3直流发电机
直流发电机 实验报告
直流发电机实验报告直流发电机实验报告引言：直流发电机是一种将机械能转化为电能的装置，广泛应用于工业生产和日常生活中。
本实验旨在通过搭建直流发电机的实验装置，了解其工作原理和特性，并通过实验数据分析验证理论模型的准确性。
一、实验装置及原理1. 实验装置：本实验采用基本的直流发电机实验装置，包括主磁极、励磁电源、电刷、电刷滑环、电刷支架等组成。
2. 原理：直流发电机的基本原理是利用电磁感应现象，通过转动的导体与磁场的相互作用，产生电势差。
主磁极产生磁场，励磁电源提供励磁电流，电刷与电刷滑环连接转动的导体，当导体与磁场相互作用时，电势差产生，形成电流。
二、实验步骤1. 搭建实验装置：按照实验指导书的要求，正确搭建直流发电机实验装置，确保各部件的连接正确牢固。
2. 测量励磁电流与电势差关系：通过改变励磁电流的大小，测量不同励磁电流下的电势差，并记录数据。
3. 测量负载电流与电势差关系：将负载电阻接入电路，通过改变负载电阻的大小，测量不同负载电流下的电势差，并记录数据。
4. 分析实验数据：根据测量数据，绘制励磁电流与电势差的关系曲线，以及负载电流与电势差的关系曲线。
通过曲线的形状和趋势，分析直流发电机的特性。
三、实验结果与数据分析1. 励磁电流与电势差关系：根据测量数据绘制的励磁电流与电势差的关系曲线显示，随着励磁电流的增加，电势差呈现出线性增长的趋势。
这表明励磁电流的增加会导致产生的电势差增加。
2. 负载电流与电势差关系：根据测量数据绘制的负载电流与电势差的关系曲线显示，随着负载电流的增加，电势差呈现出下降的趋势。
这表明负载电流的增加会导致电势差减小，即发电机的输出电压下降。
3. 实验结果分析：根据实验结果，可以得出以下结论：- 励磁电流对电势差有直接影响，增加励磁电流可以增加发电机的输出电压。
- 负载电流对电势差有间接影响，增加负载电流会导致发电机的输出电压下降。
四、实验误差分析与改进措施1. 实验误差：在实验过程中，可能存在以下误差：- 测量误差：由于测量仪器的精度限制，测量数据可能存在一定误差。
第3章直流电机原理
电动势平衡方程式:
根据基尔霍夫第二定律，对任一有源的闭合回路，所有电动势之和
等于所有电压降和（ EU）， 有：
+
Ea UIaRa
U
-
Uf If Rf
其中：Ea Cen
R a ：电枢回路总电阻 R f ：励磁回路总电阻
Ia T1 n Ea T0 T
If
他励
转矩平衡方程式：
直流发电机在稳态运行时，电机的转速为n，作用在电枢上的转矩共
一、直流电机的磁路和励磁方式：
1.磁路
2.直流电机的磁势 主极磁势: Ff=IfWf 电枢磁势: Fa=IaWa 换向极磁势: FK=IKWK ( IK=Ia)
3.直流电机的励磁方式：主极励磁线圈的供电方式
直流电机的励磁方式
他励式
自励式
并励式
串励式
复励式
(不同励磁方式电机的特性不同)
二、空载时直流电机的磁场分布
2）电枢绕组：电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组 成，它是直流电机的主要电路部分，也是通过电流和感应电动 势，从而实现机电能量转换的关键性部件。
3.4 直流电机的铭牌数据(额定值)
为了使电机安全可靠地工作，且保持优良的 运行性能，电机厂家根据国家标准及电机的 设计数据，对每台电机在运行中的电压、电 流、功率、转速等规定了保证值，这些保证 值称为电机的额定值。
仅交链励磁绕组本身不进入电枢铁心不和电枢绕组相交链不能在电枢绕组中感应电动势及产生电磁转矩极靴下气隙远远小于极靴之外的气隙显然极靴下沿电枢圆周各点的主磁场将明显大于极靴范围以外在两极之间的几何中心线处磁场等于零
直流电机的优缺点
直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的影响小。 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。 直流电机由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。
直流发电机的工作原理
直流发电机的工作原理关键信息项：1、直流发电机的定义和分类2、直流发电机的基本结构组成3、工作原理的主要步骤和过程4、磁场的产生与作用5、电枢绕组的运动与感应电动势6、换向器的功能与作用7、输出直流电压的特性和影响因素1、直流发电机的定义和分类11 直流发电机是一种将机械能转换为直流电能的装置。
它通过电磁感应原理，将输入的机械动力转化为电能输出。
111 按照励磁方式的不同，直流发电机可分为他励直流发电机、并励直流发电机、串励直流发电机和复励直流发电机。
112 他励直流发电机的励磁绕组由独立电源供电；并励直流发电机的励磁绕组与电枢绕组并联；串励直流发电机的励磁绕组与电枢绕组串联；复励直流发电机则同时具有并励和串励绕组。
2、直流发电机的基本结构组成21 直流发电机主要由定子、转子、电枢绕组、励磁绕组、换向器和电刷等部分组成。
211 定子通常包括主磁极和机座，主磁极提供磁场，机座用于支撑和固定整个电机。
212 转子由电枢铁芯、电枢绕组和转轴等构成，电枢绕组安装在电枢铁芯上，在磁场中旋转产生感应电动势。
213 电枢绕组是实现电能转换的关键部件，由许多导体按照一定规律连接而成。
214 励磁绕组用于产生磁场，其电流大小和方向决定了磁场的强度和方向。
215 换向器和电刷用于将电枢绕组中产生的交流电动势转换为直流电动势，并实现对外输出。
3、工作原理的主要步骤和过程31 当原动机带动直流发电机的转子旋转时，电枢绕组在磁场中做切割磁力线的运动。
311 根据电磁感应定律，导体在磁场中运动时会产生感应电动势。
312 由于电枢绕组中的导体不断交替地进入和离开磁场，其感应电动势的方向也在不断变化，形成交流电动势。
313 然而，通过换向器和电刷的作用，在电刷两端得到的是方向不变的直流电动势。
4、磁场的产生与作用41 直流发电机中的磁场通常由励磁绕组通电产生。
411 励磁电流通过励磁绕组时，在定子的主磁极中形成磁场。
412 磁场的强度和分布直接影响电枢绕组中感应电动势的大小和特性。
3 直流电机的换向解析
2018/10/10 第19页
• 三种不同的换向过程，分述如下。 • （1）∑e＝0，直线换向。这是最理想的换向情况。 换向电流只有iL分量，随时间线性变化，从＋ia均匀 地变化到－ia。可以证明，此时电刷下的电流密度 也是均匀分布的。
2018/10/10 第20页
• （2）∑e >0，延迟换向。此时，换向电流同时包含iL和ik分量， 且ik≥0，其结果是曲线轨迹处于直线换向上方(图(d))，致使过 零时间滞后于直线换向，“延迟换向”由此而得名。 • 延迟换向时，左刷边(参见前图，电刷与换向片l接触的部分， 通称后刷边)的电流密度会大于右刷边(与换向片2接触部分， 亦称前刷边)的值。当电刷滑离换向片1时，很大的电流突然 突然断路，换向回路中贮存的电磁能量通过空气释放，便导 致火花在后刷边产生。 2018/10/10 第21页
第三章 直流电机的换向
• • • • • • • 引言 §3.1直流电机的换向过程 §3.2 经典换向理论 §3.3 产生火花的原因 §3.4 改善换向的措施 §3.5环火及补偿绕组 小结
2018/10/10 第1页
引言
• 换向是一切装有换向器的电机的一个专门问 题，它对电机的正常运行有重大影响，是直 流电机的关键问题之一。 • 本章首先介绍换向的电磁理论，并简要地介 绍点接触，离子导电、氧化膜等理论作为补 充，进而分析火花发生的原因和改善换向的 方法。最后扼要地介绍环火、补偿绕组。
2018/10/10 第13页
• 综上可知，换向元件中总的电动势应是旋转 电动势和电抗电动势的代数和，即 • ∑e=ek+er • 对于换向良好的电机，在理想情况下，ek和er 大小相当，方向相反，∑e≈0；反之，∑e不为 零，导致换向不良，就有可能在电刷下发生 火花。
直流电机3 阎治安ppt课件
U0 Ea Ia Ra 2Us Cen Ia Ra 2Us
8
三、外特性 U = f ( I )
引起端电压随负载电流增加而下降的因素：
❖电阻Ra上的压降； ❖电枢反应的去磁作用；
❖以上2因素引起励磁电流的进一步减少。
从而导致端电压再下降。 一般电压调整率为：
U U 0 并励发电机
UN
他励
ΔU=（10~30）%。
O IK
I kr
IN I
9
3-3 复励直流发电机的特性
❖复励发电机有两个励磁绕组即串励和并励绕组。 ❖如果串励与并励绕组的磁势方向相同,则称为加复励（或叫 积复励）,反之为差复励（或叫减复励）。
一、开路特性 U0 = f ( If )
12
开路特性 U0= f ( If ) 曲线与电机的
U0
磁化曲线Φ =f ( Ff ) 形状完全相同。
UN
一般电机的工作点位于开
路特性上曲线开始弯曲的
膝点附近。据此可以判断
电机的饱和程度。
气隙线 开路特性
A
O
If
3
二、外特性 U = f ( I )
n 常数，I f 常数，改变负载后， U f I
6
励磁回路 场阻线 方程：U0 Rf I f
电枢回路空载曲线方程：U0 f I f
•稳定点：以上两条曲线的交点。 •建压临界电阻：场阻线与空载特性曲线相切时对应的励磁回路电阻。
U0 建压条件： 1.电机内部要有剩磁； 2.励磁电流产生的磁通 与剩磁同方向； 3.励磁回路总电阻应小 于建压时的临界电阻。
磁，必须具备一定的条件才可。并 励发电机由初始的U=0到正常运行时 的U值，有一个自己建立电压的过程， 这一过程称为自励过程。
第3章 直流电机原理
电机与拖动基础
结论：
由于静止电刷和旋转换向器的作用，
eBA 为脉动的直流电动势。
电机与拖动基础
直流电动势产生
1) 线圈内感应电动势的 性质； 2) 整流：机械式和电子 式；导电片又叫换向片 3) 脉振电动势的消除— —多线圈
按照一定的规律把它们连接起来，构成电枢绕组。
若流过电机的电流大于额定值，叫过载运行，损坏电 机。
电机与拖动基础
例3.1、直流发电机，PN=145KW，UN=230V， nN=1450r/min，ηN=90%，求该发电机的输入功率P1， 额定电流IN各为多少？
例3.2、直流电动机， PN=160KW，UN=220V， ηN=90%，nN=1500r/min，求该电动机的输入功率、额 定电流、额定输出转矩各为多少？
电刷 刷握 绝缘支架 压紧力调整装置
转子
换向器 电枢铁心 电枢绕组
（产生电动势，流过电 流，产生电磁转矩）
§3.2.2 直流电机的铭牌数据
1、额定值 电机制造厂按国家标准的要求，对电机的一些电量或机械
量所规定的数据 2、额定工况
电机运行时，有关电量和机械量都符合额定值的运行情况 3、常用额定数据
额定功率 PN (W) 额定电压 UN (V) 额定电流 IN (A) 额定转速 nN (r/min) 额定励磁电流 IfN (A)和励磁方式等
§3.2.1 主要结构
旋转电机结构形式必须有满足电磁和机械两方面要求 的结构，旋转电机必须具备静止和转动两大部分
• 直流电机静止部分----定子 作用 —— 产生磁场 由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成
• 直流电机转动部分——转子(通常称作电枢) 作用——产生电磁转矩和感应电动势 由电枢铁心和电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等组
直流发电机 实验报告
直流发电机实验报告引言直流发电机是一种将机械能转化为电能的装置。
它通过在闭合电路中产生电流来实现电能的转换。
本实验旨在研究直流发电机的基本原理和工作过程。
实验目的1.了解直流发电机的基本原理和构造；2.掌握直流发电机的工作特性；3.学习使用实验仪器进行直流发电机的实验测量。
实验仪器和材料•直流发电机•电阻箱•电流表•万用表•直流电源•连接电缆实验步骤1.将直流发电机放置在平稳的台面上，并确保其轴线与水平线平行。
2.连接直流电源的正极和负极分别到直流发电机的正极和负极。
3.使用连接电缆将直流发电机的输出端与电阻箱相连接。
4.调节电阻箱的阻值，设置不同的负载条件。
5.打开直流电源，将电流表连接到直流发电机的输出端，测量输出电流的大小并记录下来。
6.使用万用表测量直流发电机的输出电压，并记录下来。
7.分析数据，绘制出直流发电机的U-I特性曲线图。
8.关闭直流电源，断开电路连接，结束实验。
实验结果根据实验步骤中所记录的数据，我们可以绘制出直流发电机的U-I特性曲线图。
该曲线图展示了直流发电机在不同负载条件下的输出电压和输出电流之间的关系。
我们可以观察到随着负载电阻的增加，输出电压逐渐下降，而输出电流逐渐增加的趋势。
结论通过本次实验，我们对直流发电机的工作原理和特性有了更深入的理解。
我们了解到直流发电机的输出电压和输出电流之间存在一定的关系，随着负载电阻的增加，输出电压会下降，而输出电流会增加。
这些实验结果对于我们进一步研究和应用直流发电机具有重要的指导意义。
参考文献（这里列出参考过的文献，如有）。
第3章 直流电机的工作原理及特性
3.20
C2 K eC
第二段 Φ ＝C
Ra U n T n0 n 2 K e K e K t
串励电动机的机械特性相关分析
1． 硬度 2． 优点
1）串励电动机负载的大小对电动机的转速影响较大 2）起动时的励磁电流大
3、注意事项
（1）不容许空载运行。 （2）反转运行不能用改变电源极性的方式。
3· 直流电机的基本结构和工作原理 1
结构要点：定子、转子、换向器 原理要点：电磁感应定律、电磁力定律、 电路定律以及电势方程、转矩方程、电压 方程 分类：直流电机按照励磁方式的不同分为 他励、并励、串励、复励四种
一、直流电机的基本结构
直流电机的组成
1、定子：产生磁场、支撑电机 2、转子：产生电磁转矩和感应电动势，进 行能量转换
直流电机作发电机运行和作电动机运行时，虽然都产生电
动势E和电磁转矩T，但作用正好相反。
电机运行 方式 转矩之间的 关系
E与I的方 向
E的作用
T的性质
发电机 电动机
相同 相反
电源电动 势 反电动势
阻转矩 驱动转 矩
T1=T+ T0 T= TL+ T0
电路方程
发电机
E U I a Ra U E I a Ra
（二）直流电动机的工作原理
直流电动机基本工作原理
电枢线圈通电后在磁场中成为 载流导体 载流导体在磁场中受到电磁力 作用产生电磁转矩T 电枢在电磁转矩T作用下旋转 旋转的电枢线圈又切割磁力线，从而产生感 应电势E 由于换向器的作用，感应电势E总是与外加电 压的方向相反，称为反电势
三、电动势和电磁转矩
1. 电动势E 根据电磁学原理，两电刷间有感应电动势。
直流电机知识
作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能直流测速发电机将机械信号转换为电信信号传递-直流伺服电动机将控制电信号转换为机械信号1-1 直流电机工作原理一、原理图(物理模型图)磁极对N、S不动, 线圈（绕组）abcd 旋转, 换向片1、2旋转, 电刷及出线A、B不动二、直流发电机原理（机械能--->直流电能）( Principles of DC Generator)1.原动机拖动电枢以转速n(r/min)旋转；2.电机内部有磁场存在；或定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流(称为励磁电流I f)时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁场） (magnetic field, field pole)3.电枢线圈的导体中将产生感应电势 e = B l v ，但导体电势为交流电，而经过换向器与电刷的作用可以引出直流电势E AB，以便输出直流电能。
（看原理图1，看原理图2）(commutator and brush)1.问题1-1：直流电机电枢单个导体中感应电势的性质？2.问题1-2：直流电机通过电刷引出的感应电势的性质？3.看直流发电机原理动画4.问题1-3：直流发电机如何得到幅值较为恒定的直流电势？5.为了得到稳定的直流电势，直流电机的电枢圆周上一般有多个线圈分布在不同的位置，并通过多个换向片联接成电枢绕组。
以前曾使用环形绕组.6.问题1-4：环形绕组的缺点是什么？三. 直流电动机的原理 ( Principies of DC Motor)1.将直流电源通过电刷和换向器接入电枢绕组，使电枢导体有电流i a通过。
2.电机内部有磁场存在。
3.载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用 f = B l i a（左手定则）4.所有导体产生的电磁力作用于转子可产生电磁转矩，以便拖动机械负载以n(r/min)旋转。
5.结论：直流电机的可逆性原理：同一台电机，结构上不作任何改变，可以作发电机运行，也可以作电动机运行。
第三章直流电机原理
Ff Ff / Bx 0 (Wb / m 2 ) li 1 li 0 li
(b)
The air-gap Flux-density distribution curve with no-load
Bavl
极靴下的气隙远远小于极靴之外的气 隙， 显然，极靴下沿电枢圆周各点的 主磁场将明显大于极靴范围以外，在 两极之间的几何中心线处，磁场等于 零。对于这一点，我们可以通过数学 形式来看一下： 设电枢圆周为 轴而磁极轴线处为 纵轴，又设电枢长度为 l，则离开坐 标原点为 的 d 范围内的气隙主磁 通为： d x Bxldx
§ 3.1 直流电机的用途及其基本 工 作原理
3.1.1直流电机的用途
电动机(Motor)：电能→机械能 直流电机 发电机(Generator) :机械能→电能 DC Machine
直流电机的用途
直流电机是一种通过磁场耦合作用实现机械能 与直流电能相互转换的旋转式机械装置。
直流电动机
输出机械能
输入直流电能 输出直流电能
M U U 他励
If
M
并励
U
M
U
M
串励
复励
Field-circuit connections of DC Machines
Separate- Excitation (Separately-excited)
Self-excited
Compound excitation
Series field
Shunt field
特点：
1）由同一个磁动势所产生 2）所走的路径不同，这就导致了它们对 应磁路上所产生的磁场的分布规律不同， 在这里，气隙磁场的大小和分布直接关 系到电机的运行性能，所以，这一点将 是我们主要研究的方向。
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第 三 章 直 流 发 电 机
生与剩磁方向相同的磁通，使主磁路磁通 增加，电动势增大，I f 增加。 如此不断增长，直到励磁绕组两端电压 与 I f R f 相等时，达到稳定的平衡工作 点a。 If
b
3.3
直流发电机的运行特性
电 机 学
二、并励发电机的运行特性 1、自励条件 可见，并励直流发电机的自励条件有： （1）电机的主磁路有剩磁 （2）并联在电枢绕组两端的励磁绕组极性要正确 （3）励磁回路的总电阻小于该转速下的临界电阻
从空载到负载，电压下降的程度由电压变化率来表示
U0 U N U 100% UN
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%。
第 三 章 直 流 发 电 机
3.3
直流发电机的运行特性
电 机 学
一、他励发电机的运行特性
3、调整特性
U C2 时， I f f ( I ) 定义：当 n C1 、
第三章 直流发电机
2017.4
主要内容：
3.1 运行原理 3.2 基本方程式； 3.3 运行特性； 3.4 小结；
电 机 学
第 三 章 直 流 发 电 机
3.1
直流发电机的运行原理 思考：
1.何为励磁？ 2.直流电机的励磁方式分为 哪几种？
电 机 学
第 三 章 直 流 发 电 机
F
U
G
I
I
P 2 P em P Cua 自励发电机中还应减去励磁损耗 P f
输出的电功率
PCua
3.2
直流发电机的基本方程式
电 机 学
一、感应电动势与电压方程
功率和效率
功率平衡式：
第 三 章 直 流 发 电 机
P 1 P em p0 P2 p p p pmec p cua cuf fe ad
效率：
p P2 100% (1 ) 100% P P 1 1
p pcua pcuf
p
pmec p fe ad
3.2
直流发电机的基本方程式
电 机 学
四、小结直流发电机的基本方程式
Ea Ce n
U Ea I a Ra
T CtI a U 0 Ea Cen
直流发电机的运行特性
电 机 学
一、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。 主要特性： （1）n＝常数， I＝常数， U＝f（If）；负载特性
第 三 章 直 流 发 电 机
的空载转矩 T0 。平衡方程为：
T1 Tem T0
电磁转矩 T 为制动转矩
em
S
T0 为空载阻转矩
3.2
直流发电机的基本方程式
电 机 学
三、功率平衡方程 原动机输入给发电机的机械功率 空载损耗P 包括： 机械摩擦损耗
0
P1
Pmec 、铁损耗 PFe
、附加损耗P
ad
。
电磁功率 P em P 1 P 0 Tem Ea I a
f
UN
f (Ia , I f )
3.2
直流发电机的基本方程式
电 机 学
一、电枢电动势和电动势平衡方程 例题：利用直流发电机电动势平衡方程式分析
负载I a U ?
分析直流发电机外特性
RL
Ia
Rj E E a Rf ^^^
第 三 章 直 流 发 电 机
U
U
U0
U Ce n I a Ra
第 三 章 直 流 发 电 机
3.1
直流发电机的运行原理
电 机 学
一、直流发电机的空载运行 4.磁场分布：
第 三 章 直 流 发 电 机
3.1
直流发电机的运行原理
电 机 学
二、直流发电机的负载运行
1.定义： 直流发电机的电枢绕组与负载构成回路，电枢绕 组中有电流，发电机就发出了功率，此时发电机 的状态称为负载运行。
空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于电枢反应 的影响，每一个磁极下，一半磁场被增强，一半被削弱，物理中性 线偏离几何中性线角，磁通密度的曲线与空载时不同。 2、对主磁场起去磁作用 磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此每极 量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的膝部，主 磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻增大，增加 的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在几何中性 线时的电枢反应为交轴去磁性质。
二、并励发电机的运行特性
并励的励磁是由发电机本身的端电压提供的，而端电压是在励磁
电流作用下建立的，这一点与他励发电机不同。 并励发电机建立电压的过程称为自励过程，满足建压的条件称为 自励条件。
第 三 章 直 流 发 电 机
3.3
直流发电机的运行特性
电 机 学
二、并励发电机的运行特性 1、自励条件 曲线1为空载特性曲线，曲线2为励磁回路总电阻 R f 特性曲线，
Ea U Ia Ra
UI a
T1 T T0
PM T Ea I a
第 三 章 直 流 发 电 机
输入功率：P 1
PM P 1 pFe pm pa
P 输出功率： 2
铜损耗：
UIa
P M P 2 pcu p f
2 pcua I a Ra
3.3
2、外特性
外特性也可以通过实验的手段得到 调节RL n不变 I从零增至额定值 U 1 RL A V G r 2 1 他励 2 并励 I
U Ea I a Ra Ce n I a Ra
第 三 章 直 流 发 电 机
If不变
3.3
直流发电机的运行特性
电 机 学
一、他励发电机的运行特性 电压调整率
第 三 章 直 流 发 电 机
3.1
直流发电机的运行原理
电刷偏离
电 机 学
四、电枢反应
第 三 章 直 流 发 电 机
τ F A ( bβ ) 交轴电枢磁动势 aq 2
直轴电枢磁动势
Fad Abβ
3.1
直流发电机的运行原理
电 机 学
四、电枢反应
当电刷不在几何中性线上时
电刷从几何中性线偏移 角，电枢磁动势轴线也随 之移动 角。 这时电枢磁动势可以 分解为两个垂直分量： 交轴电枢磁动势 Faq 和直轴电枢磁动势Fad 。
a
Ra
Ea Cen
为电枢回路总电阻，
Ub 为正负电刷 I a
T1
U I a Ra Ub U I a Ra
从方程式可见，直流发电机 励磁特性公式
Ea U
每极气隙磁通
T0 n G Tem I f Ea
Uf
直流发电机的励磁电流
If
Uf Rf
并励时，U
U 0 Ce n
I a I a Ra U
0
Ia I
3.2
直流发电机的基本方程式
Tem CT I a
T1
电 机 学
二、电磁转矩和转矩平衡方程 电磁转矩：
直流发电机轴上有三个转矩：原动 机输入给发电机的驱动转矩 T1 、电
N n
·
T T 0
第 三 章 直 流 发 电 机
磁转矩Tem 和机械摩擦及铁损引起
电磁功率一方面代表电动势为E 的电源输出电流 I 时发出的电 a a 功率，一方面又代表转子旋转时克服电磁转矩所消耗的机械功率。
2 2 P ( U I R ) I UI I R P I em a a a a a a 2 a Ra
第 三 章 直 流 发 电 机
电枢回路绕组电阻及电刷与换向器表面接触电阻是的铜损耗
U N 时， f(Is )
p P2 100% (1 ) 100% P P 1 1
第 三 章 直 流 发 电 机
p pcua pcuf
p
fe
pmec p ad
在什么情况下，效率最高？
不变损耗＝可变损耗时 P34
3.3
直流发电机的运行特性
电 机 学
第 三 章 直 流 发 电 机
3.1
直流发电机的运行原理
电 机 学
三、电枢磁动势
第 三 章 直 流 发 电 机
A
N a ia πDa
Faq Fa
Aτ 2
πDa 2p
3.1
直流发电机的运行原理
电 机 学
三、电枢磁动势
4.结论 当电枢位于几何中性线时电枢磁动势是交轴电枢磁动势 电枢磁场与主极磁场在空间始终保持相对静止。 在磁极中心线处，交轴电枢磁动势为零；在几何中性线处，交轴电枢 磁动势达最大值。 电枢磁动势的轴线总是与电刷轴线重合，当电刷偏离几何中心线时， 除产生交轴电动势外，还产生直轴电枢磁动势。
（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
3.3
直流发电机的运行特性
电 机 学
一、他励发电机的运行特性
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 n等于常数
第 三 章 直 流 发 电 机
空载时， U
Ea
Ea Ce n
根据 U Ce n I a R 可知，端电压下降有两个原因： a 一是在励磁电流一定情况下，负载电流增大，电枢反应的去磁作用 使每极磁通量减少，使电动势减少；另一个原因是电枢回路上的电 阻压降随负载电流增大而增加，使端电压下降。