航空直流发电机

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1、绪 论电 磁 基 本 定 律 （ 安 培 环 路 定 律 、 高 斯 定 律 、 电 磁 感 应 定 律 ）铁 磁 材 料 及 特 性 （ 磁 化 曲 线 ， 软 磁 、 永 磁 ）磁 路 的 基 本 概 念 （ 磁 阻 、 磁 导 、 磁 势 、 欧 姆 定 律 ）磁 能 、 电 磁 力 、 电 感 、 电 抗第 一 章 直 流 电 机 基 本 工 作 原 理一 、 发 电 机二 、 电 动 机1、 导 体 的 感 应 电 势2、 电 势 与 电 流 的 方 向3、 转 矩 方 向 与 转 子 的 转 向4、 换 向 器 与 电 刷 的 作 用三 、 结 构 一 、 单 叠 绕 组二 、 单

2、 波 绕 组 一 ） 、 节 距 二 ） 、 构 成1、 元 件 的 连 接2、 电 刷 的 放 置 三 ） 、 特 点1、 如 何 构 成 支 路2、 支 路 数 与 极 数 四 ） 、 绕 组 展 开 图第 四 章 直 流 电 机 的 电 枢 反 应一 、 定 义二 、 交 轴 电 枢 磁 势 和 直 轴 电 枢 磁 势三 、 电 枢 反 应 四 、 作 用 第 二 章 直 流 电 机 空 载 磁 场一 、 磁 场 的 空 间 分 布二 、 磁 路 计 算三 、 磁 化 曲 线四 、 饱 和 系 数 1、 直 流 发 电 机 的 励 磁 方 式2、 直 流 发 电 机 的 基 本 电 磁

3、关 系3、 他 励 /并 励 /串 励 /复 励 直 流 发 电 机 的 运 行 特 性 内 部 电 磁 关 系 外 部 运 行 特 性 他 励 并 励 复 励串 励 1、 基 本 平 衡 关 系 式(1) 电 压 平 衡 关 系 式p电 枢 回 路 瞬 态 : 稳 态 : p励 磁 回 路 瞬 态 : 稳 态 :各 绕 组 电 阻 （ 电 枢 、 换 向 极 、 补 偿 、 串 励 ）aa a a a diu e i r L dt a a aU E I r fff rIU dtdiLriu fffff ar sU2 电 刷 与 换 向 器 的 接 触 电 阻 (接 触 压 降 ) (2) 转

4、 矩 平 衡 关 系 式 瞬 态 : 稳 态 : dtdJTTT em 01 01 TTT em 0T 空 载 损 耗 包 括 机 械损 耗 和 铁 损 耗 ， 空载 损 耗 对 应 的 转 矩称 为 空 载 转 矩 。 2、 电 磁 功 率 和 功 率 平 衡 式(1) 电 磁 功 率物 理 意 义 ： 和 都 是 借 助 于 气 隙 磁 场 而 产 生 的 ， 所 以 统 称 它 们 所 对 应 的 功 率 为 电 磁 功 率 ， 也 即 机 电能 量 转 换 功 率 ， 以 表 示 为(2) 功 率 平 衡 式 （ 他 励 方 式 ， ） emaaaa TnIapNnIapNIE 602

5、260 emaaem TIEPaE emT emP IIa aaa RIEU aaaa RIIEUI 2 cuem pPP 2直 流 发 电 机 的 输 出 功 率 电 枢 电 路 总 电 阻 的 铜 损 耗电 功 率 机 械 功 率 发 电 机 的 输 入 功 率 空 载 损 耗 功 率01 TTT em cuem pPP 2 cuppPP 021 pP PPP 2 212 pppppp Femfcu 01 TTT em01 pPP em并 励 发 电 机励 磁 电 阻 的 铜 损 耗 齿 槽 使 磁 通 产 生 脉 振 而 引 起 的 铁 损 耗 ； 齿 槽 使 气 隙磁 通 在 磁 极

6、表 面 横 向 扫 动 而 产 生 的 附 加 铁 损 耗 ； 均压 线 和 换 向 电 流 产 生 的 铜 损 耗 ； 电 刷 下 电 流 密 度 不均 匀 引 起 的 附 加 接 触 损 耗 ； 电 枢 反 应 使 磁 场 畸 变 引起 的 附 加 电 枢 铁 损 耗 。 NPP 01.0fff IUp 直 流 发 电 机 的 效 率 1、 空 载 特 性 ： 也 称 开 路 特 性 ， 是 发 电 机 转 速 和 负 载 电 流 时 ,端 电 压 与 励 磁 电 流 的 关 系曲 线 ,即 。)(0 fIfU Cn 0I 0U fI00 aEU fFf0 )(0 fIfU nCU e0

7、2、 外 特 性 ： 当 和 时 ， 端 电 压 与 负 载 电流 的 关 系 曲 线 ， ， 称 为 他 励 直 流 发 电 机 的 外特 性 。 电 压 下 降 原 因 ： 电 枢 压 降 电 枢 反 应 电 压 调 整 率 （ 电 压 变 化 率 ）)(IfU Cn CI f 0 100%NNU UU U aaeaaa RInCRIEU （ 10%） 3、 调 节 特 性 ： 当 和 时 ， 关 系 曲 线)(IfI f Cn CU aaeaaa RInCRIEU 某 他 励 直 流 发 电 机 ， 额 定 电 压 UN=28.5V， 额 定 电 流IN=160A。 已 知 电 枢 电

8、阻 （ 包 括 电 刷 接 触 电 阻 在 内 ） ra=0.02， 转 速 7000r/min时 的 空 载 特 性 Ea=f(If)如 图 5-10之 曲 线 1（ P43） 。(1) 求 n=7000r/min、 且 空 载 电 压 U0=UN时 的 励 磁 电 流 If0。(2) 求 n=7000r/min且 额 定 电 流 、 额 定 电 压 运 行 时 的 励 磁 电 流 为 IfN=9A， 求 电 枢 反 应 去 磁 作 用 （ 用 励 磁 电 流 增 量 If计 ） 。(3) 以 n=7000r/min为 条 件 计 算 电 压 调 整 率 U。(4) 若 转 速 为 8000

9、r/min和 6000r/min时 ， 求 相 应 空 载 端 电 压 为 额 定 电 压 值 时 的 励 磁 电 流 。 一 、 基 本 电 磁 关 系电 压 、 转 矩 、 功 率二 、 运 行 特 性1、 空 载 特 性2、 外 特 性3、 调 节 特 性三、并励直流发电机的自励过程和条件四、并励直流发电机运行特性 并 励 直 流 发 电 机 的 励 磁 电 路 与 电 枢 电 路 并联 ， 励 磁 电 流 不 再 由 独 立 的 电 源 供 给 ， 而由 发 电 机 自 己 供 给 ， 有 如 下 关 系 ：当 发 电 机 旋 转 以 后 ， 有 一 个 自 己 建 立 电压 的 过

10、程 ， 称 为 自 励 过 程 。 这 是 并 励 发 电机 的 一 个 特 殊 问 题 。 也 是 考 试 中 经 常 出 现 的 问 题 ！ ！ffa UUIII 1、 自 励 过 程 及 自 励 条 件 和 应 同 时 满 足 ： 电 枢 电 路 （ 空 载 特 性 、 曲 线 1） 励 磁 电 路 （ 场 阻 线 、 曲 线 2） 斜 率 为 自 励 过 程 ： )( fIfU 0 )( fff RrIU 0 fff RrIUtg 0 Nrer UnCE %42 n r ff rf Rr EI 1 2fI Nfa III %30I0U fI 1E AI f 0 2、 自 励 条 件电

11、机 必 须 有 剩 磁 。 必 要 时 ， 需 用 其 它 电 源 将 其 激励 一 次 ， 以 获 得 剩 磁 。励 磁 绕 组 连 接 极 性 正 确 ， 励 磁 磁 势 与 剩 磁 同 方 向。励 磁 电 路 电 阻 。 和 的 几 点 说 明 ： ： 应 取 最 低 转 速 下 励 磁 电 路 的 临 界 电 阻 值 。 ： 调 压 器 串 联 在 励 磁 电 路 中 的 最 大 等 值 电 阻 。 dtdiLRriuu ffffff )(0 0)(0 fffff RriudtdiL 0fff RRr 0fRfR 0fR 00 fRtg fR 3、 并 励 直 流 发 电 机 的 运

12、行 特 性 空 载 特 性 ： 空 载 时 ， ,由 于 它 数 值 小 ,所 以 并 励 发 电 机 的 空 载 特 性 基 本 上 与 他 励 发 电 机 的 一 样 。 fa II 解 释 ： 电 枢 电 阻 压 降 ； 电 枢 反 应 去 磁 ；分 为 两 段 ： 第 一 段 ： I U )(IfU Cn CRf (2) 外 特 性 :当 ， 时 ， 。端 电 压 下 降 时 ，励 磁 电 流 将 随 之 减 小 。结 论 ： 电 压 调 整 率 要 比 他 励 的 大 (25%） 。 1 aa af F LEU r rr R R 解 释 ： a a aU E I r a f aU E

13、 I I r LL a af FIRIR E I rr R aL LL a af FEUI R RR r rr R 第 二 段 ： I 临 界 电 流 值 Ic后 ， 不 再 增 加 RL=0,U=0, If=0减 少 ， 假 设 不 变 ， 减 少 ， 减 少 ， 减 少因 此 负 载 电 流 如 何 变 化 就 要 看 下 降 的 程 度 。 LR aE U fI aEI aE 第 一 段 (外 特 性 上 半 部 分 )磁 路 不 饱 和 第 二 段 (临 界 点 以 下 ) ： 磁 路 饱 和U下 降 较 小 ， If下 降 较 小 ， Ea下 降 较 小 。进 一 步 减 小 负 载

14、 电 阻 ， 励 磁 电 流 被 分 流 而 减 小 ， 这 时 的 磁 路退 出 饱 和 ， Ea下 降 较 大 。尽 管 RL减 小 ， 但 U下 降 更 多 ， 使 得 I=U/RL在 减 小 ， 直 至 出 现短 路 点 。 1、 稳 态 短 路 ： 不 会 产 生 很 大 的 短 路 电 流 。 Lf较 大（ 8-12） 额 定 电 流2、 故 障 瞬 态 短 路 ： 产 生 很 大 的 瞬 态 冲 击 电 流 。稳 态 短 路 Vs故 障 瞬 态 短 路 小 于 额 定 电 流 。If 、 不 能 迅 速 减 小 (3) 调 节 特 性 并 励 电 机 的 励 磁 电 流 比 电

15、机 的 额 定 电 流 小 得 多 ，它 流 过 电 枢 绕 组 引 起 的 电 枢 反 应 和 电 阻 压 降 都 可 以 忽略 不 计 。 并 励 发 电 机 与 他 励 发 电 机 的 调 节 特 性 无 多 大差 别 。换 向 极 可 能 引 起 的 增 磁 作 用高 速 小 负 载 时 的“ 下 凹 ” 现 象 1、 串 励 直 流 发 电 机 励 磁 磁 势 随 负 载 增 加 而 自 动 加 大fa III 磁 路 不 饱 和I Ea 、 U 负 载 变 化 时 ， 端 电 压 变 化 大 ，不 适 合 作 为 常 规 电 源 使 用 。 磁 路 饱 和电 枢 反 应 的 去 磁

16、 作 用 和 电 枢 压 降 大 为 增 加 ，端 电 压 有 所 降 低 。 2、 复 励 直 流 发 电 机 串 励 和 并 励 相 结 合 ， 形 成 广 泛 应 用 的 复 励 发 电 机 。长复励短复励 1、 平 复 励 2、 过 复 励 3、 欠 复 励 4、 差 复 励外 特 性 串 励 绕 组 的 增 磁 作 用 ， 致 使 发 电 机 并 联 运 行 时 易引 起 不 稳 定 。 航 空 直 流 发 电 机 均 为 并 励 的 ， 而 普 通 的直 流 发 电 机 则 广 泛 应 用 复 励 形 式 。 积 复 励 直 流 发 电 机 励 磁 方 式 ： 他 励 、 并 励

17、、 串 励 、 复 励 直 流 发 电 机 电 磁 关 系 直 流 发 电 机 运 行 特 性空 载 特 性外 特 性调 节 特 性自 励 条 件 ： 3） 励 磁 回 路 电 阻 （ r f+Rf) Rf0, 临 界 电 阻2） 励 磁 磁 势 与 剩 磁 同 方 向1） 剩 磁l电 磁 功 率 0 fU f I 0U f I fI f I emaaaa TnIapNnIapNIE 602260 看 例 题 5-2 他 励 发 电 机 中 ， 用 什 么 方 法 能 使 得 电 枢 出 线 端 电压 改 变 极 性 ？ 并 励 发 电 机 呢 ？ 如 果 没 有 磁 饱 和 ， 直 流 发 电 机 能 否 自 励 ？ 一 台 他 励 直 流 发 电 机 ， 如 果 用 50H Z交 流 电 源 供 给励 磁 电 流 ， 则 将 获 得 一 个 怎 么 样 的 电 刷 电 势 ？作 业 ： p48 5-5、 9、 11、 12