直流发电机类型——他励式和自励式直流发电机

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直流发电机是一种将机械能转换为直流电能的电机。根据励磁方式的不同，直流发电机可分为以下两种：

• 他励式直流发电机

• 自励式直流发电机

他励式直流发电机

他励式直流发电机的励磁绕组由独立的外部直流电源（如电池）供电。产生的电压大小取决于电枢的转速和励磁电流，即转速和励磁电流越大，产生的电压越高。实际上，他励式直流发电机很少使用。

参考直流发电机的等效电路：

$$\mathrm{电枢电流，I_{a}=I_{L}}$$

$$\mathrm{端电压，V_{T}=E_{g}-I_{a}R_{a}}$$

$$\mathrm{产生的电功率 = E_{g}I_{a}}$$

$$\mathrm{传递到负载的功率 =\:E_{g}I_{a}\:-\:I_{a}^2R_{a}\:=\:V_{T}I_{a}=V_{T}I_{L}}$$

自励式直流发电机

自励式直流发电机的励磁绕组由发电机本身的输出电流励磁。根据励磁绕组与电枢的连接方式，自励式直流发电机可分为三种：

• 串励发电机

• 并励发电机

• 复励发电机

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串励发电机

对于串励发电机，励磁绕组与发电机的电枢串联，因此整个电枢电流将流过励磁绕组和负载。由于负载电流流过发电机的励磁绕组，因此励磁绕组采用几匝粗导线，电阻较低。直流串励发电机用于特殊应用，如升压器。

参考串励发电机的等效电路：

$$\mathrm{电枢电流，I_{a}=\:I_{se}=\:I_{L}=\:I(设)}$$

$$\mathrm{端电压，V_{T}=E_{g}-I(R_{a}+R_{se})}$$

$$\mathrm{电枢产生的功率 = E_{g}I_{a}}$$

$$\mathrm{传递到负载的功率 =\:E_{g}I_{a}\:-\:I_{a}^2(R_{a}+R_{se})=\:V_{T}I_{a}=V_{T}I_{L}}$$

并励发电机

对于并励发电机，励磁绕组与发电机的电枢并联，因此发电机的端电压加在其上。并励绕组采用许多匝数细导线，电阻较高，因此只有部分电枢电流流过并励绕组，其余部分流过负载。

参考直流并励发电机的等效电路：

$$\mathrm{电枢电流，I_{a}=\:I_{L}+I_{sh}}$$

$$\mathrm{并励电流，I_{sh}=\frac{V_{T}}{R_{sh}}}$$

$$\mathrm{端电压，V_{T} = E_{g}-I_{a}R_{a}}$$

$$\mathrm{电枢产生的功率 = E_{g}I_{a}}$$

$$\mathrm{传递到负载的功率 =\:V_{T}I_{L}}$$

复励发电机

对于复励发电机，每个磁极上都有两个励磁绕组——一个与电枢串联，另一个与电枢并联。直流复励发电机有两种类型：

短 shunt 复励发电机

在短 shunt 发电机中，只有并励绕组与电枢并联。

$$\mathrm{串励电流，I_{se}=\:I_{L}}$$

$$\mathrm{并励电流，I_{sh}=\frac{V_{T}+I_{se}R_{se}}{R_{sh}}}$$

$$\mathrm{端电压，V_{T} = E_{g}-I_{a}R_{a}-I_{se}R_{se}}$$

$$\mathrm{电枢产生的功率 = E_{g}I_{a}}$$

$$\mathrm{传递到负载的功率 =\:V_{T}I_{L}}$$

长 shunt 复励发电机

在长 shunt 发电机中，并励绕组与串励绕组和电枢绕组并联。

$$\mathrm{串励电流，I_{se}=\:I_{a}\:=\:I_{L}+I_{sh}}$$

$$\mathrm{并励电流，I_{sh}=\frac{V_{T}}{R_{sh}}}$$

$$\mathrm{端电压，V_{T} = E_{g}-I_{a}(R_{a}+R_{se})}$$

$$\mathrm{电枢产生的功率 = E_{g}I_{a}}$$

$$\mathrm{传递到负载的功率 =\:V_{T}I_{L}}$$

重要——在复励发电机中，大部分磁动势是由并励绕组产生的。如果串励磁通辅助并励磁通，则发电机称为累积复励；如果它们相互抵消，则发电机称为差动复励。