控制电机测速发电机

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1、控制电机河北联合大学电气工程学院ElectricalEngineeringCollege,HebeiUnitedUniversity主要内容力矩电机直流测速发电机交流测速发电机123力矩电机力矩电动机在自动控制系统中作为执行元件。是一种低速、大力矩的电动机，直接拖动负载运行，其转速直接受控于电压信号。　　采用力矩电动机拖动负载与采用高速伺服电动机经过减速装置拖动负载相比有很多优点：响应快，精度高，转矩与转速波动小，能在低速场合下长期稳定运行，机械特性和调节特性的线性度好。突出表现在低速运行时，转速可

2、低到0.00017r/min(4天才转一圈)，其调速范围可以高达几万乃至几十万（调速范围指最高转速与最低转速之比），特别适用于高精度的伺服系统。1力矩电动机可分为直流力矩电动机和交流力矩电动机两大类，其工作原理与相应的伺服电动机基本相同，只不过在结构和外形尺寸上有所差异。力矩电动机为了能在相同体积和电枢电压下获得较大的转矩和较低的转速，通常做成扁平式结构。其电枢长度与直径之比一般为0.2左右，而且电机的极数较多。定子由永久磁铁镶嵌于定子构成磁极，外部由铜环固定。转子铁芯由导磁冲片叠压而成，转子槽中放有

3、电枢绕组，槽楔3由铜板制成，兼作换向片。电刷装在刷架上，可根据需要调整位置。转子4直接套在轴上，转轴和机壳按控制系统的要求进行配制。　　力矩电动机加电压后，转速为零时的电磁转矩称为堵转转矩，转速为零时的运行状态称为堵转状态。力矩电动机可以经常用于低速和堵转状态。力矩电动机长时间堵转运行且稳定温升不超过允许值时输出的最大堵转转矩称为连续堵转转矩，相应的电枢电流称为连续堵转电流。当转速大于零时，输出转矩小于堵转转矩。力矩电动机的机械特性是直线。在很短时间内，电枢电流超过连续堵转电流而又不使电机发热烧坏，

4、这样电机将输出较大的堵转转矩。但电流太大会使永久磁铁去磁，受去磁限制的最大堵转转矩称为峰值转矩，相应的电枢电流称为峰值电流。永磁式直流力矩电动机的这些参数由技术数据给出。　　交流力矩电动机的控制信号为交流信号，其工作原理与两相交流伺服电动机相同，只不过其极数较多，外形呈扁平状。直流测速发电机2在控制系统中，测速发电机是一种检测元件，检测转速，它能把机械转速成比例地转换为电压信号，很多情况下，测速发电机代替测速计测量转速，因此应用广泛，又叫速度传感器。测速发电机的输出电动势要求：斜率高、特性成线性、无

5、信号区小或剩余电压小、正、反转输出电压不对称度小。直流测速发电机要求在一定转速下输出电压交流分量小，无线电干扰小；交流测速发电机要求在工作转速变化范围内输出电压相位变化小。直流测速发电机在自动控制系统中作为检测速度的元件，以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度；在解算装置中可作为微分、积分元件。测速发电机分为直流和交流两种。永磁式直流测速发电机交流测速发电机直流测速发电机测速发电机的应用直流测速发电机一、基本结构与工作原理直流测速发电机实际就是一种微型直流发电机，结构与普通小型直流发电机基本

6、相同。定子上装有磁极，按励磁方式分为电磁式和永磁式两类。转子上装有电枢绕组。电磁式直流测速发电机采用他励结构，其工作原理与直流他励电动机相同，如图13-11所示。直流测速发电机图13-11直流测速发电机的工作原理直流测速发电机直流测速发电机的励磁绕组接固定电源Uf，励磁绕组产生恒定磁场，电枢绕组在外力拖动下以转速n旋转时，电枢上的导体切割气隙磁通Φ，电刷两端感应的电势Ea为（13-2）式中：p为极对数；N为电枢绕组总导体数；a为电枢绕组并联支路数。工作原理：（1）空载时，负载电阻为RL=

7、∞，有I=0，直流测速发电机的输出电压就是空载电势Ea，即U0=Ea，因此，输出电压与转速成正比。（2）负载后，如果负载电阻为RL，电枢回路的总电阻为Ra(包括电刷接触电阻)，当负载电流为I（I≠0）时，在不计电枢反应的条件下，输出电压为将式(13-2)代入式(13-3)，整理后得直流测速发电机（13-3）直流测速发电机从式(13-4)可见，只要保持Φ、Ra、RL不变，直流测速发电机的输出电压U与转速成线性关系，但当负载电阻RL减小时，输出电压随之降低。RL为常数时的输出特性如图13-12所示。（

8、13-4）直流测速发电机图13-12直流测速发电机的输出特性直流测速发电机从图中可见，负载电阻越小，输出电压越低。随着负载电阻的减小，电枢电流加大，电枢反应的去磁作用增加，尤其在高速时，输出电压与转速之间的线性关系不再满足。为减少电枢反应的影响，直流伺服电动机常常安装补偿绕组。直流测速发电机能把转速线性地变成电压信号，直流伺服电动机能把电压信号线性地变成转速，所以，直流测速发电机和直流伺服电动机是两种互为可逆的运行方式。直流测速发电机二、误差和减小误差