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1、电机拖动第四章(直流发电机)现在学习的是第1页，共21页基基 本本 方方 程程他他 励励 发发 电电 机机 特特 性性并并 励励 发发 电电 机机直直 流流 发发 电电 机机现在学习的是第2页，共21页第四章第四章 直直 流流 发发 电电 机机本本 章章 要要 求：求：熟练掌握直流发电机的熟练掌握直流发电机的基本方程基本方程，并能正确使用。，并能正确使用。掌握基本概念：物理量的掌握基本概念：物理量的正方向正方向，电机的稳态运行。直，电机的稳态运行。直流发电机的空载特性、负载特性、外特性以及调节特流发电机的空载特性、负载特性、外特性以及调节特性。性。掌握直流并励发电机掌握直流并励发电机自励条件自
2、励条件，并能正确判断直流并，并能正确判断直流并励发电机无法自励原因。励发电机无法自励原因。熟练掌握直流发电机的熟练掌握直流发电机的空载特性和外特性空载特性和外特性，其它特性，其它特性一般掌握。一般掌握。现在学习的是第3页，共21页第第 一一 节节 直流发电机的基本方程直流发电机的基本方程 以电路、力学、能量守恒的以电路、力学、能量守恒的基本定律为基础，建立直流电机电基本定律为基础，建立直流电机电压、转矩、功率三个平衡方程（压、转矩、功率三个平衡方程（稳稳态态）。）。一、电压平衡方程一、电压平衡方程正方向规定如图示：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上下下
3、NSRLT1TemT0nEa+-UIaCen现在学习的是第4页，共21页二、转矩平衡方程二、转矩平衡方程 当发电机当发电机输出功率增加输出功率增加时，输出时，输出电流电流Ia增大增大、Tem增大，必须加大外力增大，必须加大外力矩矩T1才能维持正常运转。才能维持正常运转。1、当发电机空载运行时，其转、当发电机空载运行时，其转子的阻转矩只有子的阻转矩只有T0。转矩平衡方。转矩平衡方程：程：T1=T0。2、当发电机负载运行时，其转子的阻（制动）转矩有、当发电机负载运行时，其转子的阻（制动）转矩有:T0和电磁转矩和电磁转矩Tem。转矩平衡方程为：转矩平衡方程为：T1=T0+Tem 发电机必须有外力矩发
4、电机必须有外力矩T1，才能才能维持正常运转。维持正常运转。上上 下下NST1TemT0n+-UIaT1其中：其中：现在学习的是第5页，共21页三、功率平衡方程三、功率平衡方程RL 1、机械功率平衡方程、机械功率平衡方程摩擦损耗铁损耗附加损耗上上 下下NST1TemT0nEa+-UIa其中：其中：现在学习的是第6页，共21页2、电功率平衡方程、电功率平衡方程P2：输出功率：输出功率pcu：电枢铜耗：电枢铜耗上上下下NSRLT1TemT0nEa+-UIa 外力矩外力矩T1为了克服制动电磁转矩为了克服制动电磁转矩Tem 供机械力矩（功率供机械力矩（功率Pem）；它转）；它转换成了电磁功率传给了电枢。
5、换成了电磁功率传给了电枢。现在学习的是第7页，共21页3、机电能量转换关系、机电能量转换关系 发电机将从转轴上输入的发电机将从转轴上输入的克服电磁转矩的机械功率转换克服电磁转矩的机械功率转换成电功率。该电功率为成电功率。该电功率为Ea Ia 电磁功率：电磁功率：Pem=Ea Ia=Tem 上上 下下NSRLT1TemT0nEa+-UIa现在学习的是第8页，共21页4、功率分配、功率分配5、效率、效率6、功率流程、功率流程P1p0pcuPemP2上上 下下NSRLT1TemT0nEa+-UIa现在学习的是第9页，共21页直流发电机基本方程小结直流发电机基本方程小结NSRLT1TemT0nEaIa
6、+-UPcuP2Pem电势：电势：Ea=IaRa+U转矩：转矩：T1=T0+Tem功率：功率：P1=p0+pcu+P2上上下下P1P0现在学习的是第10页，共21页第二节第二节 他他 励励 发发 电电 机机 特特 性性 直流发电机中，物理量：直流发电机中，物理量：U（端电压）、（端电压）、Ia（电枢（电枢电流）、电流）、If（励磁电流）两两间的变化关系称为（励磁电流）两两间的变化关系称为发电机发电机特性。它们包括特性。它们包括 空载特性：空载特性：U=f（If），），Ia=0，n N=C 外特性：外特性：U=f（Ia），If=C，n N=C调节特性：调节特性：If=f（Ia），），U=C，n
7、N=C上上下下UUfEaIa现在学习的是第11页，共21页一、空载特性一、空载特性U=f(If)U0UfEa 当当n=nN且且Ia=0时，时，U与与If关系也关系也等于等于Ea与与If关系，即关系，即 Ea=f(If)Ea，Ea=f(If)曲线与电机曲线与电机磁化曲线磁化曲线=f(If)相似相似Ea=f(If)曲线也有磁滞现象曲线也有磁滞现象 注意：空载实验时，注意：空载实验时，If只能单方向调节。只能单方向调节。上上下下EaIf0现在学习的是第12页，共21页二、外特性二、外特性U=f(Ia)当当If=IfN，n=nN时，时，U与与Ia的关系的关系UUfEaRLIa曲线下降原因：曲线下降原因
8、：U=Ea-IaRa1、电枢反应去磁，使、电枢反应去磁，使Ea减小。减小。2、内阻、内阻Ra有压降。有压降。(主要主要)电压变化大小用电压变化大小用 U表示，称为电压变化率表示，称为电压变化率 U=U0-UNUN 100%他励他励 U=（510）%上上下下UIaINU0UN0现在学习的是第13页，共21页 三、调节特性三、调节特性If=f(Ia)当当n=nN,U=C时，时，If与与Ia关系关系UUfEaRLIaRrIfIaIfIf00上上下下现在学习的是第14页，共21页第三节第三节 并并 励励 发发 电电 机机UUfEaIaRrIfIL并励发电机：并励发电机：Ia=IL+If Uf=U一、空
9、载电压建立的物理过程一、空载电压建立的物理过程有剩磁有剩磁 r电机转电机转EaIf 正反馈正反馈上上下下 发电机何时建立起一个稳定的直流电压？该电发电机何时建立起一个稳定的直流电压？该电压为多大？压为多大？现在学习的是第15页，共21页 并励发电机的稳定空载电压必须同时满足两个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），即空载曲线方程（两条曲线），即空载曲线U0=f(If)和励磁和励磁回路电阻线回路电阻线U0=Uf=IfRf总总。U0UfEaIaRrIfILU0IfEr0A上上下下现在学习的是第16页，共21页二、并励发电机的自励条件二、并励发电机的自励条件1、有剩磁；、有剩磁；
10、2、励磁绕组极性正确；、励磁绕组极性正确；3、励磁回路的总电阻必须小于、励磁回路的总电阻必须小于相应转速下相应转速下的的临界电阻临界电阻当当n不变时，不变时，Rf总总增加，励磁回增加，励磁回路电阻线斜率会增加。当电阻线路电阻线斜率会增加。当电阻线与空载曲线直线段重合时，无固与空载曲线直线段重合时，无固定交点，定交点，U0不稳定，此状态不稳定，此状态叫叫临界状态。此时临界状态。此时Rf总总叫临界叫临界电阻。电阻。Ea=Ce n，n不同不同空载曲线空载曲线高度不同，临界电阻也不同高度不同，临界电阻也不同U0IfEr0n1n2上上 下下现在学习的是第17页，共21页三、外特性三、外特性U=f(I)当
11、当Rf总总=C，n=nN时，时，U与与I关系关系UUfEaIaRrIfIRLUIINU0并励并励 U=（2030）%他励他励 U=（510）%1、U下降原因下降原因 1）Ra压降压降 2）电枢反应去磁电枢反应去磁 3）U=Uf Ea U上上下下现在学习的是第18页，共21页UUfEaIaRrIfIRLUIINU0并励并励 U=（2030）%他励他励 U=（510）%2、拐弯原因、拐弯原因当当RL较大时，较大时，I小小,Ea基本不变基本不变I=（Ea-IaRa）/RLRL小时，小时，U=Uf EaI=（Ea-IaRa）/RL上上 下下当当RL=0时，时，Ea=剩磁电势，剩磁电势，I达到达到最小。
12、最小。注意：虽然并励直流发电机稳注意：虽然并励直流发电机稳态短路电流小，但不能突然短态短路电流小，但不能突然短路，因为暂态冲击电流会很大。路，因为暂态冲击电流会很大。现在学习的是第19页，共21页作业：作业：3-14；3-15；3-19；3-21；现在学习的是第20页，共21页思思 考考 题题 1、一台四级直流发电机（单叠绕组），如果一个、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？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、如何改变直流发电机电枢电势的大小的极性？性？3、并励直流发电机能自励的基本条件是什、并励直流发电机能自励的基本条件是什么？么？上上现在学习的是第21页，共21页