介绍直流发电机的特性，先分析比较简单的他励式开路特性，又叫空载特性。 | |
| 一、开路特性 Uo = f(If) | |
| 1．定义：当 n =常数，I＝0时，开路断电压U0随励磁电流If变化的关系称之为开路特性。 | |
当转速等于常数，一般为额定转速，负载电流等于0,即完全开路时，电枢端电压随励磁电流变化的关系即为直流发电机的开路特性，对应的曲线称之为开路特性曲线。 | |
| 2．分析 | |
因空载时，Uo ＝ Ea = Cenφ即 Uo ∝φ；If ∝Ff故空载特性曲线与电机的磁化曲线形状完全相同。 | |
| 此图的虚线即为开路特性曲线。＝＝》第一象限图这就是，直流发电机的开路特性曲线。它可以通过实验求取。 | |
| 3．试验接线图 这个实验接线图只做第Ⅰ象限，试验时，原动机使转速保持n=nN，发电机电枢开路，调节励磁电流If ，使空载电压 Uo = UN ，使If逐步减少到0，注意只能单方向调节，并记录7～9组下降分支的数据。注意到 If =0时，Uo 不等于0，Uo＝Usc即为剩磁电压。 不要停机，再逐步增加励磁电流If ，直到Uo 约到1.25UN，此过程中再记录7－9组上升分支的数据。 Zui后取平均值，这条平均值的曲线即为使用的开路特性曲线。由空载特性曲线可以求取出电机在额定电压下磁路的饱和程度，即饱和系数Kc=(ac)/(ab) | |
| 二、外特性 U = f(I) | |
| 1．定义，当 n =n N ，励磁电流 I f = I f N 时，改变 端电压 U随负载电流 I 变化的关系。 | |
| 2．分析 | |
 | 将此图接入可调的负载电阻，则为外特性试验时的接线图。记录，曲线上的第一组值，并且记录直流发电机的额定励磁电流I f N 和额定转速n N。逐步增加负载电阻值（即减少负荷）到负载电流为0，记录5～7组值画出对应的曲线。如下图。 |
| 调节 R L 使负载电流达 I N 值，调节R f （分压器）使端电压达 U N 此时的R f 不能再改变。 曲线随电流增加下降的原因： （1）电枢电阻压降的存在； （2）电枢反应去磁作用。 | |
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| 3．电压调整率 ValtofeRegulation | |
| （1）定义：发电机（或变压器）的输出端电压从空载过渡到负载时的变化程度。用 △U 表示。 | |
| （2）表达式 | |
| Uo - U△U ＝---------- UN | |
额定时的电压调整率 | |
| Uo -UN△UN ＝---------- UN | |
他励直流发电机的△UN 一般为 | |
| △UN ＝（5～10）％ | |
现在介绍直流电机的第四大基本关系式，即功率平衡方程。一、电磁功率PM电磁转矩所对应的功率即称为电磁功率。 2∏n设角速度为■＝--------- 60PM＝T×■＝ 2∏nCTIaφ×-------- 60 PN 2∏n＝------ Iaφ------- 2∏a 60 PN＝------ φnIa 60a ＝EaIa即 PM＝T ■＝EaIa定义：电磁功率是能量转换【电能<<==>>机械能】过程中的转换功率。 稍加推导，PN可以机械量 T■来表示，也可以用电量 EaIa 来表示，这说明电磁功率是能量形态变换的基础，或者说电磁功率是电能转换为机械能或机械能转换为电能的，即能量转换过程中的转换功率。很重要，要注重理解。二、直流发电机的功率平衡（以并励直发为例） 直流电机的第四大基本公式简单推导此式如下 Pf为励磁损耗； Pcu为铜损耗 考虑到直流发电机的输入功率 P1 减去空载时的损耗即铁耗 pfe 和机械损耗 pm 后才能是电磁功率。以上没考虑附加损耗 p△ ，若考虑，则如下式表示（左式），即输入功率等于铁耗、附加损耗、机械损耗与电磁功率之和。Ea =U + IaR内①Ia = I + If②①式等号两边同乘以IaEaIa = UIa +Ia2R内③②式代入③式得 EaIa = UI + UIf +Ia2R内即：PM = P2 + pf +pcu④P1 = pfe + pm + PM⑤PM = pfe + p△ + pm + PM⑥综合④、⑤两式，用功率流程图来表示。直流发电机的功率流程图(Power-flow Diagram)三、直流电动机的功率流程图(Power-flowDiagram)功率流程图形象，直观地表达了多项功率、损耗之间的相互关系，学者应该掌握。同理，直流电动机的功率流程图也可以画出，注意到，图形并没什么变化，但其物理概念已经大大改变了。一定要学会画。 |