《测速发电机》PPT课件

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1、第五章测速发电机测速元件主要指测速发电机测速发电机直流测速发电机交流测速发电机输出直流电信号输出交流电信号TG直流测速发电机TG﹋电磁式直流测速发电机TG永磁式直流测速发电机TG～交流测速发电机5.1直流测速发电机直流测速发电机是一种把机械转速变换成电压信号的测量元件，实际上从原理上看，它就是一台微型的直流发电机，它的主要目的不是实现机电能量转换，只是把转速变换为电压信号，作为测量元件直流测速发电机除了控制系统中作为测速元件之外，还能当做阻尼元件以及解算装置中的微分元件和积分元件。直流测速发电机是控制系统中的一个重要测量转换元件。另外作为校正元件用于改善系统品质，作

2、为反馈元件用于速度反馈。分类：永磁式：磁场变化小，稳定。电磁式：磁场随电阻的改变而改变，不稳定。转子、定子及电刷和换向器组成。电枢绕组在转子上。磁极在定子上，一般采用永磁体作磁极。对直流测速发电机的主要要求是：(l）输出电压要与转速成线性关系，且正反转时特性一致；(2）输出特性的灵敏度高，即要求电压变化大，斜率大；(3）输出电压的纹波小，即转速稳定，用波纹系数来表示。(4）电机的惯量小，以保证电机响应速度快。此外，还要求高频干扰小，噪音小，工作可靠，以及结构简单，体积小和重量轻等。5.2基本关系式与输出特性一、基本关系式基本关系式与发电机相似。感应电势的大小与转速成

3、正比，电势的方向由转速的方向所决定。T1很小，若果很大，会影响被测装置的运行输出电压与转速是线性关系。输出斜率或灵敏度二、空载输出特性三、负载时的静态特性负载电阻不能太小四、负载时的动态特性考虑电流的变化和电枢电感，直流测速发电机是一个非周期环节即惯性环节。不过，当l/T远大于系统的带宽时，测速发电机仍可看成是转速的比例环节。动态特性是指输入一个阶跃转速时，输出信号电压随时间变化的规律5.3输出特性的误差分析线性特性是希望的理想情况。实际的测速发电机一定存在误差。一、电枢反应1.使气隙磁场的物理中性面顺着直流发电机的旋转方向偏转。2.由于磁路接近于饱和，因此有去磁效

4、应，使输出电压减小。输出特性向下弯曲。电枢反应对气隙合成磁场的两个影响：产生误差的原因：运行中的测速发电机磁极磁通、气隙磁通、电枢回路电阻Ra和负载电阻RL等不能保持恒定不变，都会使输出特性产生非线性。转速升高，负载电阻变小，都使输出电压误差增大。测速发电机的技术条件中都注明最高转速和最小负载电阻值，以防超差。二、延迟换向去磁换向元件中存在电势和电流，方向与换向前的电流相同。产生的磁通与主磁通方向相反，起去磁作用，称为延迟换向去磁。换向元件的电流及其去磁磁通与转速的平方成正比，它们往往是输出特性曲线高速部分产生弯曲现象的主要原因。高精度直流测速机的转速上限主要是受到

5、延迟换向去磁效应的限制。三、电刷与换向器的接触电阻与接触电压电刷与换向器之间的电阻称为接触电阻，数值不确定。当转速较低，电流较小时，接触电阻较大，测速发电机的输出电压很小，形成不灵敏区。接触电阻上的压降称为接触压降。当转速较高，电枢电流较大时，接触压降为常数。输出特性曲线常值接触压降使输出特性曲线向下平移。同时考虑电枢反应、延迟换向去磁、不灵敏区和接触压降后，实际输出特性如实线2所示。降低接触压降，缩小不灵敏区：采用特殊电刷，电刷接触表面镀银，镀金。四、纹波纹波主要是由电机本身的固有结构及加工误差引起的。纹波的大小用纹波系数衡量：电机绕组数目与纹波的关系：绕组元件数

6、越多（或换向片数越多），则电势波动的频率越高，幅值越小。五、火花和电磁干扰换向器和电刷间经常发生电火花，使输出电压上有高频尖脉冲，并带来无线电频率的噪音和干扰。为了减轻和消除输出电压上的高频毛刺，一般都要在直流测速发电机的输出端接上低通滤波电路。温度变化也会引起电枢绕组电阻的变化，并引起电枢绕组电流的变化5.4直流测速发电机的应用作为反馈元件恒速控制系统原理图将转速测出，其输出电压反馈到放大器输入端，与给定电压比较二作为转速阻尼元件使系统机械惯性引起的震荡受到阻尼，改变系统的动态性能。5.2异步测速发电机结构：鼠笼转子和杯形转子杯形转子精度高，应用广。空心杯转子测速

7、发电机的转子是一个薄壁非磁性空心杯。定子上嵌有在空间相差90°电角的两相绕组（激磁绕组和输出绕组）。通常为四极电机。二、工作原理激磁绕组加交流电压激磁，产生脉振磁通，与轴线一致，为直轴方向。转子不动时，直轴脉振磁通在转子中感应出变压器电势。气隙中的磁通是直轴磁通，与输出绕组没有相交，输出绕组中感应电势和输出电压为零。转子转动，转子切割直轴磁通产生旋转电势。频率同激磁电压f，大小为××××××电势在转子杯中产生短路电流，频率为f，大小正比于和转速。产生的磁通频率为f，方向为交轴方向，大小与电流和转速成正比。该磁通在输出绕组中感应出频率为f的变压器电势，大小为异步测