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電工機械 I
直流發電機的特性及運用
無載特性曲線:(飽和、磁化)
求電樞應電勢 E 與激磁電流 If 關係;
固定轉速 n,不接負載
內部特性曲線:(總特性)
求電樞應電勢 E 與電樞電流 Ia 關係;
n 與 If 固定,外接負載。
電工機械 I
直流發電機的特性及運用
外部特性曲線:(負載)
求外部端電壓 V 與負載電流 IL 關係;
n 與 If 固定,外接負載。
電樞特性曲線:(調整磁場)
求激磁電流 If 與負載電流 IL 關係;
n 與 V 固定,外接負載。
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測無載曲線時注意事項
因磁飽和現象,E無法調至無限大
未飽和時:E正比If
飽和時:E約為定值,鐵損大增
鐵心除磁飽和外,尚有磁滯現象,故
測定時 If 須同一方向調整(上升)
圖5-1 他激式發電機的
接線圖與無載特性
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無載曲線可求出發電機可建立之最大的電壓
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圖 5-2 他激式DCG的外部特性曲線
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他激式DCG的特性與用途
電壓變動少:If固定時,V正比IL
電壓調整寬廣:If改變,V變動大
改變極性容易:改變If方向
大型同步機的激磁機
華得-黎翁納德系統之DC電源
定電壓源
特高壓小電流;特低壓大電流
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自激式DCG建立電壓
1.繞組切割剩磁 r ,產
生剩磁電壓E1
2.E1使分激場生I1,而
生 1
3.其 1 須與 r 同方向,
使主 上升
4.新 產生E2,使If升
至I2
5.I2產生E3,E3生I3
6.電壓E上升,直到Rf與無載曲線相交之En處
1
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E建立的條件
足夠的剩磁 r
剩磁與主磁場磁通方向一致
場電阻小於臨界(最大)場電阻
轉速大於臨界(最小)轉速
電刷位置要正確與換向片接觸良好
先將Rf 調至最大,並將轉速調至額定轉速
再將 Rf 下調,建立電壓
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圖 5-5 臨界場電阻與臨界轉速
R 越大,
斜率越大
f
轉速越高,建立
應電勢越高
因有磁飽和問題
E不會無窮大
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P.116 範例
1. n=1200rpm
2. Ia=5A
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分激式DCG外部特性曲線
過載: V
I L 故 IL 反而下降
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分激式DCG特性與用途
Er
I SC
Ra
( V 0)
短路:IL 立即減少
具短路保護
屬定電壓特性,下降程度較外激式大
作為電池之充電電源
短距離之DC電源
交流發電機之激磁機
電化工業之DC電源
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圖 5-10 串激式DCG外部特性曲線
升壓
(A) 外部特性曲線
恆流
(B) 電樞反應未改善
V E I a ( Ra Rs ) VB
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串激式DCG外部特性曲線
S 0, E 0
無載時 I L I S 0,
初期 I L , I S ,S , E 具升壓特性
超過飽和點後,因電樞採高電樞反應
使電樞反應電壓 EARD 快速上升,V幾
乎成直線下降( 定電流特性 )
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串激 DCG 特性與用途
無載時無法建立電壓
上升(升壓)部份作
昇壓機,補償線路壓降
下降(恆流)部份作
串聯弧光街燈電源、電焊機
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複激式DCG
依串激磁通 S 與分激磁通 f 的方向,可
分成積複激 S f 與差複激 兩種
S
f
積複激調整串激場並聯之分流電阻可得
三種型式
過複激:滿載 VF 大於無載 VN
平複激:滿載 VF 等於無載 VN
欠複激:滿載 VF 小於無載 VN
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複激式DCG特性及用途
過複激:如串激,利用上升電壓補償
線路壓降;遠距離供電
平複激:短距離供電或做作激磁機
欠複激:可代替分激發電機
差複激:(a) 電壓調整率大,範圍窄
(b) 具下降外部特性曲線
(c) 作DC電焊機、蓄電池充電
用發電機
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各DCG外部特性曲線
串激式
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DCG電壓調整率
VNL VFL
% VR%
100%
VFL
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分激式DCG 並聯運用優點
高效率運轉:每部DCG可運轉於近滿載
處,此時效率最高
彌補單機容量限制
減少預備發電機的容量
提供供電可靠度:檢修時仍然可以供電
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分激式DCG 並聯運用條件
原動機的轉速特性曲線須一致
端電壓要相等;極性正確
具有相同之外部特性曲線
負載分配要適當:容量分配與電樞電阻
成反比
I A I B I L , P VI
EA I A RA V EB I B RB
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複激式DCG發電機並聯
須有相同的電壓調整率
串激場須同為積複激式
若為過複激時,應有均壓線以消除環流
電壓大小需相同
串激場電阻應與電機額定功率成反比
P1 I1 RS 2
P2 I 2 RS 1
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分激式與複激式並聯接線
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DCG並聯運轉步驟
一、將場電阻 Rf 置於最大處,原動機運轉
於額定轉速
二、再將 Rf 向下調,使電樞建立電壓,產
生電流。
三、停止則先將負載調小( RL 加大 ),再切
掉電源
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DCG加入並聯或轉移步驟
先使 GB 產生 EB,注意檢查極性需相同
將 RfB 向下調或 nB 向上調使( VB>VA ),再將
GB 加入
負載轉移時要同時實施
G A : R fA 或 n A
GB : R fB 或 nB
在 IA=0 時,將 GA 切離
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