并勵直流發電機場阻對其自勵起壓的影響

陳子明

摘要：并勵直流發電機是實現機械能轉化為直流電能的旋轉電機。其勵磁繞組和電樞繞組并聯構成并勵式，勵磁方式為自勵。在發電機啟動建壓過程中，勵磁繞組回路阻值對并勵直流發電機能否自勵起壓有很大的影響。本文主要運用MATLAB軟件對并勵直流發電機場阻值的整定不同對其自勵起壓的影響進行仿真，利用三次樣條插值函數Spline繪制發電機的空載特性曲線，然后分別利用不同的勵磁回路阻值來繪制勵磁回路場阻線，確定合適的勵磁電阻。

關鍵詞：并勵直流發電機；場阻；自勵起壓；Spline函數

1 實驗基礎理論

在發電機空載情況下，說明并勵直流發電機的自勵過程。如圖1-1中，發電機以額定轉速運行，電樞繞組切割剩磁，則在電樞繞組中產生感應電動勢，從而在勵磁繞組兩端建立剩磁電壓，則。在剩磁電壓作用下，產生勵磁電流，勵磁電流產生磁場方向與剩磁方向一致，主磁場繼續加強，使得電樞繞組電壓進一步升高。從而勵磁繞組電壓進一步升高，使勵磁電流繼續增大，主磁場加強，經過反復的正反饋作用過程，最終使電樞端電壓建立起來[1]。

2 實驗裝置和數據

2.1實驗裝置及參數

利用船舶電工實驗室的并勵直流發電機進行實驗。實驗過程中，在固定發電機轉速為額定轉速條件下，記錄發電機端電壓和勵磁電流的數據。

并勵直流發電機的參數：額定電壓UN=290V，額定轉速，額定勵磁電流，電樞繞組電阻和自感系數不計。

2.2實驗數據

實驗數據記錄如下：表2-1 并勵直流發電機空載特性實驗數據

3.MATLAB編程與運行結果

3.1MATLAB編程

MATLAB程序如下：

3.1運行結果

由編程語言和仿真結果可見，當勵磁回路阻值小于時，發電機可以自勵起壓。

4 結論

保持額定轉速不變，增大勵磁回路場阻，勵磁特性曲線與橫軸的夾角增大，當夾角增加到一定程度時，勵磁特性曲線與空載特性曲線相切，并勵直流發電機不能自勵。因此選擇合適的勵磁回路場阻是非常重要的。在整定勵磁回路場阻可能出現以下幾種可能性：①勵磁回路場阻太大，則穩態電壓在剩磁電壓附近，電壓幅值太小不能利用；②勵磁電阻太小，需要很大的勵磁電流才能建立穩態電壓點；③兩條曲線相切，則曲線交點不唯一，工作點不穩定[3]。因此通過適當整定勵磁回路場阻，可使空載特性曲線和勵磁特性曲線交于空載額定電壓處。

參考文獻：

[1]廖育梅，.基于Matlab并勵直流發電機的自勵過程分析[J].山東工業技術，2014：121.