航空直流发电机.ppt

复 习,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,第三章 直流电机的电枢绕组,一、单叠绕组二、单波绕组 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,第五章 航空直流发电机,1、直流发电机的励磁方式2、直流发电机的基本电磁关系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,一、直流发电机分类（按励磁方式）,永磁电励磁,他励自励,并励串励复励,他励,并励,复励,串励,励磁,直流电机正方向规定惯例,1、基本平衡关系式(1)电压平衡关系式电枢回路 瞬态:稳态:励磁回路 瞬态:稳态:,各绕组电阻（电枢、换向极、补偿、串励）,二、直流发电机的基本电磁关系,电刷与换向器的接触电阻(接触压降),(2)转矩平衡关系式 瞬态:稳态:,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，）,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,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。,直流发电机的效率,三、他励直流发电机的运行特性,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。,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）,（10%）,3、调节特性：当 和 时，关系曲线,例题5-1,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8000r/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。,第五章 直流发电机,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,四、并励直流发电机的自励及运行特性,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！,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：,2、自励条件电机必须有剩磁。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。,3、并励直流发电机的运行特性 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。,解释：电枢电阻压降；电枢反应去磁；,分为两段：,第一段：I,U,(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%）。,解释：,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。,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,五、串励和复励直流发电机,1、串励直流发电机 励磁磁势随负载增加而自动加大,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,电枢反应的去磁作用和电枢压降大为增加，端电压有所降低。,五、串励和复励直流发电机,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,直流发电机小结,直流发电机励磁方式：他励、并励、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（rf+Rf)Rf0,临界电阻,2）励磁磁势与剩磁同方向,1）剩磁,电磁功率,总结,课后复习及思考题,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50HZ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,