第5章 测速发电机ppt课件.ppt

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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。它的输出电压与转速成正比关系，即Ua=Kn。或：5.1概述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

2、、噪声低、工作可靠等。5.2直流测速发电机一、输出特性二、直流测速发电机的误差及其减小方法三、直流测速发电机的主要性能指标按励磁方式不同，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。一、输出特性输出特性是指输出电压Ua与输入转速n之间的函数关系。图5-1直流测速发电机原理电路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，电枢电动势为当接负载时，电压平衡方程式为可见，只要保持Φ、Ra、RL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。改变转子转向，Ua的极性随之改变。由于负载电流Ia=Ua/RL，可得图

3、5-2不同负载时的理想输出特性二、直流测速发电机的误差及其减小方法1.电枢反应的影响2.延迟换向的影响3.温度的影响4.纹波的影响5.电刷接触压降对输出特性的影响在实际运行中，Ua~n之间并不能严格地保持正比关系，即存在误差。产生误差的主要原因：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。电枢反应影响分析：图5-3直流测速发电机磁场电枢磁场主磁场气隙合成磁场如果电机的磁路不饱和(即磁路为线性)，磁场的合成就可以应用叠加原理。

4、例如，N极右半个极下的合成磁通等于1/2主磁通与1/2电枢磁通之和，左半个极下的合成磁通等于1/2主磁通与1/2电枢磁通之差。因此，N极左半个极的削弱和右半个极的加强相互抵消，整个极的磁通保持不变，仅仅磁场的分布发生了变化。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。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。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=eL+ea。eK阻碍电流变化，使换向延迟，称延迟换向。由于换向元件被电刷短路，eK在换向元件中产生与其方向一致的附加电流iK

5、，iK产生磁通ΦK，ΦK对主磁通起去磁作用。图5-6换向元件中的电动势方向eL电抗电动势ea旋转电动势图5-6换向元件中的电动势方向分析表明eL∝n2，ea∝n2，因此ΦK∝n2。通常用限制最高转速的措施来减小延迟换向去磁效应的影响。延迟换向对输出特性的影响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。温度变化时，回路总电阻变化小。⑶将磁路设计得比较饱和。电流变化时，磁通变化小

6、。图5-7励磁绕组补偿电路4.纹波的影响根据Ea=CaФn，当Ф、n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。△Ub的变化规律图5-8电刷接触电压5.电刷

7、接触压降△Ub对输出特性的影响考虑到电刷接触电压的影响，输出特性的方程式可改写为Rw除电刷接触外的总电阻图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。三、直流测速发电机的主要性能指标线性误差2.灵敏度3.最高线性工作转速和最小负载电阻4.不灵敏区5.输出电压的不对称度6.纹波系数线性误差δ1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△Um与最高线性转速nmax在线性特性曲线上对应的电压Um之比。在