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　　1．并励发电机的自励

　　并励和复励都是一种自励发电机，即不需要外部电源供给励磁电流，这种自励发电机是在空载时建立电压即所谓“自励”，再加负载，下面以并励为例研究其自励过程。

图1 并励发电机特性实验接线图

　　（1）自励过程

　　励磁绕组是并联在电枢绕组两端，励磁电流是由发电机本身提供。发电机由原动机拖动之额定转速，由于发电机磁路里总有一定的剩磁，当电枢旋转时，发电机电枢端点将有一个不大的剩磁电压 ， 加在励磁绕组两端，便有一个不大的励磁电流通过，从而产生一个不大的励磁磁场。如励磁绕组接法适当，可使励磁磁场的方向与电机剩磁方向相同，从而使电机的磁通和由它产生的端电压 增加。在此大一点的电压作用下，励磁电流又加大，Zui终稳定在空载特性和励磁电阻线的交点A，A点所对应的电压即为空载稳定电压。若调节励磁回路电阻，可调节空载电压稳定点。加大 ，则励磁电阻线斜率加大，交点A向原定移动。端点电压降低，当励磁电阻线与空载特性相切时，没有固定交点，空载电压不稳定，当励磁电阻线的斜率大于空载特性斜率，交点为剩磁电压，则发电机不能自励。

　　（2）自励条件

　　从上述发电机的自励过程可以看出，要使发电机能够自励，必须满足三个条件：

　　1）电机必须有剩磁。如电机失磁，可用其他直流电源激励一次，以获剩磁。

　　2）励磁绕组并到电枢绕组的极性必须正确。否则电枢电势不但不会增大反而会下降，如有这种现象，可将励磁绕组对调。

　　3）励磁回路的电阻应小于临界电阻，即 。否则与空载特性无交点，不能建立电压。

图2 并励发电机的自励条件　　　　　　　　图3 不同转速的临界电阻

　　2．并励发电机的运行特性

　　与他励相同，也有外特性，调整特性和效率特性。

　　调整特性和效率特性与他励十分相近，仅说明其外特性。

　　外特性：

图4 并励发电机的外特性

　　 　　 =常数　　 的关系

　　与他励外特性比较，并励的外特性有三个特点：

　　1）同一附载电流下，端电压较低；

　　2）外特性有“拐弯”现象；

　　3）稳定短路电流小。

　　并励外特性比他励低。电压调整率一般在20%左右。

　　外特性“拐弯”现象的出现是因为： 在磁路比较饱和的区域中（上图AP段），随 ，由于磁路比较饱和，由于 的减少而引起 和U的减少不大。即负载电阻减小，负载电流增大，一直到外特性“拐弯”点，该点电流称为临界电流约为（2～3） 。

　　若 减小，U和 减小，此时磁路饱和度降低（途中A/A段）， 的稍微减小，将引起 的很大下降，致使端电压U下降的幅度大于 减小的幅度。于是外特性出现“拐弯”现象，即 减小时，U减小，负载电流反而下降。

　　当稳态短路时（ ），U=0， =0，此时电枢绕组中的电流由剩磁电动势产生， ，因 不大，不大。

　　发电机的特征一般指发电机运行时，端电压u、负载电流I、励磁电流 这三个物理量之间的关系，保持其中的一个量不变，其余两个量就构成一种特性。

　　有（1）空载特性　 　　　　　　　（2）外特性　

　　　　　（3）调整特性　  　　　　　　　（4）效率特性　

　　有的特性与励磁方式有关，下面按他励、并励、复励三种不同励磁方式分别进行研究。

　　1．空载特性

　　　　　　　（1）

　　用实验方法测取空载特性时，接线如下图。

图1 电机的空载特性曲线

　　发电机由原动机拖动，且保持 调节 ，使发电机空载端电压 ，使 逐渐降至零，测取 和 即得 。

　　再将 反向，测取反方向空载特性，因存在磁滞现象，正、反空载特性是整个磁滞回线的一半，根据对称关系可画出另一半，取整个回线的平均线，虚线所示为空载特性曲线。

　　实际上，空载特性曲线 与磁化曲线 相同。

　　∵ 　而 和 均为常数，将 改一下尺标，即为 。

　　说明：经励磁后，再将励磁切断时，磁路中会留有剩磁，=0，电枢仍会出现由剩磁磁通所感应的剩磁电压。

图2 他励发电机的负载特性

　　2．外特性

　　 　　I=常数　　

　　用实验方法测取外特性时，发电机电枢加入负载电阻 ，当 时，调 和 使 ，此时 = ，保持 不变，变 使I逐渐减小测取U，I，即得 。

　　由电压方程 可知U下降的原因为：

　　1）去磁作用　  　　　　　2）

　　发电机端电压随负载而变化的程度用电压调整律来衡量，发电机从额定负载过渡到空载时，端电压变化的数值与额定电压的比值，称为额定电压调整率。

　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

　　他励发电机的 大约在5～10%这一范围内。随负载变化基本上可看成是一个恒压的直流电源。

　　他励发电机在额定励磁下短路时，短路电流 ，由于 很小，很大，可达（20～30） ，故不允许在额定励磁下短路。

图3 他励发电机的外特性　　　　　　图4 他励发电机的调节特性

　　3．调节特性

　　 　　 =常数　　 的关系

　　曲线是一条上升的曲线。由外特性可知，当附载电流I增加时，发电机端电压下降。如需维持U为常值，I增加时， 要相应的增加以补偿去磁的电枢反应和电枢回路电阻压降，通过调节特性实验可求出空载时和额定负载时，所需的励磁电流 和 。当（ 　　 时所需的励磁电流即为 ）

　　4．效率特性

　　 　　 =常数　　 的关系

（3）

　　 ：总损耗

　　式中： 为电枢绕组铜损耗； ：一对电刷的接触电压降，对石墨 =2V，对金属石墨 =0.6V。　

　　将以上损耗分别分为两大类　　1．不变损耗，不随 的变化而变化 。　

　　　　　　　　　　　　　　　　2．可变损耗，随 变化而变化。　

　　因负载变化时 要作相应调整以保证 ，也属可变损耗，效率曲线如左图所示，可见发电机在某负载时效率Zui大。

　　令　 　解出Zui大效率。

　　即当不变损耗=可变损耗时发生Zui大效率，一般在3/4 左右发生Zui大效率。

　　小型直流发电机 ， 中大型直流发电机 。