并励直流发电机的自励条件和运行特性

1、直流电机的绕组有叠绕组、波绕组和混合绕组三种。

2、并励发电机自励的三个条件是：⑴：磁极铁芯中要有剩磁；(2):励磁磁动势与剩磁方向一致;(3):励磁回路的总电阻必须小于临—「。

3、他励直流电动机带负载运行，电源电压与负载电流均维持不变，若转速上升20%，则当磁路线性时，励磁电流是原来的_5/6倍。

卜Ea=Ce^ n (n T 20%4、感应电动机运行时可定义转差率s,根据s的不同可以确定其三种工作状态，其中，当s>1 时工作于电磁制动状态，当0VSV1是工作于电动运行状态。

5、感应电机在实际应用中，根据其自身特点，可以从三方面进行调速，即：(1):改变极对数；(2)改变电源频率fl ; (3改变转差率。

6在研究电机磁路问题时，若沿着回线L，磁场强度H的方向总在切线方向、其大小处处相等，且闭合回线所包围的总电流是由通有电流i的N匝线圈所提供，则常用的安培环流定律可表达为：O HL=Ni 。

7、从空间和时间两方面来看单相交流绕组基波磁动势的变化规律为，空间上：位置固定,正弦分布，时间上：幅值按正弦规律变化。

三相对称绕组通以三相对称交流电~基波合成磁动势的旋转速度可以表达为：60f/P。

8 感应电机运行时的转子反应是指转子磁动势对电子磁动势的影响。

9、根据磁路的基尔霍夫第二定律，沿任意闭合磁路的磁动势恒等于各段磁路磁压降的代数和。

10、在他励直流发电机中，随着负载的增加，输出电压将稍微下降。

这是由交轴电枢反应的去磁效果和电枢电阻压降增加造成的。

11、直流电机按照其励磁方式不同，分为他励式,并励式,串励式,复励式。

12、感应电机按照其转子结构不同，分为鼠笼式和绕线式感应电机。

13、电动机按所接的电源种类不同，可分为直流电机和交流电机。

14、直流电动机电磁制动的实质是让电动机产生与转子旋转方向相反的转矩。

它有三种电磁制动方法，分别为能耗制动、反接制动、回馈制动。

15、对于三相4极50Hz感应电机，当额定转速为1550r/min时，其额定转差率为0.03 , 转子电路的频率为4色Hz,转子磁动势相对于转子的转速为_50 r/min,转子磁动势相对于定子的转速为1500 r/min。

实验一直流发电机的工作特性一实验目的1观察并励直流发电机的自励过程及自励条件。

2测定并励及他励直流发电机运行的负载外特性曲线。

3观察直流发电机的剩磁（无励磁）发电。

二预习要点1什么是发电机的运行外特性？如何测定？2并励直流发电机不能自励发电时该如何处理？3如何保持直流发电机的转速不变？4直流发电机的他励运行与并励运行差异何在？为什么？5认真阅读附录部分关于实验台的使用说明。

三实验设备1 原动机为直流电动机M03一台：U N 220V，I N 1.1A, P N 185W，n N 1600rpm2 直流发电机为M01一台：U N 200V，I N 0.5A, P N 100W，n N 1600rpm3 直流电流表三台（500mA、2A、2A各一台）4 直流电压表一台5 MEL－03可变电阻箱（900Ω×6）及转速表（MEL－09）各一台6 直流励磁电源、可调直流电源各一台四实验项目1 并励发电机A 实验线路图1-1 并励发电机（1）可调直流源经电枢电流测量表A1向直流电动机M03的电枢供电（V0内接）。

（2）直流励磁电源经励磁电流测量表A2向直流电机的励磁线圈F1，F2供电。

（3）直流发电机M01输出端接300V档电压表，负载回路串直流电流表2A档。

（4）直流发电机的励磁线圈F1，F2并联到发电机的电枢端。

（5）R L由3组900Ω可变电阻并联后串联（见附录），总阻值0～1350Ω可调。

接线要求：必须保证在操作过程中带电导线的金属部分不裸露在外。

完成接线后，检查各旋钮的初始位置：可调直流电源输出最小（调节旋钮逆时针旋到底），而R L在最大位置（3个调节旋钮都逆时针旋到底）；直流励磁电源开关置“0N”，可调直流电源开关置“0N”；必须经指导教师检查认可，才能通电。

B 实验系统的启动及调试（1）接通总电源后，先检查直流电动机的励磁电流测量表A2，必须要有100mA左右的电流指示，才能按复位键启动电机，否则禁止启动电动机，直到励磁电流正常。

2-8 简述并励直流发电机自励的条件;若正转时能自励,试问反转能否自励?若在额定转速时能自励,试问降低转速后能否自励? 答:并励直流发电机自励有如下3个条件:①要有剩磁;②由剩磁感应产生的励磁电流所产生的磁通方向与剩磁方向一致;③励磁回路的总电阻要小于临界电阻值。

若正转时能自励,在不改变任何接线的情况下,反转是不能自励的。

因为,如果不改变任何接线 ,反转时将破坏上述自励的第二个条件。

要使反转时也能自励 ,必须在反转时交换励磁绕组的两端。

若在额定转速时能自励,降低转速后可能就不能自励了。

因为不同的转速对应不同的空载特性,相应的临界电阻值也就不同。

直流发电机转速降低后,临界电阻值减小,当临界电阻值小于励磁回路的总电阻时,并励直流发电机便不能自励。

3-4变压器的一、二次绕组之间并无电的联系,为什么一次侧的电流会随二次侧电流的变化而变化? 答:虽然一、二次绕组之间没有电路上的直接连接,但有磁的耦合,即它们交链着同一个主磁通。

负载运行时,主磁通是由一、二次绕组磁动势共同激励的。

当变压器一次侧电压和频率不变时,主磁通幅值基本不变,因此,负载与空载时磁路中的总励磁磁动势不变,即遵循磁动势平衡关系 :N1I1+N2I2=N1I0。

因此,当二次侧电流I2变化时,其磁动势N2I2也随之改变。

由磁动势平衡关系可知,一次侧电流会产生一个增量I1(一撇)与此相应的磁动势N1I1（一撇）与二次电流产生的磁动势N2I2大小相等、方向相反,以维持主磁通幅值基本不变。

故I1将随I2的增减而增减 ,也说明变压器二次侧的输出能量是从一次侧传递过来的。

4-9为什么转子绕组自行闭合的二相异步电动机在理想空载时转子相当于开路,而在堵转时相当于转子短路?将绕线转子三相异步电动机的定子接到三相对称电源,转子开路,电机能否旋转,为什么? 答:理想空载时,转差率s→0,异步电机等效电路中与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻（1-s）R2(一撇)/s→∞,因此理想空载时转子相当于开路,而在堵转时,s=1,等效电阻(1-s）R2(一撇)/s=0,因此堵转时相当于转子短路。

直流发电机的特性直流发电机运行时，主要有四个主要物理量，即发电机转速 n 、发电机端电压 U 、电枢电流 I a （或输出电流 I ）和励磁电流 I f 。

直流发电机的稳态特性主要有两条：一条是外特性，表征输出电压质量；一条是励磁调节用的调整特性。

一、他励直流发电机1. 空载特性当 n= n N 时， I a =0 ，励磁绕组加上励磁电压 U ，调节励磁电流 I f0 ，直流发电机的空载端电压 U 0 和励磁电流 I f0 关系，即为空载运行时特性曲线 U 0 =f( I f0 ) 。

空载特性可以通过空载实验来测定，发电机的转子由原动机拖动，转速 n 保持恒定，逐步调节励磁回路的电阻 R ，使励磁电流单方向增大测取 U 0 和 I f0 ，直到电枢电压 U 0 =1.25 U N ，然后单方向减少 R ，测取 U 0 及 I f0 ，取其各点的平均值 U 0 ，作出的特性曲线。

图2-7-1-1 直流发电机空载特性由于电动势 E a 与磁通Φ 成正比，所以空载特性曲线的形状与磁化曲线相似。

空载特性不经过零点，即 I f0 =0 时，电枢绕组中仍有电动势 E r 存在，这主要是因为主磁极中有剩磁存在的缘故。

通常为电机额定电压的 2%~4% 。

因为空载特性表明的是直流电机磁路特性，所以对于并励和复励发电机空载特性也可以他励方式测取。

二、并励直流发电机1. 并励直流发电机的自励过程与条件并励直流发电机的励磁电流 I f 由发电机自身电压供给，不需要其他直流电源，应用方便，但是励磁绕组若不是先有了励磁电流 I f 建立磁场，发电机电压就无法产生。

如何在一定条件下使并励直流发电机自励，即使其发电机电压建立并与励磁电流 I f 配合，达到所需要的数值,这种发电机自己建立电压的过程，称为自励过程。

图2-7-1-2 并励直流发电机的自励建压过程图2-7-1-2中的曲线l是发电机的空载特性曲线，即 U 0 =f( I f ) ；直线2是励磁回路的伏安特性曲线，即 R f I f = U f =f( I f ) ；其中 R f 是励磁绕组本身的电阻，伏安特性曲线是一条通过原点的直线。

实验二直流发电机特性测定（他励、并励、复励）一．实验目的1．掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。

2．通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。

二．预习要点1．什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取。

2．做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？3．并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？4．如何确定复励发电机是积复励还是差复励？三．实验项目1．他励发电机（1）空载特性：保持n=n N，使I=0，测取Uo=f(I f)。

（2）外特性：保持n=n N，使If =I f N，测取U=f(I)。

（3）调节特性：保持n=n N，使U=U N，测取I f =f(I)。

2．并励发电机（1）观察自励过程（2）测外特性：保持n=n N，使R f2 =常数,测取U=f(I)。

3．复励发电机积复励发电机外特性：保持n=n N，使R f=常数，测取U=f(I)。

四．实验设备及仪器Array 1．实验台主控制屏2．电机导轨（NMEL-14C）3．直流电机仪表、电源（MMEL-18）（位于实验台主控制屏的下部）4．电机起动箱（NMEL-09）5．直流电压、毫安、安培表（NMEL-06A）6．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）7．三相可调电阻1800Ω（NMEL-03）8．转速、转矩、功率测量（NMEL-13C）9．直流电动机M0310．直流发电机M01。

五．实验说明及操作步骤图1-3 直流他励发电机接线图1．他励发电机。

按图1-3接线G：直流发电机M01，P N=100W，U N=200V，I N=0.5A，N N=1600r/minM：直流电动机M03，按他励接法S1、S2：双刀双掷开关，位于NMEL-05BR1：电枢调节电阻100Ω/1.22A，位于NMEL-09。

R f1：磁场调节电阻3000Ω/200mA，位于NMEL-09。

直流电机实验报告课程名：电机学与电力拖动姓名：***学院：电气工程学院班级：电气1108班学号：********指导老师：***2-2直流发电机一、实验目的1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。

2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。

二、预习要点1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。

2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？3、并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？4、如何确定复励发电机是积复励还是差复励？三、实验项目1、他励发电机实验（1）测空载特性保持n=n N使I L=0，测取U0=f（I f）。

（2）测外特性保持n=n N使I f=I fN，测取U=f（I L）。

（3）测调节特性保持n=n N使U=U N，测取I f=f（I L）。

2、并励发电机实验（1）观察自励过程（2）测外特性保持n=n N使R f2=常数，测取U=f（I L）。

3、复励发电机实验积复励发电机外特性保持n=n N使R f2＝常数，测取U＝f（I L）。

四、实验设备及挂件排列顺序1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D55-4，D31、D44、D31、D42、D51五、实验方法1、他励直流发电机（必做）按图1-2-1接线。

图中直流发电机G 选用DJ13，其额定值PN ＝100W ，UN ＝200V ，IN ＝0.5A ，nN ＝1600r/min 。

直流电动机DJ23-1作为G 的原动机（按他励电动机接线）。

涡流测功机、发电机及直流电动机由联轴器同轴联接。

开关S 选用D51组件上的双刀双掷开关。

Rf1选用D44的1800Ω变阻器，Rf2 选用D42的900Ω变阻器，并采用分压法接线。

R1选用D44的180Ω变阻器。

R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。

第二章直流电机2.1直流电机的基本工作原理及结构一、基本工作原理（一）直流电机的构成（1）定子：主磁极、换向磁极、机座、端盖、电刷装置；（2）转子：电枢铁心、电枢绕组、换向装置、风扇、转轴（3）气隙**注意：同步电机—旋转磁极式；直流电机—旋转电枢式。

1.直流发电机的工作原理：实质上是一台装有换向装置的交流发电机；（1）原理：导体切割磁力线产生感应电动势（2）特点：e=BLV；a、电枢绕组中电动势是交流电动势b、由于换向器的整流作用，电刷间输出电动势为直流（脉振）电动势c、电枢电动势——原动势；电磁转矩——阻转矩（与T、n反向）2.直流电动机的工作原理：实质上是一台装有换向装置的交流电动机；（1）原理：带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩，推动转子转动起来（2）特点：f=BiLa、外加电压并非直接加于线圈，而是通过电刷和换向器再加到线圈b、电枢导体中的电流随其所处磁极极性的改变方向，从而使电磁转矩的方向不变。

c、电枢电动势——反电势（与I反向）；电磁转矩——驱动转矩（与n同向）**说明：直流电机是可逆的，它们实质上是具有换向装置的交流电机。

3、脉动的减小——电枢绕组由许多线圈串联组成（二）直流电机的基本结构1、主磁极——建立主磁场（N、S交替排列）a、主极铁心——磁路，由1.0~1.5mm厚钢板构成b、励磁绕组——电路、由电磁线绕制2、机座——磁路的一部分（支承）框架，钢板焊接或铸刚3.电枢铁心——磁路，0.5mm厚硅钢片叠压而成（外圆冲槽）4.电枢绕组——电路。

电磁线绕制（闭合回路，由电刷分成若干支路）换向器——换向片间相互绝缘（用云母或塑料）电刷装置a、电刷——石墨或金属石墨b、刷握、刷杆、连线（铜丝辨）5.换向极——改善换向，由铁心、绕组构成（放置于主极之间或绕组与电枢绕组串联）（三）励磁方式1.定义：主磁极的激磁绕组所取得直流电源的方式；2.分类：以直流发电机为例分为：他励式和自励式（包括并励式、串励式和复励式）他励：激磁电流较稳定；并励：激磁电流随电枢端电压而变；串励：激磁电流随负载而变，由于激磁电流大，激磁绕组的匝数少而导线截面积较大；复励：以并激绕组为主，以串激绕组为辅。

电机及拖动练习题一、填空题---并励直流发电机自励的条件是：剩磁，并励绕组并接到电枢回路的极性要正确，励磁回路总电阻小于该转速下的临界电阻。

---他励直流电动机带位能性负载，在能耗制动状态下放重物，其能量关系是：机械能通过电机转换成电能能，消耗在电枢电阻上。

---影响他励直流电动机机械特性的因素有电源电压、磁通、电枢电阻。

---当直流电机带恒转矩负载时，假设为他励电动机，当电枢电压下降时，其转速下降，电枢电流不变。

---他励直流电动机的起动方法有：降电压启动、电枢回路串电阻。

---他励直流电动机原为电动运行，假设采纳能耗制动，能耗制动电阻越大，制动瞬间转矩越小，制动到转速为零所需要的时间越长。

---直流电动机的励磁方法有他励、并励、串励、复励。

---他励直流电动机降压调速属于恒转矩调速方法，弱磁调速属于恒功率调速方法。

---他励直流电动机原在固有特性上电动运行，欲采纳能耗制动，应使电枢回路脱离直流电源，且电枢回路串入电阻，从而限制制动电流。

---当直流电动机的转速超过__理想空载转速__时，出现回馈制动。

---直流电动机拖动恒转矩负载进行调速时，应采__降压或电枢回路串电阻__调速方法，而拖动恒功率负载时应采纳__弱磁_调速方法。

---直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向__相反__，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向__相同___。

---一台直流发电机的额定功率为115KW，额定电压为230V，额定效率为0.89，额定转速为950r/min，其额定电流为 500 A。

---对一台直流电机究竟是作发电机运行还是作电动机运行，主要在于外加的条件。

如果从电刷上输入电功率，电机即作电动运行；如果从轴上输入机械功率，则作发电运行。

---直流电机的电枢反响是指电枢磁动势对主磁场的影响。

---对一台并网运行的直流电机，如果U<E a，则此直流电机是当作发电运行。

---他励直流电动机调速方法有：降压调速、弱磁调速、电枢串电阻调速。

直流发电机的工作特性实验报告范文篇一：直流发电机实验报告一、实验目的1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。

2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。

二、预习要点1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。

2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？3、并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？4、如何确定复励发电机是积复励还是差复励？三、实验项目1、他励发电机实验（1）测空载特性保持n=nN使IL=0，测取U0=f（If）。

（2）测外特性保持n=nN使If=IfN ，测取U=f（IL）。

（3）测调节特性保持n=nN使U=UN，测取If=f（IL）。

2、并励发电机实验（1）观察自励过程（2）测外特性保持n=nN使Rf2=常数，测取U=f（IL）。

3、复励发电机实验积复励发电机外特性保持n=nN使Rf2＝常数，测取U＝f（IL）。

四、实验设备及挂件排列顺序1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D31、D44、D31、D42、D51 五、实验方法1、他励直流发电机励磁电源图2－3直流他励发电机接线图按图2-3接线。

图中直流发电机G选用DJ13，其额定值PN＝100W，UN＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/min。

校正直流测功机MG 作为G的原动机（按他励电动机接线）。

MG与G由联轴器直接连接。

开关S选用D51组件。

Rf1选用D44的1800Ω变阻器，Rf2 选用D42的900Ω变阻器，并采用分压器接法。

R1选用D44的180Ω变阻器。

R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。

当负载电流大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。

直流电流表和电压表选用D31，并根据需要选择合适的量程。