自動(dòng)控制元件哈工大出版第十章測(cè)速發(fā)電機(jī)new課件

第10章測(cè)速發(fā)電機(jī)2011－2012學(xué)年第1學(xué)期1掌握測(cè)速發(fā)電機(jī)概念,結(jié)構(gòu)、分類和作用等概念；了解直流測(cè)速發(fā)電機(jī)、交流測(cè)速發(fā)電機(jī)工作原理；理解直流、交流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性的區(qū)別；了解直流和交流輸出特性產(chǎn)生誤差的原因；了解測(cè)速發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。一、教學(xué)要求：本章教學(xué):二、教學(xué)時(shí)間安排：2學(xué)時(shí)2緒論第一節(jié)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)第二節(jié)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)本章重點(diǎn)：直、交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性；本章難點(diǎn)：交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理。三、教學(xué)主要內(nèi)容：四、教學(xué)過(guò)程：本章教學(xué):32基本關(guān)系式與輸出特性基本關(guān)系式基本關(guān)系式與電動(dòng)機(jī)相似。感應(yīng)電勢(shì)的大小與轉(zhuǎn)速成正比，電勢(shì)的方向由轉(zhuǎn)速的方向所決定。一直流測(cè)速發(fā)電機(jī)5空載輸出特性負(fù)載時(shí)的靜態(tài)特性輸出電壓與轉(zhuǎn)速是線性關(guān)系。2基本關(guān)系式與輸出特性輸出斜率或靈敏度。一直流測(cè)速發(fā)電機(jī)62基本關(guān)系式與輸出特性負(fù)載時(shí)的動(dòng)態(tài)特性考慮電流的變化和電樞電感，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)是一個(gè)非周期環(huán)節(jié)即慣性環(huán)節(jié)。不過(guò)，當(dāng)1/T遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的帶寬時(shí)，測(cè)速發(fā)電機(jī)仍可看成是轉(zhuǎn)速的比例環(huán)節(jié)。一直流測(cè)速發(fā)電機(jī)7換向元件中存在電勢(shì)和電流，方向與換向前的電流相同。產(chǎn)生的磁通與主磁通方向相反，起去磁作用，稱為延遲換向去磁。換向元件的電流及其去磁磁通與轉(zhuǎn)速的平方成正比，它們往往是輸出特性曲線高速部分產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象的主要原因。高精度直流測(cè)速機(jī)的轉(zhuǎn)速上限主要是受到延遲換向去磁效應(yīng)的限制。3輸出特性的誤差分析延遲換向去磁一直流測(cè)速發(fā)電機(jī)9電刷與換向器之間的電阻稱為接觸電阻，數(shù)值不確定。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低，電流較小時(shí)，接觸電阻較大，測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓很小，形成不靈敏區(qū)。接觸電阻上的壓降稱為接觸壓降。當(dāng)轉(zhuǎn)速較高，電樞電流較大時(shí)，接觸壓降為常數(shù)。電刷與換向器的接觸電阻與接觸電壓3輸出特性的誤差分析一直流測(cè)速發(fā)電機(jī)10常值接觸壓降使輸出特性曲線向下平移。同時(shí)考慮電樞反應(yīng)、延遲換向去磁、不靈敏區(qū)和接觸壓降后，實(shí)際輸出特性如實(shí)線2所示。降低接觸壓降，縮小不靈敏區(qū)：采用特殊電刷，電刷接觸表面鍍銀，鍍金。電刷與換向器的接觸電阻與接觸電壓3輸出特性的誤差分析接觸電阻對(duì)輸出特性的影響：一直流測(cè)速發(fā)電機(jī)11換向器和電刷間經(jīng)常發(fā)生電火花，使輸出電壓上有高頻尖脈沖，并帶來(lái)無(wú)線電頻率的噪音和干擾。為了減輕和消除輸出電壓上的高頻毛刺，一般都要在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出端接上低通濾波電路。3輸出特性的誤差分析火花和電磁干擾一直流測(cè)速發(fā)電機(jī)13異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)有鼠籠轉(zhuǎn)子和杯形轉(zhuǎn)子兩種。杯形轉(zhuǎn)子精度高，應(yīng)用廣。空心杯轉(zhuǎn)子測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)薄壁非磁性空心杯。定子上嵌有在空間相差90°電角的兩相繞組（激磁繞組和輸出繞組）。通常為四極電機(jī)。二異步測(cè)速發(fā)電機(jī)1結(jié)構(gòu)14激磁繞組加交流電壓激磁，產(chǎn)生脈振磁通，與軸線一致，為直軸方向。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子切割直軸磁通產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢(shì)。頻率同激磁電壓f，大小為2工作原理轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，直軸脈振磁通在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出變壓器電勢(shì)。氣隙中的磁通是直軸磁通，與輸出繞組沒(méi)有相交，輸出繞組中感應(yīng)電勢(shì)和輸出電壓為零。二異步測(cè)速發(fā)電機(jī)15與直流測(cè)速發(fā)電機(jī)比較優(yōu)點(diǎn)（1）沒(méi)有電刷和換向器，構(gòu)造簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠；（2）無(wú)滑動(dòng)接觸，輸出特性穩(wěn)定，精度高；（3）摩擦力矩小，慣性??；（無(wú)刷，空心杯）（4）不產(chǎn)生干擾火花。缺點(diǎn)（1）存在剩余電壓和相位誤差；（2）輸出斜率??；（3）輸出特性隨負(fù)載性質(zhì)（電阻，電容，電感）變化。二異步測(cè)速發(fā)電機(jī)17設(shè)傳感器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖數(shù)為P，在檢測(cè)時(shí)間段Tg(s）內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù)為m1，則轉(zhuǎn)速n為1M法測(cè)速由規(guī)定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)傳感器的脈沖數(shù)m1計(jì)算速度。三由位移傳感器的脈沖信號(hào)求轉(zhuǎn)速以光電增量碼盤為代表的角位移傳感器的輸出信號(hào)是方波脈沖信號(hào)，脈沖的個(gè)數(shù)與角位移成正比。由此類脈沖信號(hào)求速度有下述三種方法。r/min18提高P和Tg，可提高分辨率。1M法測(cè)速當(dāng)脈沖數(shù)增加1時(shí)，轉(zhuǎn)速的變化就是M法的分辨率，記為Q（r/min），若以分辨率Q作為轉(zhuǎn)速測(cè)量值的誤差Δn，則誤差Δn與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān)，但相對(duì)誤差Δn/n與轉(zhuǎn)速成反比。高速時(shí)相對(duì)誤差小。三由位移傳感器的脈沖信號(hào)求轉(zhuǎn)速192T法測(cè)速當(dāng)時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)m2改變1時(shí)，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速的變化就是分辨率Q（r/min），有

T法在低速時(shí)有較高的分辨率和精度.

n越小，Q越小，轉(zhuǎn)速越低，分辨率越高。三由位移傳感器的脈沖信號(hào)求轉(zhuǎn)速21Tg為規(guī)定的檢測(cè)時(shí)間。Tg之后傳感器的第1個(gè)脈沖終止時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)。實(shí)際檢測(cè)時(shí)間T由時(shí)鐘脈沖數(shù)m2確定。m1為檢測(cè)時(shí)間