直流测速发电机(I)

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1、控制电机中国矿大信电学院第1章直流测速发电机第1章直流测速发电机1.1直流测速发电机的工作原理和结构1.2直流测速发电机的输出特性1.3直流测速发电机的误差和减小方法1.4直流测速发电机的性能指标及应用1.5直流测速发电机的应用举例1.6直流测速发电机的发展动向本章要求：熟练掌握直流测速发电机的工作原理。了解直流测速发电机的结构和型式。熟练掌握直流测速发电机的输出特性。熟练掌握直流测速发电机的应用。搞清直流测速发电机的误差及其减小方法。搞清直流测速发电机的性能指标。第1章直流测速发电机1.1直流测速发电机的原理和结构一、直流测速发电机的结构NS+-n直流电

2、机定子转子空气隙定子铁心励磁绕组机壳端盖电刷电枢绕组电枢铁心换向器转轴励磁方式：电磁式和永磁式直流永磁电机直流永磁电机永磁直流测速发电机永磁直流测速发电机2577稀土直流伺服测速机组用途：在随动系统中提供驱动力矩和速度反馈信号，本产品已用于某机光学瞄准具随动系统中。二、直流测速发电机的工作原理导体ab,cd切割磁力线产生感应电势，N极下电势方向由b指向a，s极下导体cd中电势由d指向c,因此电刷A为正，B为负NS+-nabcdABNS+-nabcdAB当线圈转动180o,导体cd处于N极下，电势由c到d，S极下导体电势由a到b，仍然A刷为正，B刷为负。电枢连

3、续旋转，导体ab.cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线,ab.cd中产生交变电势，但是换向器的作用，使电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，从而使电刷两端得到的电势极性不变，这就是直流发电机的最基本工作原理。1.2直流测速发电机的输出特性根据已学过的直流发电机的工作原理知，电刷两端的感应电势：由上可知：1.电刷两端的感应电势与电机的转速成正比。2.直流发电机能够把转速信号换成电势信号，从而用来测速。一、基本概念Ea=Ceфn=Ken二、自动控制系统对测速发电机的要求：1.输出电压与转速的关系曲线（即输出特性）应为线形。2.输出特性的斜率要到大。3.

4、温度变化对输出特性的影响要小。4.输出电压的纹波要小，即要求在一定的转速下输出电压要稳定，波动要小。5.正，反转两个方向的输出特性要一致。三、输出特性UaEaIaRLUjUa=Ea-IaRaIa=Ua/RL负载时测速发电机的输出电压为：Ea=Ceфn=Ken由直流电机电势公式得：在图示正方向下得：nUaRL=无穷大RL1RL2RL1>RL2输出特性曲线：由上式知：若Φ、RL、Ra都能保持常数，则但随RL减小，特性斜率变小，实际特性与理论特性间存在误差。UannUaRL=无穷大RL1RL2RL1>RL2图中实线为直流测速发电机理想输出特性，虚线为实际输出特性

5、，实际特性与要求的线性特性间存在误差，且该误差与负载电阻有关。1.3直流测速发电机的误差和减小方法一温度的影响由于电机周围环境温度的变化以及电机本身发热，使电机绕组的电阻发生变化。温度t升高，励磁绕组电阻R增大，磁通ф减小输出电压U降低。反之，U升高。UaEaIaRLUj为了减小温度变化对输出特性的影响，测速发电机的磁路应较为饱和。当磁路饱和时，励磁电流变化引起的磁通变化较小。但是，由于绕组电阻随温度变化的变化太大，要使输出稳定，还必须采取措施以减小温度对输出特性的影响。减小误差的考虑：（2）附加电阻用温度系数较低的合金材料制成，如锰镍铜合金。这样虽然温度升

6、高引起励磁电阻增大，但整个励磁回路的总电阻增加不多。如果对于温度变化引起的误差要求比较严格时，可在励磁回路串联负温度系数的热敏电阻并联网络。（1）在励磁回路中串联一个阻值比励磁绕组电阻大几倍的附加电阻来稳流。具体方法：热敏网络参数选择方法：1）作出励磁绕组电阻随温度变化的曲线；2）作并联网络电阻随温度变化的曲线。1）温度系数为正;1）2）tR02）温度系数为负；当两条曲线的斜率相等，励磁回路的总电阻就不随温度而变化。NS电枢磁场NS主磁场不论转子转到哪个位置，电枢导体电流在空间分布情况始终不变，因此电枢磁场在空间是固定不动的恒定磁场。二电枢磁场的

7、影响电枢磁场产生附加去磁作用，负载时的磁通较空载时小，从而产生误差。减小误差的考虑：当负载电阻越小或转速越高，负载电流就越大，电枢磁场产生的附加去磁作用就越强，磁通被削弱的就越多，输出特性偏离直线越远，非线性误差越大。除了以上两种原因引起输出特性的误差外，还有延迟换向去磁、电势的纹波以及电刷接触压降等都会引起输出特性的误差，对此在电机中都采用了相应减小误差的措施。三、其它影响为了减小电枢反应对输出特性的影响，测速发电机在使用时，转速不得超过技术条件中规定的最大转速；负载电阻不得小于技术条件给定的电阻值，以保证非线性误差较小。1.4直流测速发电机的性能指标及使

8、用一、主要性能指标1、线性误差在工作转速范围内，输出