励起压过程 E E = IfRf E = f（If） Er 0 If α 在稳定交点处, E-IfRf=0和dIf/dt=0, If和E都不再变化 。 3.励磁电路的电阻要适当。 自励发电机的自励起压条件: 1.发电机要有剩磁； 2.励磁电流磁场与剩磁场方向相同； 三.外特性 在保持并励总电阻和额定转速不变的条件下, 发电机的有载端电压与负载电流之间的关系U=f(I)。 直流发电机电枢电路的电压平衡方程为 a.他励发电机 电枢电流Ia等于负载电流I b.并励发电机 电枢电流 只有电枢电阻引起端电压的微小变化 电枢电阻引起端电压的下降将进一步引起并励电流及感应电动势的减小, 电动势的减小, 又使电压进一步下降 c.复励发电机 电枢电流 复励发电机主磁极上的串励绕组的励磁电流可以是负载电流(短复励)或电枢电流(长复励), 复励发电机又分为积复励发电机和差复励发电机。 串励与并励磁场方向一致的复励发电机称为积复励发电机 串励与并励磁场方相反的复励发电机称为差复励发电机。 根据串励绕组对端电压的补偿程度又分为平复励、欠复励和过复励发电机。 直流发电机从空载到满载端电压变化的程度用电压变化率表示, 即 过复励的?u％ 0。 电压变化率 他励发电机的?u％≈(5~10)％; 并励的?u％≈(10~30)