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控制电机 课件2 测速发电机 测速发电机 3.0.概述 测速发电机是一种把输入的转速信号转换成输出电压信号的机电式信号元件。 要求：A 输入输出严格的正比线性关系； B 输出电压的脉动性要小； C 温度系数小； D 一定转速下，输出电压尽可能大； E 正反转时输出电压对称一致 F 灵敏度高 G 安全可靠 3.1 直流测速发电机 3.1.1基本结构 减小输出电压脉动：多个绕组和换向器配合 * * 分类： 结构简单、体积小，温度系数差 结构复杂、体积略大 磁路 电路 改变电枢电压方向，电压引出 磁场 电动势 3.1.2 工作原理 A B C D C 4 导体串（4个换向片） 输出电压 数量关系 每根导体的感应电动势 总电动势为 电压平衡方程 3.1.3 误差分析 输出特性 1）电枢反应：电枢电流产生的电枢磁场对主磁场的影响作用 ——去磁作用正比于转速 2）换向延迟：换向电动势对换流的阻碍 ——去磁大小正比于转速的平方 主磁场被消弱了！ 由于磁路的饱和，磁通增加的少而减少的多，总体效果是磁场被消弱了！ 电枢反应的影响 3）电刷接触电阻的影响：Ra不是常数 影响电刷的接触电阻Rb的因数： A 电刷的压力 B 电刷的材料（银石墨，铜石墨） C 速度（低速时Ea小） D 负载电阻（电流大小） 改善措施： A 增大负载电阻RL B 限制最高转速 C 增加补偿绕组，抵消电枢反应磁场 改善措施： A 银石墨电刷 B 换向器镀银、金、铂 C 外围电子补偿 出现不灵敏区 4）纹波的影响（输出电压有脉动） 改善措施： A 增大导体数，困难 B 无槽电枢结构，困难 C 外部电压滤波 4）温度的影响 改善措施： A 励磁绕组串联温度系数小的电阻（康铜、锰铜） B 使励磁处于深度饱和，励磁电流变化大，φ变化小 C 用好的永磁体 3.2 交流测速发电机 同步：输出电压的幅值和频率随转速的变化而变化 异步：输出电压的幅值随转速的变化而变化，频率和励磁电压频率相同 3.2.1基本结构 恒压、恒频的单相交流电压 频率恒定，输出电压随转速变化 转子惯量小，精度高 高电阻率材料---硅锰青铜 转子惯量大，精度较差，简单 励磁绕组和输出绕组互差90度电角度 3.2.1基本结构 励磁绕组通入恒压恒频的单相交流电压 励磁绕组产生相同频率的励磁电流 产生脉振磁动势和励磁磁通 励磁绕组的自感电动势为： 可见励磁电压恒定则磁通恒定！ 3.2.2 工作原理 1）转子静止不动，空心杯转子等效为很多短路环并联，产生变压器电动势——杯体产生电流——产生空心杯直轴磁通。 空心杯转子磁通和励磁绕组轴线一致（d轴，方向相反），磁通和输出绕组垂直没有交链，输出绕组没有感应电动势！输出电压为0！ 2）转子旋转，空心杯转子可等效为很多导体棒，杯体旋转将产生运动（切割）电动势——杯体产生电流——产生空心杯交轴（q轴）磁通——交轴磁通和输出绕组交链——输出绕组产生感应电动势——输出电压。 空心杯转子在旋转时，同时存在变压器电动势和运动电动势，由于变压器电动势不会在输出绕组中产生交链磁通，所以分析时可以忽略，仅考虑运动电动势即可！ 空心杯转子产生的运动电动势和电流为： 输出绕组的感应电动势为： 高电阻率空心杯转子的电阻远大于其电感，故其感抗可忽略，此时电流和运动电动势同相位。 结论 3.2.3 误差分析 1）直轴磁通的变化。 A）励磁绕组的漏阻抗影响 转子漏抗会影响直轴磁通的恒定 B）杯型转子漏阻抗影响 改善措施 A 减小励磁绕组的漏抗（体积大成本高） B 增大转子电阻（高阻青铜材料） C 减小转子的相对转速 实际输出电压表达式： 输出特性 * * *