直流发电机运行特性

空载损耗功率p0：
p 0 p mec p Fe p ad
pmec：机械损耗; pFe: 铁心损耗； pad： 附加损耗
电磁功率Pem：
Pem M
em
E Ia
a
Pem (U I a R a ) I a UI
I a R a P2 UI
2
f
I a Ra
直流发电机运行特性
直流发电机的励磁方式可以是他励、并励和复励。 以并励为例推导直流发电机的基本方程式。
U RL I Mem If Ia rf
各物理量正方向的规定： 电枢电动势Ea与电流Ia方向一致；
n
Ea Ra
电磁转矩Mem与转速n方向相反，
为制动转矩。
rΩ
一、基本方程式
（1）电势平衡式
电枢回路：
主要特性：
（1）n＝常数， I＝常数， U＝f（If）；负载特性
（2）n＝常数， If＝常数，U＝f（I）；外特性 （3）n＝常数， U＝常数，If＝f（I）；调节特性
(1) 空载特性
负载特性u＝f(If)在负载电流I＝0时， 即为空载特性。
U 空载时， Ea
n等于常数
u0 f (I f ) f (I f )
G
Ia I I
f
V A
“自励发电机”， If＝1％～5％
U
d dt
(I f R f )
U
0
f (I f )
自励过程：
U IfR Lf dI dt
f
0
f
IfR
f
f (I f )
I
自励特征
•发电机自励时的稳定点为励磁回路伏安特性曲线与空 载特性的交点。 •电机的转速发生变化， 励 磁回路伏安特性曲线发生移 动， 稳定工作点发生改变。 •不同的转速， 具有不同的临 界电阻
调节RL n不变
U＝f（I）
外特性也可以通过实验的手段得到。
I从零增至额定值
U Ea Ia Ra C e n I a R a
If不变
U
1 RL A V G
r
2 1 他励 2 并励 I
电压调整率

从空载到负载，电压下降的程度由电压变化率来表示。
U U
0
U
N
N
U
100 %
U
If
自励的条件
（1）电机必须有剩磁。 可通过“充磁” （2）励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合， 使励磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致 （3）励磁回路的电阻应小于与电机转速相对应的 临界电阻。
外特性和调整特性
•并励发电机的外特性 U=f(I) 与他励相比，根据
U Ea IaRa
U0是空载时的端电压， 一般他励直流发电机的电压 变化率约为5％～10%。
调整特性
If＝f(I)
转速一定，负载电流变化时，为维持他励直流发电 机的端电压不变，需要调节励磁电流。负载电流增 大，励磁电流也增大。 If IfN
I=IN,U=UN 时的If，称为额 定励磁电流。
源自文库
IN
I
（3）并联发电机的自励条件和特性
Ea
E a C e n
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
空载特性 Uo＝f（If） 空载特性可以通过实验的手段得到。
调节r If单调增长 U=1.1~1.3 UN If单调减小至0 If单调减小至0
If反向单调增长 U=－（1.1~1.3）UN
Uf
V A G
r
外特性
有几个特点： (1) 负载增大时， 端电压下降较快； (2) 外特性有拐弯现象; •调整特性与他励发电机相似。
直流发电机的总结
（1）三个平衡式， 以及E>U的发电状态判据。
（2）发电机的励磁方式： （3）不同励磁方式对工作特性的影响。
（2）转矩平衡式
Ea U IaRa
Ea > U
f
U I
f
( r f r ) I
Rf
M1＝M0＋Mem （3）功率平衡式
M 1 M 0 M
em
M1：输入转矩; M0:空载制动转矩


2 60
n
功率平衡式
P1 p 0 Pem
P1：输入功率; p0：空载损耗功率; Pem：电磁功率
2
功率和效率
功率平衡式：
P1 Pem p 0 P2 p cua p cuf p fe p mec p ad
效率：

P2 P1 100 % (1

P1
p
) 100 %
二、 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：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。