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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 N S + - n 直流电机 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 永磁直流测速发电机 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 N S + - n a b c d A B N S + - n a b c d A B 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=Ke n 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）应为线性。 2.输出特性的斜率要到大。 3.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 Ua Ea Ia RL Uj Ua=Ea-IaRa Ia=Ua/RL 负载时测速发电机的输出电压为： Ea=Ceфn=Ke n 由直流电机电势公式得： 在图示正方向下得： n Ua RL =无穷大 RL1 RL2 RL1 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 ?n n Ua RL =无穷大 RL1 RL2 RL1 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，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。 Ua Ea Ia RL Uj 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）励磁绕组：温度系数为正; 1） 2） t R 0 2）网络电阻：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。 N S 电枢磁场 N S 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