自激直流发电机的电压建立
自激直流发电机具有自身的励磁。考虑一个并励发电机,其中励磁绕组与电枢并联,因此电枢电压供给励磁电流。

假设发电机没有负载连接,并且电枢由原动机以一定速度驱动。直流发电机的电压建立取决于发电机磁极中的剩磁的存在。由于这种剩磁,将产生大约 1V 或 2V 的小电压 E0r,其表达式为:
$$\mathrm{E_{0r}\:=\:k\varphi_{res}\omega}$$
此电压导致电流 If 流过自激发电机的励磁绕组,此励磁电流由下式给出:
$$\mathrm{I_{f}=\frac{V}{R_{f}}}$$
此励磁电流增加了发电机的磁通量。磁通量的增加增加了产生的电压 E0。产生的电压 E0 的增加增加了端电压 V。随着 V 的增加,励磁电流 If 进一步增加。这反过来又增加了磁通量,因此 E0 进一步增加。这种电压建立过程持续进行。当磁极铁芯达到磁饱和时,发电机的端电压限制在稳态值。
由于我们假设在电压建立过程中发电机空载运行,因此稳态运行可以用以下方程描述:
$$\mathrm{I_{a}\:=\:I_{f}}$$
$$\mathrm{V\:=\:E_{0}-I_{a}R_{a}\:=\:E_{0}-I_{f}R_{a}}$$
由于 If 很小,因此可以忽略 IfRa 的压降。因此,
$$\mathrm{V = E_{0}}$$
在 E0 和 If 之间绘制的曲线称为磁化曲线。
并且,
$$\mathrm{V\:=\:I_{f}R_{f}}$$
此方程显示一条直线,称为励磁电阻线。励磁电阻线是在励磁绕组上的电压 (IfRf) 与励磁电流 If 之间绘制的曲线。这条线的斜率等于励磁绕组的电阻。

磁化曲线和励磁电阻线的交点 (P) 给出了自激直流发电机的空载端电压 V0。如果进一步增加对应于点 P 的励磁电流,则端电压不会进一步增加。
因此,我们得出非常重要的结论:直流发电机的电压建立由磁化曲线和励磁电阻线的交点给出。
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