传感器与检测技术第4章ppt课件.ppt

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1、第四章速度、加速度传感器1第一节速度传感器一、测速发电机测速发电机是机电一体化系统中用于测量和自动调节电机转速的一种传感器。它由带有绕组的定子和转子构成。根据电磁感应原理，当转子绕组供给励磁电压并随被测电动机转动向，定子绕组则产生与转速成正比的感应电动势。2第一节速度传感器一、测速发电机根据励磁电流的种类，测速发电机可分为：直流测速发电机他励式永磁式交流测速发电机3第一节速度传感器一、测速发电机在实际应用中，机电一体化系统对测速发电机的主要要求有：①输出电压对转速应保持较精确的正比例关系②转动惯量要

2、小③灵敏度要高，即测速发电机的输出电压对转速的变化反应要灵敏4第一节速度传感器一、测速发电机由于测速发电机比较容易满足上述要求，且性能稳定，故被广泛用于机电一体化系统中的电动机转速的测量和自动调节一般测量范围为(20～400)r/min。5一、测速发电机1.直流测速发电机直流测速发电机是一种微型直流发电机。它的定子、转子结构与直流伺服电动机基本相同。6一、测速发电机1.直流测速发电机若按定子磁极的励磁方式不同，可分为电磁式和永磁式两大类；若按电枢的结构形式不同，可分为无槽电枢、有槽电枢、空心杯电枢和

3、圆盘印刷绕组等几种。7一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性直流测速发电机的工作原理与一般直流发电机相同。在恒定磁场中，旋转的电枢绕组切割磁通，并产生感应电动势。8一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性由电刷两端引出的电枢感应电动势为Ke——感应系数；——磁通；n——转速；Ce——感应电动势与转速的比例系数。9一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性空载(即电枢电流Is＝0)时，直流测速发电机的输出电压和电枢感应电动势相等，因而

4、输出电压与转速成正比。10一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性有负载(即电枢电流Is0)时，直流测速发电机的输出电压为式中rs——电枢回路的总电阻(包括电刷和换向器之间的接触电阻等)在理想情况下，若不计电刷和换向器之间的接触电阻，rs为电枢绕组电阻。11一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性有负载时，电枢电流为12一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性有负载时，13一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特

5、性有负载时，在理想情况下，rs、RL和均为常数，系数C亦为一常数。14一、测速发电机1.直流测速发电机(1)直流测速发电机的输出特性15一、测速发电机1.直流测速发电机(2)产生误差的原因和改进方法输出电压与转速之间不能保持比例关系.其一是当转速较高时，电枢电流增大，电枢反应有去磁作用，使磁通减小，导致输出电压不再与转速成正比。遇到这种情况可以在定子磁极上安装补偿绕组，或使负载电阻大于规定值。16一、测速发电机1.直流测速发电机(2)产生误差的原因和改进方法其二是电刷接触压降的影响。这是因为电刷接

6、触电阻是非线性的，即当电机转速较低、相应的电枢电流较小时，接触电阻较大，从而使输出电压很小。只有当转速较高、电枢电流较大时，电刷压降才可以认为是常数。17一、测速发电机1.直流测速发电机(2)产生误差的原因和改进方法其二是电刷接触压降的影响。为了减小电刷接触压降的影响，即缩小不灵敏区，应采用接触压降较小的铜-石墨电极或铜电极，并在它与换向器相接触的表面上镀银。18一、测速发电机1.直流测速发电机(2)产生误差的原因和改进方法其三是温度的影响这是因为励磁绕组中长期流过电流易发热，其电阻值也相应增大，从

7、而使励磁电流减小的缘故。19一、测速发电机1.直流测速发电机(2)产生误差的原因和改进方法其三是温度的影响可在直流测速发电机的绕组回路中串联一个电阻值较大的附加电阻，再接到励磁电源上。这样，当励磁绕组温度升高时，其电阻虽有增加，但励磁回路总电阻的变化却较小，故可保持励磁电流几乎不变。20一、测速发电机1.直流测速发电机例：已知某他励直流测速发电机的电枢绕组电阻rs=1Ω，在n=300r/min时，测得测速发电机的输出电压VCF=3V。求①当负载电阻RL=25Ω时，该发电机的Ce和C②当RL→∞，n=

8、300r/min时，发电机的输出电压VCF③当RL=10Ω，n=300r/min时，发电机的输出电压VCF。此时，Ce是否发生变化？（不考虑电枢反应的去磁作用）④当RL=25Ω，n=1000r/min时，电枢电流Is及测速发电机的输入功率（不考虑效率）⑤Is及测速发电机的输入功率过大有何危害？如何减少发电机的输入功率及电枢电流。21一、测速发电机2.交流测速发电机交流测速发电机可分为永磁式、感应式和脉冲式三种。22一、测速发电机2.交流测速发电机永磁式交流测速发电机实