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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。
電工機械 I
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
電工機械 I
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
電工機械 I
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
電工機械 I
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 )
電工機械 I
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
電工機械 I
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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