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第二十四章　直流发电机 * * * * 第四篇 直流电机 1.了解直流发电机的励磁方式 2.掌握直流发电机的基本方程式（电压、功率和转矩） 3.掌握直流发电机的运行特性 4.掌握并励直流发电机的自励条件 本章基本要求 直流发电机 直流发电机的用途及分类 直流发电机稳态运行时的基本方程式 他励直流发电机的运行特性 并励直流发电机的自励条件和特性 复励直流发电机的特性 主要内容 直流发电机 24.1 直流发电机的用途及分类 直流发电机 一、用途： 1、直流电动机的电源； 2、同步电机的励磁机； 3、电镀、电解等的低压大电流直流电源； 4、飞机、火车、轮船等运输工具的电源。 二、分类：按励磁方式分 1．励磁方式：直流电机的励磁绕组的供电方式。 2．分类： （1）他励直流电机；（2）并励直流电机； （3）串励直流电机；（4）复励直流电机。 24.1 直流发电机的用途及分类 直流发电机 二、分类： 24.1 直流发电机的用途及分类 直流发电机 二、分类： 24.1 直流发电机的用途及分类 直流发电机 二、分类： 1、他励直流发电机 励磁电流由其他电源单独供给。 特点： ①励磁电压Uf与电枢电压U无关。 ②励磁电流 If = Uf /Rf Rf = rf+rfj ③电枢电流(Ia)=负载电流(I ) 即Ia = I 24.1 直流发电机的用途及分类 直流发电机 二、分类： 2、自励直流发电机 励磁由本身发出的电能供给，据励磁绕组与电枢绕组的连接方式进行分类。 ⑴并励直流发电机:励磁绕组与电枢绕组并联 特点: ①Uf=U ②If =Uf /Rf ③Ia=If+I 24.1 直流发电机的用途及分类 直流发电机 二、分类： 2、自励直流发电机 ⑵串励直流发电机:励磁绕组与电 枢绕组串联 特点: Ia=I=If ⑶复励直流发电机:既有并励绕组又有串励绕组 差复励:磁场相减 积复励:磁场相加 24.1 直流发电机的用途及分类 直流发电机 二、分类： 2、自励直流发电机 ⑶复励直流发电机 24.2 直流发电机稳态运行时的基本方程式 直流发电机 一、电动势平衡方程式 各物理量的正方向采用发电机惯例 电枢电动势： 为电枢回路总电阻， 为正负电刷与换向器表面的接触压降。 直流发电机: 电动势平衡方程为： 适用于其他励磁方式的直流发电机 24.2 直流发电机稳态运行时的基本方程式 直流发电机 二、功率平衡方程式 1、空载： 2、负载： 他励： 24.2 直流发电机稳态运行时的基本方程式 直流发电机 二、功率平衡方程式 2、负载： 并励： 24.2 直流发电机稳态运行时的基本方程式 直流发电机 二、功率平衡方程式 3、效率 不变损耗=可变损耗时，效率最大（适用于所有电机） 三、转矩平衡方程式 24.2 直流发电机稳态运行时的基本方程式 直流发电机 直流发电机的方程式 24.3 他励发电机的运行特性 直流发电机 直流发电机的四个基本物理量：U、I、If、n（n由原动机拖动，保持不变） 运行特性：在U、I、If 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。 主要特性： （1）空载特性：n＝常数， I＝0， U0＝f（If）； （2）外特性：n＝常数， If＝常数（或rj＝常数），U＝f（I）； （3）调节特性：n＝常数， U＝常数，If＝f（I）。 24.3 他励发电机的运行特性 直流发电机 一、空载特性 定义：n＝const＝nN， I＝0， U0＝f（If）。 分析： n 等于常数 空载特性实质即为磁化曲线 确定磁路和运行点的饱和程度 直流发电机的空载特性为非线性，上升与下降的过程不同。实际中通常取平均特性曲线作为空载特性曲线。 24.3 他励发电机的运行特性 直流发电机 一、空载特性 空载特性可以通过实验得到。 空载特性曲线上升分支 空载特性曲线下降分支 平均空载特性曲线 结论： ① 空载曲线反映了磁化曲线的关系。 ②不同的转速有不同的空载曲线，而磁化曲线反映了电机的磁路，只有一条。 ③电机通常运行于膝点。 ④有剩磁电压Ur= (2~ 4) % UN ⑤其他方式发电机由他励方式测得 24.3 他励发电机的运行特性 直流发电机 二、外特性（电压调整特性） 定义：n＝const ＝nN ， If＝ const ＝ IfN ，U＝f（I）。 I U 外特性下降的原因: ①U =Ea-IaRa , Ia=I↑→ IaRa↑→U↓ ②Ea =Cen Φ