§ 1-6 直流发电机直流发电机的励磁方式可以是他励、并励和复励。
以并励为例推导直流发电机的基本方程式。
各物理量正方向的规定：
电枢电动势 Ea与电流 Ia方向一致；
电磁转矩 Mem与转速 n方向相反，
为制动转矩。
RL
Ra
rf
IaI
f
I
Ea
Mem
U
rΩ
n
一、基本方程式
（ 1）电势平衡式电枢回路,aaa RIUE
ffff RIrrIU )(
Ea > U
（ 2）转矩平衡式
M1＝ M0＋ Mem M1：输入转矩 ; M0:空载制动转矩
（ 3）功率平衡式
emMMM 01 n 602?
功率平衡式空载损耗功率 p0：
adFem e c pppp0
pmec：机械损耗 ; pFe,铁心损耗；
pad,附加损耗
emPpP 01
P1：输入功率 ; p0：空载损耗功率 ;
Pem：电磁功率电磁功率 Pem：
aemem IEMP
aafaaaaaaem RIUIPRIUIIRIUP 222)(
功率和效率
adppfepc ufpc uapP
pPP
m e c
em
2
01
功率平衡式：
效率：
%100)1(%100
11
2
P
p
P
P?
二,发电机的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
（ 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
(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 。
空载时，
aEU?
nCE ea
n等于常数
aE
)()(0 ff IfIfu
空载特性实质即为磁化曲线 确定磁路和运行点的饱和程度空载特性 Uo＝ f（ If）
空载特性可以通过实验的手段得到。
调节 r If单调增长 U=1.1~1.3 UN If单调减小至 0
If反向单调增长 U=－（ 1.1~1.3） UN If单调减小至 0
Uf
G
A
V r
I
U
外特性 U＝ f（ I）
外特性也可以通过实验的手段得到。
调节 RL I从零增至额定值
aae
aaa
RInC
RIEU
1 他励
1
2 并励
2
n不变
If不变
G
A
V rRL
电压调整率
从空载到负载，电压下降的程度由电压变化率来表示。
%1 0 00
N
N
U
UUU
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%。
I
If
调整特性 If＝ f(I)
转速一定，负载电流变化时，为维持他励直流发电机的端电压不变，需要调节励磁电流。负载电流增大，励磁电流也增大。
I=IN,U=UN 时的 If，称为额定励磁电流。
IN
IfN
I
U
G
A
V
（ 3）并联发电机的自励条件和特性
fa III
“自励发电机,,If＝ 1％～ 5％
dt
dILRIU f
fff0
自励过程：
)( fff IfRI?
)(0 fIfU?
)( ff RIdtd
If
U
自励特征
发电机自励时的稳定点为励磁回路伏安特性曲线与空载特性的交点。
电机的转速发生变化,励磁回路伏安特性曲线发生移动,稳定工作点发生改变。
不同的转速,具有不同的临界电阻自励的条件
（ 1）电机必须有剩磁。 可通过,充磁,
（ 2）励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合，
使励磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致
（ 3）励磁回路的电阻应小于与电机转速相对应的临界电阻。
外特性和调整特性
并励发电机的外特性 U=f(I) 与他励相比，根据有几个特点：
aaa RIEU
(1) 负载增大时,端电压下降较快；
(2) 外特性有拐弯现象 ;
调整特性与他励发电机相似。
直流发电机的总结
（ 1） 三个平衡式,以及 E>U的发电状态判据。
（ 2）发电机的励磁方式：
（ 3）不同励磁方式对工作特性的影响。
以并励为例推导直流发电机的基本方程式。
各物理量正方向的规定：
电枢电动势 Ea与电流 Ia方向一致；
电磁转矩 Mem与转速 n方向相反，
为制动转矩。
RL
Ra
rf
IaI
f
I
Ea
Mem
U
rΩ
n
一、基本方程式
（ 1）电势平衡式电枢回路,aaa RIUE
ffff RIrrIU )(
Ea > U
（ 2）转矩平衡式
M1＝ M0＋ Mem M1：输入转矩 ; M0:空载制动转矩
（ 3）功率平衡式
emMMM 01 n 602?
功率平衡式空载损耗功率 p0：
adFem e c pppp0
pmec：机械损耗 ; pFe,铁心损耗；
pad,附加损耗
emPpP 01
P1：输入功率 ; p0：空载损耗功率 ;
Pem：电磁功率电磁功率 Pem：
aemem IEMP
aafaaaaaaem RIUIPRIUIIRIUP 222)(
功率和效率
adppfepc ufpc uapP
pPP
m e c
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2
01
功率平衡式：
效率：
%100)1(%100
11
2
P
p
P
P?
二,发电机的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
（ 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
(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 。
空载时，
aEU?
nCE ea
n等于常数
aE
)()(0 ff IfIfu
空载特性实质即为磁化曲线 确定磁路和运行点的饱和程度空载特性 Uo＝ f（ If）
空载特性可以通过实验的手段得到。
调节 r If单调增长 U=1.1~1.3 UN If单调减小至 0
If反向单调增长 U=－（ 1.1~1.3） UN If单调减小至 0
Uf
G
A
V r
I
U
外特性 U＝ f（ I）
外特性也可以通过实验的手段得到。
调节 RL I从零增至额定值
aae
aaa
RInC
RIEU
1 他励
1
2 并励
2
n不变
If不变
G
A
V rRL
电压调整率
从空载到负载，电压下降的程度由电压变化率来表示。
%1 0 00
N
N
U
UUU
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%。
I
If
调整特性 If＝ f(I)
转速一定，负载电流变化时，为维持他励直流发电机的端电压不变，需要调节励磁电流。负载电流增大，励磁电流也增大。
I=IN,U=UN 时的 If，称为额定励磁电流。
IN
IfN
I
U
G
A
V
（ 3）并联发电机的自励条件和特性
fa III
“自励发电机,,If＝ 1％～ 5％
dt
dILRIU f
fff0
自励过程：
)( fff IfRI?
)(0 fIfU?
)( ff RIdtd
If
U
自励特征
发电机自励时的稳定点为励磁回路伏安特性曲线与空载特性的交点。
电机的转速发生变化,励磁回路伏安特性曲线发生移动,稳定工作点发生改变。
不同的转速,具有不同的临界电阻自励的条件
（ 1）电机必须有剩磁。 可通过,充磁,
（ 2）励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合，
使励磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致
（ 3）励磁回路的电阻应小于与电机转速相对应的临界电阻。
外特性和调整特性
并励发电机的外特性 U=f(I) 与他励相比，根据有几个特点：
aaa RIEU
(1) 负载增大时,端电压下降较快；
(2) 外特性有拐弯现象 ;
调整特性与他励发电机相似。
直流发电机的总结
（ 1） 三个平衡式,以及 E>U的发电状态判据。
（ 2）发电机的励磁方式：
（ 3）不同励磁方式对工作特性的影响。
