电机与拖动 第2章 直流电机的建模与特性(第2部分).ppt

第2章 直流电机的建模与特性分析（第2部分） 2.7 直流发电机的运行特性及自励建压过程 (1)电枢电势与额定运行时数值相同 EaN=UN-IaNRa=220-53.2*0.393=199.1v 电枢电流的瞬时值：Ia=（UN-EaN)/(Ra+RΩ) 进入稳态后，Ia保持不变，电枢电势为： Ea（1）=UN-IaN（Ra+RΩ)=119.3V (2)转速不变，电枢电势随磁通正比减少 Ea（2）=EaN*Φ(2）/ΦN=169.24V Ia（2） =(UN- Ea（2）)/Ra=129.16A 进入稳态后，负载转矩保持不变 Ia（3） =(IaN*ΦN）/ Φ(3） =62.6A 新的稳态电势Ea（3）=UN- Ia（3） Ra=195.4V n(3)= Ea（3）*Φ*nN/(EaN* Φ(3） ）=1155r/min 2.9 串励直流电动机的机械特性 2.9.1 串励直流电动机的人工机械特性 2.10 复励直流电动机的机械特性 2.11 直流电机的换向 * A、直流发电机的运行特性 1、空载特性 定义： 在 、 条件下，正负电刷之间的空载端电压与励磁电流之间的关系曲线 ，即为空载特性。 图2.17 他励直流发电机的空载特性 2、外特性 定义： 在 、 条件下，端部输出电压与输出电流之间的关系曲线 ，即为外特性。 对于他励直流发电机，外特性可通过电压方程式（2-27）获得： （3-37） 空载时 空载特性实质上就是 。所以空载特性曲线的形状与空载磁化特性曲线相同。 图2.33 各种励磁方式下直流发电机的外特性 1--—积复励 2—他励 3—并励 结论: 对他励直流电动机，影响端部电压随负载增加而下降的因素： 负载电流增加，电阻压降增加； 电枢反应的去磁作用造成每极磁通减小，引起感应电势下降。 定义: 电压变化率 ： 在 ， 的条件下， （2-38） 式中， 为直流发电机的空载端电压。 图2.33 中，显然，并励直流发电机的电压变化率大于他励直流发电机。主要原因为： 负载电流增加，电阻压降增加； 电枢反应的去磁作用造成每极磁通减小，引起感应电势下降； 随着电枢电压下降，励磁电流减少，引起每极磁通和相应感应电势的进一步下降； 3、调节特性 定义： 在 、 条件下，负载输出电流与励磁电流之间的关系曲线 ,即为调节特性。 图2.34 他励直流发电机的调节特性 由曲线可见，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对输出端电压的影响. 4、效率特性 定义： 电机的效率定义为输出功率 与输入功率 之比，即： （2-39） 式中，总损耗为： （2-40） 其中，不变损耗即空载损耗为： 。 可变损耗为： 典型直流发电机的效率曲线如图2.35所示。 图2.35 典型直流发电机的效率曲线 B、并励与复励直流发电机空载电压的建立 定义： 并励或复励直流发电机空载电压的建立过程又称为发电机的自励过程。 图2.36a为并励直流发电机的接线图。图2.36b给出了并励直流发电机建压过程的曲线解释。 当负载较小时， Ia 也较小，此时发电机的损耗是以不变损耗为主，但因输出功率小而效率低； 随着负载增加，P2增大而效率上升，当可变损耗与不变损耗相等时效率达到最大值； 此后，若继续增加负载，可变损耗将随着Ia增大而成为损耗的主要部分， 效率又逐渐下降。 图2.36 并励直流发电机的自励建压过程 图2.36b中，曲线1代表直流发电机的空载曲线： ；曲线2为励磁回路的 伏-安特性 ，又称为磁场电阻线，其表达式为： ；曲线3为临界磁 场电阻线，其对应的临界电阻为： 。 原动机带动发电机旋转时，如果主磁极有剩磁，则电枢绕组切割剩磁通感应电动势。在电动势作用下励磁回路产生 。 原动机带动发电机旋转时，如果主磁极有剩磁，则电枢绕组切割剩磁通感应电动势。在电动势作用下励磁回路产生 。 如果励磁绕组和电枢绕组连接正确， 励磁电流产生与剩磁方向相同的磁通，使主磁路磁通增加，电动势增大， 增加。如此不断增长，直到励磁绕