《测速发电机》PPT课件

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1、第5章测速发电机5.1概述5.2直流测速发电机5.3感应测速发电机5.4测速发电机的选择及应用举例测速发电机的输出电压能表征转速，因而可用来测量转速；测速发电机的输出电压正比于转子转角对时间的微分，在解算装置中可以把它作为微分或积分元件。按结构和工作原理的不同，测速发电机分为直流测速发电机、感应测速发电机和同步测速发电机，近年来还有采用新原理、新结构研制的霍尔效应测速发电机等。自动控制系统对测速发电机的基本要求是：⑴输出电压应与转速成正比且比例系数要大；⑵转动惯量小。此外，还要求它对无线电通讯干扰小、噪声低、工作可靠等。测速发电机是一种把转子转速转换为电压信号的机电式元件。它的输

2、出电压与转速成正比关系，即5.1概述或5.2直流测速发电机按励磁方式不同，直流测速发电机可分为电磁式和永磁式两大类。其结构和工作原理与普通直流发电机基本相同。图5-1直流测速发电机原理电路5.2.1输出特性当直流测速发电机的输入转速为n，且励磁磁通恒定不变时，电枢电动势为输出特性是指输出电压Ua与输入转速n之间的函数关系。当接负载时，电压平衡方程式为可以看出，只要保持不变，Ua与n之间就成正比关系。当负载RL变化时，将使输出特性斜率发生变化。5.2.1输出特性由于负载电流，可得图5-2不同负载时的理想输出特性改变转子转向，Ua的极性随之改变。5.2.2直流测速发电机的误差及其减小

3、方法在实际运行中，Ua~n之间并不能严格地保持正比关系，即存在误差。现在分析产生误差的主要原因和解决方法。1.电枢反应的影响当发电机带上负载后，电枢中有电流Ia通过，故产生电枢磁场。电枢磁场的大小与电枢电流Ia有关，方向与励磁磁场正交。由于电枢磁场的存在，使气隙中的合成磁场产生畸变，这种作用称为电枢反应。为了减小电枢反应对输出特性的影响，在直流测速发电机的技术条件中标有最高转速和最小负载电阻。磁路饱和时，电枢反应有去磁效应。负载电阻越小或转速越高，去磁效应越强。图5-5电枢反应对输出特性的影响2.延迟换向的影响换向元件中总电动势为。eK阻碍电流变化，使换向延迟，称延迟换向。由于换

4、向元件被电刷短路，eK在换向元件中产生与其方向一致的附加电流iK，iK产生磁通,对主磁通起去磁作用。5.2.2直流测速发电机的误差及其减小方法图5-6换向元件中的电动势方向分析表明，，因此。通常采用限制最高转速的措施来减小延迟换向去磁效应的影响。3.温度的影响在应用中，发电机本身会发热，而且环境温度也是变化的。导致励磁绕组电阻变化，将引起励磁电流和磁通的变化，使输出电压与转速之间不再是严格的线性关系。解决方法：⑴励磁回路串联热敏电阻并联网络。⑵励磁回路串联阻值较大、温度系数很小的附加电阻R。⑶将磁路设计得比较饱和。图5-7励磁绕组补偿电路5.2.2直流测速发电机的误差及其减小方法

5、4.纹波的影响根据，当为定值时，电刷两端输出不随时间变化的直流电动势。实际的电机输出电动势总是带有微弱的脉动，通常把这种脉动称为纹波。纹波的大小和频率与电枢绕组的元件数有关，元件数越多，其脉动的频率越高，幅值越小。纹波电压的存在对于测速发电机是不利的，当用于转速控制或阻尼元件时，对纹波电压的要求较高，而在高精度的解算装置中则要求更高。纹波系数是指在一定转速下，输出电压中交变分量的有效值与直流分量之比。目前国产测速发电机已做到纹波系数小于1%，国外高水平测速发电机纹波系数已降到0.1%以下。5.2.2直流测速发电机的误差及其减小方法5.电刷接触压降对输出特性的影响考虑到电刷接触电压

6、的影响，输出特性的方程式可改写为即的变化规律图5-8电刷接触电压图5-9考虑电刷接触压降后的输出特性接触电压的影响导致输出特性存在不灵敏区。减小影响措施采用接触压降小的电刷。5.2.2直流测速发电机的误差及其减小方法在图5-10中，B点为时实际输出特性的对应点。一般为1%~2%，对于较精密系统要求为0.1%~0.25%。5.2.3直流测速发电机的主要性能指标线性误差它是在工作转速范围内，实际输出特性曲线与过OB的线性输出特性之间的最大差值与最高线性转速在线性特性曲线上对应的电压之比。图5-10线性误差2.灵敏度灵敏度也称输出斜率，是指在额定励磁电压下，转速为1000r／min时所

7、产生的输出电压。一般直流测速发电机空载时可达。测速发电机作为阻尼元件使用时，灵敏度是其重要的性能指标。3.最高线性工作转速和最小负载电阻是保证测速发电机工作在允许的线性误差范围内的两个使用条件。4.不灵敏区由电刷接触压降而导致输出特性斜率显著下降(几乎为零)的转速范围。该性能指标在超低速控制系统中是重要的。5.2.3直流测速发电机的主要性能指标5.输出电压的不对称度指在相同转速下，测速发电机正、反转时，输出电压绝对值之差与两者平均值之比，即输出电压不对称是电刷不在几何中性线上或剩