直流电机励磁方式优化探讨

【学习任务】（1）正确说出直流电机的励磁方式。

（2）正确分析并励直流发电机的自励过程。

微课10.1：直流电机的励磁方式

1.励磁方式

直流发电机的各种励磁方式接线如图10－15所示，直流电动机的各种励磁方式接线如图10－16所示。

图10－15　直流发电机按励磁分类接线图

（a）他励；（b）并励；（c）串励；（d）复励

1）他励方式

他励方式中，电枢绕组和励磁绕组电路相互独立，电枢电压U与励磁电压Uf彼此无关，电枢电流Ia与励磁电流If也无关。

2）并励方式

并励方式中，电枢绕组和励磁绕组是并联关系，在并励发电机中Ia＝I＋If，而在并励电动机中Ia＝I－If。

图10－16　直流电动机按励磁分类接线图

（a）他励；（b）并励；（c）串励；（d）复励

3）串励方式

在串励方式中，电枢绕组与励磁绕组是串联关系。由于励磁电流等于电枢电流，所以串励绕组通常线径较粗，而且匝数较少。无论是发电机还是电动机，均有Ia＝I＝If。

4）复励方式

复励电机的主磁极上有两部分励磁绕组，其中一部分与电枢绕组并联，另一部分与电枢绕组串联。当两部分励磁绕组产生的磁通方向相同时，称为积复励；反之称为差复励。

2.并励式直流发电机的自励

并励直流发电机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，这一点与他励直流发电机不同。并励直流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。并励直流发电机的自励接线图和自励过程分别如图10－17和图10－18所示。

图10－17　并励直流发电机的自励接线图

图10－18　并励直流发电机的自励过程

在图10－18中，曲线1为空载特性曲线；曲线2为励磁回路总电阻Rf的特性曲线，也称场阻线Uf＝IfRf；曲线3为与空载特性曲线相切的场阻线。

当原动机带动并励_直流发电机旋转时，如果主磁极有剩磁，则电枢绕组切割剩磁磁通感应一小的电动势。在电动势的作用下，励磁回路产生励磁电流。如果励磁绕组和电枢绕组连接正确，则励磁电流产生与剩磁方向相同的磁通，使主磁路磁通增加，电动势增大到，励磁电流增加到。如此不断增长，直到励磁绕组两端的电压与Uf＝IfRf相等，达到稳定的平衡工作点F。

增大Rf直到场阻线与空载特性曲线相切（见图10－18中曲线3）时，Rf称为临界电阻（Rcr）。若再增加励磁回路电阻，发电机将不能自励。Rcr＝tanα′，不同的转速有不同的Rcr，此处的Rcr是指额定转速对应的临界电阻。

由以上分析可见，并励直流发电机的自励条件如下：

（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。

自测题

答案10.2

一、填空题

1.直流电机的励磁方式有________、__________、________、________。

2.直流并励发电机中Ia＝________________。(www.xing528.com)

3.无论是直流发电机还是直流电动机，在串励方式中，均有Ia＝____________。

4.复励电机的主磁极上有两部分励磁绕组，一部分与电枢绕组__________，另一部分与电枢绕组__________。当两部分励磁绕组产生的磁通方向相同时，称为__________；反之称为__________。

二、选择题

1.并励直流发电机正转时不能自励，反转时可以自励，是因为（　　）。

A.电机的剩磁太弱

B.励磁回路中的总电阻太大

C.励磁绕组与电枢绕组的接法及电机的转向配合不当

D.电机的转速过低

2.直流电机按照励磁方式的不同可分为（　　）。

A.自励电机和他励电机　　　　　　　　　　B.串励电机和并励电机

C.自励电机和复励电机　D.串励电机和复励电机

3.下列说法正确的是（　　）。

A.并励电机励磁绕组的电源与电枢绕组的电源不是同一电源

B.自励电机不需要独立的励磁电源

C.他励电机的电枢和励磁绕组共用同一个电源

D.串励电机的励磁绕组与电枢绕组并联

4.直流自励电机按主磁极与电枢绕组接线方式的不同可以分为（　　）。

A.串励、并励和复励　B.串励、并励和他励

C.串励、复励和他励　D.并励、复励和他励

5.直流复励电机的两个励磁绕组如果产生的磁通方向相同，则称为（　　）。

A.差复励电机　　　　　B.积复励电机　　　　　C.并励电机　　　　　D.串励电机

三、判断题

1.直流电机按照励磁方式的不同可分为自励电机和他励电机。（　　）

2.他励电机的电枢和励磁绕组共用同一个电源。（　　）

3.直流复励电机的两个励磁绕组如果产生的磁通方向相同，则称为积复励电机。（　　）

4.自励电机不需要独立的励磁电源，励磁绕组与电枢共用电源。（　　）

5.一台并励直流发电机，正转能自励，若反转则也能自励。（　　）

6.并励发电机没有剩磁也可以建立电压。（　　）

四、分析计算题

1.直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电枢电压有怎样的关系？

2.试画出直流他励电机、直流串励电机和直流并励电机的电路模型图。