22直流发电机幻灯片.pptVIP

第二十二章 直流发电机 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 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），运行特性指在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。 空载特性n＝常数， I＝常数， U＝f（If）； 外特性n＝常数， If＝常数，U＝f（I）； 调节特性n＝常数， U＝常数，If＝f（I）。 第一节 他励直流发电机的运行特性 这一节介绍直流发电机的运行特性，先分析比较简单的他励式开路特性，又叫空载特性。 一.空载特性 空载特性是指原动机的转速n=nN，输出端开路，负载电流I=0（Ia=0）时，电枢端电压与励磁电流之间的关系，即：U0=E0=?(If)。因为U0∝?，If∝Ff，故本质上也就是发电机的磁化曲线。 空载特性可以由实验测出，接线图如图22-1所示，开关Q断开，试验中，使原动机转速保持n=nN，调节励磁回路电阻rj，使励磁电流If单调增加，直到使空载电压U0约为（1.1~1.3）UN为止，然后使 If逐步单调减小到零，记录7～9组下降分支的数据If和U0，即可作出关系曲线如图22-2所示，称为空载特性曲线。 图22-1 它励发电机特性实验接线图 图22-2 他励发电机空载曲线 注意到If 减小到零时，发电机有一个不大的电压，即为剩磁电压Ur。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 ，就得到使用的空载特性曲线， 为对应剩磁作用的励磁电流。 实验时一定要单方向改变励磁回路电阻测取数据，在测取的数据中应包含额定点，线性部分测取的数据可稀疏一些，非线性部分测取的数据需密集一些，这样得到的曲线较准确。 另外，励磁电流相同时，Ea∝n，即空载特性曲线与转速有关，对于不同的给定转速，空载特性曲线将会与转速成正比地上、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，它既是电机设计制造情况的综合反应，也可利用它来求出电机的其它特性，用途较广。 但需要说明，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。 二.外特性 外特性是指原动机的转速n=nN，励磁电流If=IfN时，电枢端电压与负载电流之间的关系，即：U=?(I)。 实验接线图仍采用图22-1，记录直流发电机的额定励磁电流I f N和额定转速nN。合上开关Q，调节负载电阻RL，使负载电流稍稍有些过载后逐渐减小到零，记录5～7组电压和负载电流值，画出对应的曲线即得外特性曲线，如图22-3所示，这是一条略微下垂的曲线，也就是直流发电机的端电压随负载电流增加而有所减小。 图22-3 他励直流发电机外特性试验时的接线图 根据直流发电机端电压方程式 从空载到负载电压下降的原因有： 1）负载增大，电枢电流增大，使电枢回路电阻压降增大，则端电压下降； 2)电枢电流增大，使电枢反应的去磁作用增强，端电压进一步下降。 发电机的端电压随负载的变化程度可用电压变化率（或称电压调整率）表示。电压变化率是指发电机从额定负载（U=UN，I=IN）过渡到空载（U=U0，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Δu%约为（5~10）%。 他励发电机在额定励磁下短路，短路电流 Ik=U0/Ra，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。 三.调整特性 调整特性是指原动机的转速n=nN，保持极端电压U=UN时，励磁电流与负载电流之间的关系，即If=?(I)。调整特性曲线如图22-4。 图22-4 他励发电机的调整特性 可见，在负载电流变化时，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。 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，但励磁回路需一直流电源供电，若实际应用中没有条件，可采用并励，这样就不需设制专门的直流励磁电源，并励发电机应用较多。 与他励发电机相比，其运行特点主要是在自励过程（即建压过程）和外特性两方面。并励式直流发电机就是要将励磁绕组和电枢绕组并联，为了测量的需要，串入电流表和可调电阻，如图22-5所示。 图22-5并励直流发电机试验接线图 一.建压过程与建压条件 励磁回路的伏安特性为Rf=Uf/If，也称磁场电阻线，如图22-6所示，显然励磁回路电阻值增大，磁场电阻线斜率增大。发电机在自励过程中，端电压U0与励磁电流If的关系依然为发电