TLC27L2A主发电机励磁电流马为平滑的直流电流。交流励磁机电枢绕组在导通期间,正负半波分别流过+ij或-ij的电流,其波形如图4-16(c)所示。

交流励磁机电枢相电流的有效值为:

        ia=1/t 5t/6 ij2dwt               

           =2/3ij                          (4-17)

同理,可求得采用三相全波整流器时交流励磁机的利用率,其数值为

        u=udij/3eij2/3

          =3/t         

          ≈0.95                             (4-18)

三相全波整流器电压电流波形,(a)相电动势波形与“+”“-”组整流器输出波形 (b)三相全波整流器输出电压波形(c)交流励磁机电枢绕组电流波形

可见,三相全波整流器的输出电压比三相半波整流电压大一倍,励磁机利用率也较高,是目前采用最多的整流电路。

六相半波整流电路的输出电流较大,但励磁机利用率更低,因此较少应用。

旋转整流器的非理想工作状态,实际上,整流二极管的正向电阻不为零,导通时有正向压降;交流励磁机电枢绕组存在电感,主发电机励磁电流亦不是平滑的直流电,其上升和下降都不能在瞬间完成。这里主要考虑由于交流励磁机电枢电感的存在而造成的换相延迟现象。下面以三相半波整流器为例,分析换相期间的物理现象。

由于励磁机电枢电感的存在,电枢电流不能在自然换相点立即完成换相,而是要经过一段时间才能完成。例如当ωt=π/6时,电枢电流从c相换到a相,但c相电流不能马上从ij降至零,a相电流也不能马上从零升至马。在此期间内,两相电枢绕组同时输出电流,有两个整流管同时导通。可见,实际整流过程不同于理想整流时的情况。

以c相向Ω相换相为例。在换相期间,色相与c相电枢绕组同时输出电流。假设经过γ电角度后,换相结束,即c相电流下降为零,仅由己相输出电流。γ称为换相重叠角。根据三相半波整流电路,可以写出换相期间的整流电压仍为:

            u=ea-ldia/dt

            u=ec-Ldic/dt

            ia+ic=ij              (4-19)

式中:L一交流励磁机电枢绕组电感,称为换相电感;

ia、Ja、rc―励磁机各相电流瞬时值;

ea、eb、ec---励磁机各相电动势的瞬时值。

因为在换相期间,两相绕组由电感产生的感应电动势大小相等,极性相反,所以有:

                  Ldia/dt=-Ldic/dt         (4-20)

因此可以求得换相期间输出电压的瞬时值仍为:

                  u=ea+ec/2                     (4-21)

由此可以画出整流电压的波形,如图4-17(a)所示。

图4-17旋转整流器输出电压波形,γ≠0时三相半波整流器电压电流波形,主发电机励磁电流波形,交流励磁机电枢绕组电流波形

整流电压的平均值为:

              ud=1/2t/3

越小灯换相期间的电流为:

              ia=1/2l(ea-ec)dt+C

式中:C―积分常数。

根据初始条件ωt=π/6时ia=0,可以求出积分常数C,于是可得:

电机的励磁系统 

      ud=1/2t/3

          =36/2te1+cosy/2

          =1.17E1+cosy/2           (4-22)

可见,由于有换相重叠角γ,使旋转整流器的输出电压降低,而且γ越大,整流电压

        ic=ij-ia

其中,X=ωL称为换相电抗。这是一个很重要的参数。因为在换相期间,相当于两相短路的瞬变过程,所以换相电抗等于交流励磁机的瞬变电抗rJ或超瞬变电抗X″d,其值小于交流励磁机的同步电抗Xd。

交流励磁机电枢电流波形如图4-17(c)所示。

为了确定换相重叠角γ,利用式(4-24),当ωt=t/6+y时,ia=iJ,代入可得:

                1-cosγ==2xij/6e           (4-26)

而

               ij=ud/rj

将式(4-27)、(4-22)代人到(4-26),可得:

               cosγ=1-p/1+p

其中p=3/2trj x/rj,x/rj称为电抗负载因数。