電機(jī)控制技術(shù)模板（直流測(cè)速發(fā)電機(jī)）【區(qū)一等獎(jiǎng)】

——直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電機(jī)控制技術(shù)目錄1.測(cè)速發(fā)電機(jī)概述12.直流測(cè)速發(fā)電機(jī)22.3主要性能指標(biāo)52.1輸出特性32.2誤差及其減小方法41概述2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)2.1直流發(fā)電機(jī)輸出特性2.2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小方法2.3直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要性能指標(biāo)

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓能表征轉(zhuǎn)速，因而可用來測(cè)量轉(zhuǎn)速；測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角對(duì)時(shí)間的微分，在解算裝置中可以把它作為微分或積分元件。測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的機(jī)電式元件。它的輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，即1概述或自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)的基本要求是：⑴輸出電壓應(yīng)與轉(zhuǎn)速成正比且比例系數(shù)要大；⑵轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。此外，還要求它對(duì)無線電通訊干擾小、噪聲低、工作可靠等。按結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，測(cè)速發(fā)電機(jī)分為直流測(cè)速發(fā)電機(jī)、感應(yīng)測(cè)速發(fā)電機(jī)和同步測(cè)速發(fā)電機(jī)，近年來還有采用新原理、新結(jié)構(gòu)研制的霍爾效應(yīng)測(cè)速發(fā)電機(jī)等。2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)2.1輸出特性2.2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小方法2.3直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要性能指標(biāo)按勵(lì)磁方式不同，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)可分為電磁式和永磁式兩大類。其結(jié)構(gòu)和工作原理與普通直流發(fā)電機(jī)基本相同。2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)圖1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)原理電路2.1輸出特性輸出特性是指輸出電壓Ua與輸入轉(zhuǎn)速n

之間的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速為n，且勵(lì)磁磁通恒定不變時(shí)，電樞電動(dòng)勢(shì)為當(dāng)接負(fù)載時(shí)，電壓平衡方程式為

可以看出，只要保持不變，Ua與n之間就成正比關(guān)系。當(dāng)負(fù)載RL變化時(shí)，將使輸出特性斜率發(fā)生變化。2.1輸出特性由于負(fù)載電流，可得圖2不同負(fù)載時(shí)的理想輸出特性

改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，Ua的極性隨之改變。2.2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小方法2.2.1.電樞反應(yīng)的影響2.2.2.延遲換向的影響2.2.3.溫度的影響2.2.4.紋波的影響2.2.5.電刷接觸壓降對(duì)輸出特性的影響在實(shí)際運(yùn)行中，Ua~n之間并不能嚴(yán)格地保持正比關(guān)系，即存在誤差?，F(xiàn)在分析產(chǎn)生誤差的主要原因和解決方法。2.2.1.電樞反應(yīng)的影響當(dāng)發(fā)電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞中有電流Ia通過，故產(chǎn)生電樞磁場(chǎng)。電樞磁場(chǎng)的大小與電樞電流Ia有關(guān)，方向與勵(lì)磁磁場(chǎng)正交。由于電樞磁場(chǎng)的存在，使氣隙中的合成磁場(chǎng)產(chǎn)生畸變，這種作用稱為電樞反應(yīng)。2.2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小方法圖3電樞反應(yīng)對(duì)輸出特性的影響磁路飽和時(shí)，電樞反應(yīng)有去磁效應(yīng)。負(fù)載電阻越小或轉(zhuǎn)速越高，去磁效應(yīng)越強(qiáng)。

為了減小電樞反應(yīng)對(duì)輸出特性的影響，在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的技術(shù)條件中標(biāo)有最高轉(zhuǎn)速和最小負(fù)載電阻。2.2.2.延遲換向的影響換向元件中總電動(dòng)勢(shì)為。eK阻礙電流變化，使換向延遲，稱延遲換向。由于換向元件被電刷短路，eK在換向元件中產(chǎn)生與其方向一致的附加電流iK，iK產(chǎn)生磁通,對(duì)主磁通起去磁作用。2.2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小方法圖4換向元件中的電動(dòng)勢(shì)方向圖5分析表明，，因此。通常采用限制最高轉(zhuǎn)速的措施來減小延遲換向去磁效應(yīng)的影響。2.2.3.溫度的影響在應(yīng)用中，發(fā)電機(jī)本身會(huì)發(fā)熱，而且環(huán)境溫度也是變化的。導(dǎo)致勵(lì)磁繞組電阻變化，將引起勵(lì)磁電流和磁通的變化，使輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間不再是嚴(yán)格的線性關(guān)系。2.2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小方法解決方法：⑴勵(lì)磁回路串聯(lián)熱敏電阻并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。⑵勵(lì)磁回路串聯(lián)阻值較大、溫度系數(shù)很小的附加電阻R。⑶將磁路設(shè)計(jì)得比較飽和。圖6勵(lì)磁繞組補(bǔ)償電路2.2.4.紋波的影響根據(jù)，當(dāng)為定值時(shí)，電刷兩端輸出不隨時(shí)間變化的直流電動(dòng)勢(shì)。實(shí)際的電機(jī)輸出電動(dòng)勢(shì)總是帶有微弱的脈動(dòng)，通常把這種脈動(dòng)稱為紋波。紋波的大小和頻率與電樞繞組的元件數(shù)有關(guān)，元件數(shù)越多，其脈動(dòng)的頻率越高，幅值越小。紋波電壓的存在對(duì)于測(cè)速發(fā)電機(jī)是不利的，當(dāng)用于轉(zhuǎn)速控制或阻尼元件時(shí)，對(duì)紋波電壓的要求較高，而在高精度的解算裝置中則要求更高。2.2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小方法紋波系數(shù)是指在一定轉(zhuǎn)速下，輸出電壓中交變分量的有效值與直流分量之比。目前國(guó)產(chǎn)測(cè)速發(fā)電機(jī)已做到紋波系數(shù)小于1%，國(guó)外高水平測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波系數(shù)已降到0.1%以下。2.2.5.電刷接觸壓降對(duì)輸出特性的影響考慮到電刷接觸電壓的影響，輸出特性的方程式可改寫為2.2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小方法即

的變化規(guī)律

圖7電刷接觸電壓

圖8考慮電刷接觸壓降后的輸出特性接觸電壓的影響

導(dǎo)致輸出特性存在不靈敏區(qū)。

減小影響措施采用接觸壓降小的電刷。2.3直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要性能指標(biāo)2.3.1線性誤差2.3.2靈敏度2.3.3最高線性工作轉(zhuǎn)速和最小負(fù)載電阻2.3.4.不靈敏區(qū)2.3.5.輸出電壓的不對(duì)稱度2.3.6紋波系數(shù)2.3.1線性誤差它是在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，實(shí)際輸出特性曲線與過OB的線性輸出特性之間的最大差值與最高線性轉(zhuǎn)速在線性特性曲線上對(duì)應(yīng)的電壓之比。2.3直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要性能指標(biāo)在圖9中，B點(diǎn)為時(shí)實(shí)際輸出特性的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。一般為1%~2%，對(duì)于較精密系統(tǒng)要求為0.1%~0.25%。圖9線性誤差2.3.2.靈敏度靈敏度也稱輸出斜率，是指在額定勵(lì)磁電壓下，轉(zhuǎn)速為1000r／min時(shí)所產(chǎn)生的輸出電壓。一般直流測(cè)速發(fā)電機(jī)空載時(shí)可達(dá)。測(cè)速發(fā)電機(jī)作為阻尼元件使用時(shí)，靈敏度是其重要的性能指標(biāo)。2.3.3.最高線性工作轉(zhuǎn)速和最小負(fù)載電阻是保證測(cè)速發(fā)電機(jī)工作在允許的線性誤差范圍內(nèi)的兩個(gè)使用條件。2.3直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要性能指標(biāo)2.3.4.不靈敏區(qū)由電刷接觸壓降而導(dǎo)致輸出特性斜率顯著下降(幾乎為零)的轉(zhuǎn)速范圍。該性能指標(biāo)在超低速控制系統(tǒng)中是重要的。2.3.5.輸出電壓的不對(duì)稱度指在相同轉(zhuǎn)速下，測(cè)速發(fā)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)時(shí)，輸出電壓絕對(duì)值之差與兩者平均值之比，即2.3直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要性能指標(biāo)輸出電壓不對(duì)稱是電刷不在幾何中性線上或剩余磁通存