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[摘 要]辅助发电机在内燃机车运行中发挥着及其重要的作用，而在试验过程中发现，该电机负载时端电压比理论计算值稍低，为了了解产生压降的主要原因，本文研究了辅助电机外特性的软硬与端电压U的压降及压降大小之间的关系。
[关键词]辅助电机 外特性 压降
中图分类号：TM33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）13-0092-01
一、辅助发电机发电工况简述
辅助发电机固定发电工况时，简化电机线路图见下图1：
将辅助发电机电枢回路电路模型进行简化，见下图2：
其中，U为辅助发电机端电压，E为辅助发电机电动势（E=Ceφn，Ce为常数，φ为每个极主磁通量，n为辅助发电机转速），R1为辅助发电机电枢绕组电阻，R2为辅助发电机换向极绕组电阻，I为辅助发电机负载电流，由上图可以看出U=E-I（R1+R2）=Ceφn-I（R1+R2）。
当电机为空载时，电枢电流I为0，端电压U=E=Ceφn，由此可见此时端电压U与电机转速n以及每个极主磁通量φ成正比关系。
当电机带负载后，由于负载电流I的产生，端电压U被拉低，因此本文内容主要研究辅助电机外特性的软硬与端电压U的压降及压降大小之间的关系。
二、 理论压降分析
直流发电机的运行特性主要三个，分别如下：
1、负载特性，指负载电流I为常数，端电压U与励磁电流If的关系。其中当电枢电流I等于0时为空载特性。
2、外特性，指励磁电流If为常数，端电压与负载电流I的关系。（机车固定发电工况与此特性相似）。
三、实测压降分析
1、电机外特性试验
（1）取样
选取车间待出段5只ZQF-80型辅助发电机。
（2）试验方案
a）电机作他励运行。b）调节拖动电机转速，使被试电机转速达到2730r/min（对应机车上柴油机转速1000r/min）。c）调节辅助发电机励磁电流，使辅助发电机端电压上升至105V。d）保持拖动电机转速以及辅助发电机励磁电流不变，逐渐提升增加辅助发电机负载，使电枢电流逐渐增加，记录电枢电流为200A，300A，400A，500A，600A，700A时辅助发电机端电压。
（3）实测数据（表1）
在机车上打空压机时，辅助发电机负载电流在500A左右，根据上表可以可算出上述辅助发电机负载为500A时端电压压降，见下表2。
根据上表1，可以绘制出90402、91414、09275这3只电机空载电压为105V时外特性对比图，详见下图3。
根据上图3以及表2，可以明显发现09275这只电机外特性最软，该电机负载时压降也最大，而90402这只电机外特性最硬，该电机负载时压降也最小。由此可见，一只电机的外特性软硬程度完全决定了该电机负载时端电压压降，而且外特性越硬，带负载能力则越强，即负载时端电压压降越小。
四、原因分析以及试验相符性说明
1、电枢反应和固有特性的影响
在进行外特性试验时，辅助发电机是用作他励直流发电机，而他励直流发电机随着负载电流的增大，其輸出端电压是下降的。主要原因如下：
1）当负载电流增加时，电枢电阻压降加大，故电枢端电压下降；
2）当负载电流增加时，由于电枢反应的去磁作用加强，使主磁通减小，故电枢端电压下降。综上分析可知，辅助发电机在固定发电过程中，其输出端电压值略低于理论值是正常的。
电机实际输出端电压取决于电机的固有特性：即电机的第一气隙和第二气隙、电机各绕组阻值、电刷与换向器的接触面积、电机磁路等。因为这些因素不完全相同，故每只辅助发电机的输出端电压会存在差异，部分电机外特性确实较软，带负载后电机压降较大。
五、结论
1、ZQF-80型辅助发电机的外特性软硬程度完全决定了该电机负载时端电压压降；
2、ZQF-80型辅助发电机外特性越硬，带负载能力则越强，即负载时端电压压降越小。
参考文献
[1] 甘永双.邱林.机车电机电器（J）西南交通大学出版社，2016.1.
[2] 武慧芳，郭芳.电机与电力拖动（M）。北京清华大学出版社，2007.
[关键词]辅助电机 外特性 压降
中图分类号：TM33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）13-0092-01
一、辅助发电机发电工况简述
辅助发电机固定发电工况时，简化电机线路图见下图1：
将辅助发电机电枢回路电路模型进行简化，见下图2：
其中，U为辅助发电机端电压，E为辅助发电机电动势（E=Ceφn，Ce为常数，φ为每个极主磁通量，n为辅助发电机转速），R1为辅助发电机电枢绕组电阻，R2为辅助发电机换向极绕组电阻，I为辅助发电机负载电流，由上图可以看出U=E-I（R1+R2）=Ceφn-I（R1+R2）。
当电机为空载时，电枢电流I为0，端电压U=E=Ceφn，由此可见此时端电压U与电机转速n以及每个极主磁通量φ成正比关系。
当电机带负载后，由于负载电流I的产生，端电压U被拉低，因此本文内容主要研究辅助电机外特性的软硬与端电压U的压降及压降大小之间的关系。
二、 理论压降分析
直流发电机的运行特性主要三个，分别如下：
1、负载特性，指负载电流I为常数，端电压U与励磁电流If的关系。其中当电枢电流I等于0时为空载特性。
2、外特性，指励磁电流If为常数，端电压与负载电流I的关系。（机车固定发电工况与此特性相似）。
三、实测压降分析
1、电机外特性试验
（1）取样
选取车间待出段5只ZQF-80型辅助发电机。
（2）试验方案
a）电机作他励运行。b）调节拖动电机转速，使被试电机转速达到2730r/min（对应机车上柴油机转速1000r/min）。c）调节辅助发电机励磁电流，使辅助发电机端电压上升至105V。d）保持拖动电机转速以及辅助发电机励磁电流不变，逐渐提升增加辅助发电机负载，使电枢电流逐渐增加，记录电枢电流为200A，300A，400A，500A，600A，700A时辅助发电机端电压。
（3）实测数据（表1）
在机车上打空压机时，辅助发电机负载电流在500A左右，根据上表可以可算出上述辅助发电机负载为500A时端电压压降，见下表2。
根据上表1，可以绘制出90402、91414、09275这3只电机空载电压为105V时外特性对比图，详见下图3。
根据上图3以及表2，可以明显发现09275这只电机外特性最软，该电机负载时压降也最大，而90402这只电机外特性最硬，该电机负载时压降也最小。由此可见，一只电机的外特性软硬程度完全决定了该电机负载时端电压压降，而且外特性越硬，带负载能力则越强，即负载时端电压压降越小。
四、原因分析以及试验相符性说明
1、电枢反应和固有特性的影响
在进行外特性试验时，辅助发电机是用作他励直流发电机，而他励直流发电机随着负载电流的增大，其輸出端电压是下降的。主要原因如下：
1）当负载电流增加时，电枢电阻压降加大，故电枢端电压下降；
2）当负载电流增加时，由于电枢反应的去磁作用加强，使主磁通减小，故电枢端电压下降。综上分析可知，辅助发电机在固定发电过程中，其输出端电压值略低于理论值是正常的。
电机实际输出端电压取决于电机的固有特性：即电机的第一气隙和第二气隙、电机各绕组阻值、电刷与换向器的接触面积、电机磁路等。因为这些因素不完全相同，故每只辅助发电机的输出端电压会存在差异，部分电机外特性确实较软，带负载后电机压降较大。
五、结论
1、ZQF-80型辅助发电机的外特性软硬程度完全决定了该电机负载时端电压压降；
2、ZQF-80型辅助发电机外特性越硬，带负载能力则越强，即负载时端电压压降越小。
参考文献
[1] 甘永双.邱林.机车电机电器（J）西南交通大学出版社，2016.1.
[2] 武慧芳，郭芳.电机与电力拖动（M）。北京清华大学出版社，2007.