直流系统原理图
直流调速系统
GT
Ud
Id
-
- Un +
+ RP2
-
n
+ IG
-
U tg
V-M闭环系统原理框图
-
( a ) 给 定 环 节 —— 产 生 控 制 信 号 ： 由 高 精 度 直 流 稳压电源和用于改变控制信号的电位器组成。 (b)比较与放大环节——信号的比较与放大；由P、I、 PI运放器组成
(c)触发器和整流装臵环节（组合体）--功率放大
nnom 1000r/min、 Ra=0.05Ω
晶闸管整流器的内阻
Ks=30 问 题
Rrec=0.13Ω
要求D=20，s≤5%
问若采用开环V-M系统能否满足要求？ 若采用α=0.015V·min/r转速负反馈闭环系统，问放大 器的放大系数为多大时才能满足要求？
解（1）设系统满足D=20，检验系统是否满足s≤5%？
特点：
损耗较大、有级 调速，机械特性 较软。 (2)弱磁调速 特点： 只能弱磁，调 速范围小
工程上，常将调压与调磁相结合，可以扩大调速范围 。
n
Φn Φ2 Φ1 Φ1 Φ2 Φn nn Un U d3 U d2 U d1 Ten
图1-2 调压和调 磁时的机械特性
U d1 U d2 U d3 U n
①系统结构图
U n
Un U d0
电动机
U n
放大器
U ct 整流器及
触发装置
n
速度检测
②系统中各环节的稳态输入输出关系如下： 电压比较环节 放大器
* U n U n Un
U ct K P U n
晶闸管整流器及触发装臵 U d 0 K sU ct
第1章 直流电机的结构与工作原理
（3）额定电流ＩＮ 指在额定情况下，电机流出或流入的电流，单位为A 。 直流发电机额定电流为 直流电动机额定电流为
1.3 直流电机的铭牌数据及主要系列
同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。
*
电枢绕组是直流电机的核心部分。无论是发电机还是电动机，感应电动势和电磁转矩都在电枢绕组中产生，电枢绕组是实现机电能量转换的枢纽，电枢绕组的名称由此而来，并为此把直流电机的转子称为电枢。
1.2.1 基本知识
第一章 直流电机的结构与工作原理
1.2直流电机的电枢绕组
1.3直流电机的铭牌数据及主要系列
1.1直流电机的结构与工作原理
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.1.1 直流电机的结构
电枢铁芯
电枢绕组
换向磁极
主磁极
电刷装置
机座
端盖
定子
转子
换向器
转轴
轴承
直 流 电 机
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.2 直流电机的电枢绕组
*
单叠绕组是指元件的首端和末端分别接到相邻的两片换向片上，下一个元件叠在前一个元件之上。
1.单叠绕组的链接规律 绘制展开图的步骤是： 第一步：计算绕组的各节距。包括 、y、y1。 第二步：画槽、画元件，按顺序编号。每槽用两条短线表示，实线表示上层，虚线表示下层。注意：实线上的标号既表示槽号又表示元件号，同时还表示该元件的上层边所在的位置。
1.1 直流电机的结构与工作原理
*
2. 直流电动机工作原理
把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右图。
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
转速负反馈晶闸管-直流电动机调速系统原理图
1、主回路采用半控桥式全波整流电路。
在主回路中加平波电抗器L，减少整流器输出电流的脉动并尽可能使电流连续。
这时电路呈感性，为了保证晶闸管可靠换相而不失控，故接入续流二极管V2，同时，为了保证晶闸管过电压损害，加入RC阻容吸收装置（R1C1,R4C4)。
2、给定电压和转速负反馈回路，由变压器输出的交流110V电源经过全波整流和C13,R7,C14组成的π形滤波后的直流电压为给定电源。
RP4为调速电位器，RP3为高速上限调整用电位器，RP5为低速下限调整用滤波器，调节RP4可以得到不同的给定电压Ug。
TG为测速发电机，其输出电压与转速成正比。
通过转速负反馈提高系统的机械特性硬度，电位器RP6可调整反馈深度。
给定电压Ug和测速反馈电压Utg反极性串联后由117和157输出到放大器。
3、放大电路，117及157两端输入给定电压与反馈电压综合而成的差值信号。
V31为电压放大，放大后的控制信号给锯齿波发生器的晶体管V32，V32相当于一个可变电阻，改变输入信号的大小，就改变了电容C7的充电时间，进行移相。
V8,V9为输入信号的正负向限幅之用。
电容C8对给定及测速电压起滤波作用，还起给定积分作用，即对输入信号的突变起缓冲作用。
4、C5,R5,R23组成的电压微分负反馈电路。
是为了避免系统发生振荡而设的。
振荡最易在低速运行时出现。
5、电流截止负反馈由1Rg、RP2、V10、V33等元件组成，它是防止电动机在高速起动，正反转切换等情况下电流过大而设。
主回路电流在允许范围内时，1Rg上产生的压降不足以使V10击穿，V33截止，该环节不起作用，当主回路超过时，V10击穿，V33趋近导通，则C7的充电受V33的分流而变慢，触发脉冲后移，整流器输出电压变低，主回路电流降到规定值之内，调节RP2就可以改变主回路电流的限制数值，C9滤波，R14是保证V33在V10击穿以前可靠的截止。
6、触发脉冲电路由同步信号，移相环节和脉冲形成三部分组成。
直流电动机工作原理
7.2.2直流电动机工作原理与结构图7-4直流电动机模型图7-4是一个最简单的直流电动机模型。
在一对静止的磁极N和S之间，装设一个可以绕Z-Z'轴而转动的圆柱形铁芯，在它上面装有矩形的线圈abcd。
这个转动的部分通常叫做电枢。
线圈的两端a和d分别接到叫做换向片的两个半圆形铜环1和2上。
换向片1和2之间是彼此绝缘的，它们和电枢装在同一根轴上，可随电枢一起转动。
A和B是两个固定不动的碳质电刷，它们和换向片之间是滑动接触的。
来自直流电源的电流就是通过电刷和换向片流到电枢的线圈里。
图7-5换向器在直流电机中的作用当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时，电流从电刷人流入，而从电刷B流出。
这时线圈中的电流方向是从a流向b,再从c流向d。
我们知道，载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则来决定。
当电枢在图7-5(a)所示的位置时，线圈ab 边的电流从a流向b,用于表示，cd边的电流从c流向d,用。
表示。
根据左手定则可以判断出，ab边受力的方向是从右向左，而cd边受力的方向是从左向右。
这样，在电枢上就产生了反时针方向的转矩，因此电枢就将沿着反时针方向转动起来。
当电枢转到使线圈的ab边从N极下面进入$极，而cd边从S极下面进入N极时，与线圈a端联接的换向片1跟电刷B接触，而与线圈d端联接的换向片2跟电刷A接触，如图7-5 (b)所示。
这样，线圈内的电流方向变为从d流向c,再从b流向a,从而保持在N极下面的导体中的电流方向不变。
因此转矩的方向也不改变，电枢仍然按照原来的反时针方向继续旋转。
由此可以看出，换向片和电刷在直流电机中起着改换电枢线圈中电流方向的作用。
直流电机工作原理和结构一、直流电机工作原理直流发电机的工作原理直流电动机的工作原理电机的可逆运行原理两个定理与两个定则1、电磁感应定理在磁场中运动的导体将会感应电势，若磁场、体和导体的运动方向三者互相垂直，则作用导体中感应的电势大小为： e = B・l・v电势的方向用右手定则2.电磁力定律载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直（见下图），作用在导体上的电磁力大小为：f = B」・i力的方向用左手定则（一）直流发电机的工作原理1.直流发电机的原理模型time01.1. A亘樵发电机工作原理电刷引击电势无书感题也势如LE 直流发电机工作原理2.发电机工作原理a、直流电势产生用电动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈边a b和c d分别切割不同极性磁极下的磁力线，感应产生电动势直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势因为电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势。
直流系统及400V原理图
直流系统绝缘常见异常情况
5.在持续的小雨天气（如梅雨天），潮湿的空气会 使户外电缆芯破损处或者黑胶布包扎处绝缘降低， 从而引发直流接地。
在浮充电状态下可强制将系统设置成均充状态。另外，在 交流停电时间超过10分钟或浮充时间超过720小时时，设备将自 动对电池进行一次均充电。均充采用监控模块设定均充电压，均 充限流电流及均充计时时间等参数，在均充电结束后，设备自动 转为浮充电状态。也可手动切换回浮充电状态。
蓄电池
蓄电池是储存直流电能的一种设备，它能把电能转变为化学能 储存起来（充电），使用时再把化学能转变为电能（放电），供给直 流负荷，这种能量的变换过程是可逆的。也就是说，当蓄电池已部分 放电或完全放电后，两电极表面形成了新的化合物，这时用适当的反 向电流通入蓄电池，就可使已形成的新化合物还原成原来的活性物质， 供下次放电之用。
变电站为什么要采用直流系统，与交流系统相比 有哪些优势？
直流继电器由于无电磁振动、没有交流阻 抗，损耗小，可小型化，便于集成。
如用交流电源，当系统发生短路故障，电 压会因短路而降低，使二次控制电压也降低， 严重时会因电压低而使断路器跳不开！
直流系统的构成
充电屏
充电模块、交流配电、直流馈电、配电监控、监控模块、绝缘检 测仪、电池监测仪。
➢硫阀酸控式溶铅液酸作蓄电电解池质。电池存放硫酸溶液的缸体不密 封 ，阀充控放式电铅过酸程蓄中电产池生的氢特气点，伴有酸雾，对环境污 染很阀大控。式硫铅酸酸溶蓄液电中池的是水80份年挥代发末后期还从会国造外成引电进解的液一 的种比新重型变 铅化 酸蓄，电影池响电。池电容解量液有，胶缩体短与电液池体寿两命种。所 ，液以 这体的种一电般池吸需附要在经极常板测间量由端超电细压玻与璃内纤阻维，制还成要的测隔量膜电 解中液，的吸比附比重约，为必要90时％需。要阀补控充型蒸蓄馏电水池存，储维电护解工作液量的 较缸大体。是密封的，在缸体上装有一个安全排气阀，当 内部气体压力超过规定值时，阀门自动排气，直到 压力恢复正常自动关闭。无论电池立放或卧放，电 解液都不会溢出。所以它不需要添加电解液，维护 工作量小。
直流系统及UPS系统
3）、直流系统投运前的检查 • 直流系统有关设备工作结束，工作票收回，并有检修的设备检修工作全面结 束，可以送电的交代。 • 检查充电器内部及周围清洁无杂物。 • 表计及一、二次回路完好，各接头紧固。 • 测定交流侧、直流侧绝缘大于10MΩ。 • 交直流侧的保险、小开关都已合上。 4）、直流系统的投运 合上电池开关.蓄电池组对母线供电,此时直流系统测控装置开始工作。 交流投入： • 确认交流电源已合上。 • 检查各充电器柜背面交流输入插座已插好； • 检查各充电器柜背面直流输出插座已插好； • 检查各充电器柜背面监控端子插座已插好； • 合上屏内各模块交流输入开关。 直流投入 • 将直流电源进线屏主充电开关合上，母排得电。
(4) 检查蓄电池液面、密度是否正常（密度为1.210～1.220，25℃）； (5) 防酸栓是否已拧紧； (6) 极栓与连接条之间的螺栓有无松动现象； (7) 检查蓄电池壳体是否有破损、漏液现象。 4、. 蓄电池运行的注意事项： (1) 不能使用二氧化碳泡沫灭火器扑灭蓄电池火灾，应使用干粉灭火器。 (2) 若溢出的硫酸接触到人体皮肤，应立即用大量的水冲洗。
4、直流系统的接线方式 直流系统供电网络采用辐射状供电方式，下面为本工程直流系统简图， 详细见初设蓝图。
5、直流系统的运行方式： 充电器-蓄电池组的运行方式有充-放电方式和浮充电方式两种，发电厂中的充电 器-蓄电池组一般采用浮充电方式运行。 (1).蓄电池组的充-放电运行方式就是对运行中的蓄电池组进行定期的充电，以 保持蓄电池的良好状态。其工作特点是正常工作时，充电设备退出，由充好 电的蓄电池向直流负荷供电。 为了保证在事故情况下蓄电池组能可靠的工作，蓄电池组正常放电时必须留有一 定的裕量，决不能使蓄电池完全放电。通常放电约达容量的60%-70%时，便应 停止放电，将充电设备投入，进行充电。在充电过程中充电设备除了向蓄电 池组供电以外，还要担负经常性直流负载，故充电设备必须有足够的容量。 蓄电池的浮充电运行方式： 浮充电方式是充电器与蓄电池组并列运行于直流母线上的运行方式，正常运行时， 主要由充电设备供给正常的直流负载，同时还以不大的电流补充蓄电池的自 放电。蓄电池平时不供电，只有在负载突然增大（如断路器合闸等），充电 设备满足不了时，蓄电池才少量放电。这种运行方式称为浮充电方式。 浮充电运行方式的优点： ①.蓄电池组经常处于满充电状态，其容量可以被充分利用。 ②.正常运行中，直流母线电源是恒定的，无需调节。 ③.由于补偿了蓄电池的自放电，因而使蓄电池使用寿命延长。 ④.不需经常充放电，简化了运行维护，提高了安全性。
直流系统培训(共33张PPT)精选
数据中心
针对数据中心高负载、高效率、高可靠性要求，采用模块化 设计，提高系统可扩展性和可维护性；优化散热设计，降低 系统温升和能耗。
新能源接入
针对新能源发电的波动性和不确定性，优化直流系统的并网 控制策略，提高系统对新能源的接纳能力和稳定性。
未来发展趋势预测
高压大容量
智能化
随着电力电子技术的发展，直流系统的电压 等级和容量将不断提高，以满足更多高负载 应用场景的需求。
结合人工智能、大数据等技术，实现直流系 统的智能化管理和优化控制，提高系统运行 效率和可靠性。
多能源互联
绿色环保
直流系统将实现与多种能源形式的互联互通， 包括光伏、风电、储能等，构建多能源互补 的直流微电网系统。
直流系统将更加注重环保和可持续发展，采 用环保材料和清洁能源，降低系统对环境的 影响。
06
工作原理与运行方式
工作原理
直流系统通过充电装置将交流电转换为直 流电，并储存于蓄电池组中。当负载需要 电能时，蓄电池组通过连接导线向负载供 电。同时，充电装置不断为蓄电池组补充 电能，确保系统稳定运行。
VS
运行方式
直流系统通常采用浮充运行方式，即蓄电 池组在充电装置的浮充电压下保持充电状 态。当负载突然增加或交流电源失电时， 蓄电池组能够迅速提供足够的电能，确保 负载正常工作。同时，充电装置会根据蓄 电池组的电压和电流变化自动调整充电参 数，保证蓄电池组的安全和稳定运行。
实验操作演示环节
实验目的和步骤说明
• 实验目的：通过实验操作演示，使学员掌握直流系统基本原理、 设备配置、运行维护等方面的知识，提高学员的实践能力和问 题解决能力。
实验目的和步骤说明
实验步骤 1. 搭建实验平台，连接电源、负载、测量仪表等设备。