控制电机课件.pptVIP

10.3測速發電機測速發電機能把機械轉速轉換成與之成正比的電壓信號，可以用作檢測元件、解算元件、角速度信號元件，廣泛地應用於自動控制、測量技術和計算技術等裝置中。自動控制系統對測速發電機的要求是：(1)線性度好，即輸出電壓要嚴格與轉速成正比，並不受溫度等外界條件變化的影響。(2)靈敏度高，即在一定的轉速下，輸出電壓值要盡可能大。(3)不靈敏區小。(4)轉動慣量小，以保證測速的快速性。按電流種類的不同，測速發電機可分為直流測速發電機和交流測速發電機兩大類。直流測速發電機又有永磁式和電磁式之分；交流測速發電機分為同步測速發電機和非同步測速發電機。10.3測速發電機一、直流測速發電機直流測速發電機的結構和原理都與他勵直流發電機基本相同，也是由裝有磁極的定子、電樞和換向器等組成。按照勵磁方式的不同，可分為永磁式和電磁式兩種。永磁式直流測速發電機採用矯頑力高的磁鋼製成磁極，結構簡單，不需另加勵磁電源，也不因勵磁繞組溫度變化而影響輸出電壓，應用較廣。電磁式直流測速發電機由他勵方式勵磁。直流測速發電機的輸出電壓U與轉速n之間的關係U=f(n)稱為輸出特性。第1章中已分析過，當定子每極磁通Φ為常數時，發電機的電樞電動勢為式中Ce——電勢常數。此時，輸出電壓U為式中Ra——電樞回路電阻；RL——負載電阻。(10.12)(10.13)(10.14)式中——常數，即輸出特性的斜率。10.3測速發電機此時，輸出電壓U與轉速n成正比，如圖10.16所示。當負載增加時，由式(10.14)可知，k將減小，輸出特性下移。曲線1為空載時的輸出特性，曲線2為負載時的輸出特性。實際運行中，直流測速發電機的輸出電壓與轉速之間並不能保持嚴格的正比關係，實際輸出特性如圖10.16中的曲線3所示，實際輸出電壓與理想輸出電壓之間產生了誤差。產生誤差的原因主要有以下幾個方面。圖10.16直流測速發電機的輸出特性1.電樞反應產生誤差的主要原因是電樞反應的去磁作用。電樞反應使得主磁通發生變化，式(10.12)中的電動勢常數Ce將不是常值，而是隨負載電流變化而變化的，負載電流升高則電動勢係數Ce略有減小，特性曲線向下彎曲，如圖10.16中的曲線3所示。轉速愈高，Ea愈大，Ia也愈大，電樞反應的去磁作用就愈強，誤差也愈大。為消除電樞反應的影響，除在設計時採用補償繞組進行補償，結構上加大氣隙削弱電樞反應的影響外，使用時應使發電機的負載電阻阻值等於或大於10.3測速發電機負載電阻的規定值，並限制測速發電機的轉速不能太高。這樣可使負載電流對電樞反應的影響盡可能小。此外增大負載電阻還可以使發電機的靈敏性增強。2.電刷接觸電阻的影響電刷接觸電阻為非線性電阻，當測速發電機的轉速低，輸出電壓也低時，接觸電阻較大，電刷接觸電阻壓降在總電樞電壓中所占比重大，實際輸出電壓較小；而當轉速升高時接觸電阻變小，接觸電阻壓降也變小。因此在低轉速時轉速與電壓間的關係由於接觸電阻的非線性影響而有一個不靈敏區。考慮電刷接觸電阻影響後的特性曲線如圖10.17所示。為減小電刷接觸電阻的影響，使用時可對低輸出電壓進行非線性補償。圖10.17直流測速發電動機實際輸出特性3.紋波影響由於換向片數量有限，實際輸出電壓是一個脈動的直流，雖然脈動分量在整個輸出電壓中所占比重不大(高速時約為1%)，但對高精度系統是不允許的。為消除脈動影響可在電壓輸出電路中加入濾波電路。10.3測速發電機二、交流測速發電機交流測速發電機分為同步測速發電機和非同步測速發電機兩種。同步測速發電機的輸出頻率和電壓幅值均隨轉速的變化而變化，因此一般用作指示式轉速計，很少用於控制系統中的轉速測量。非同步測速發電機的輸出電壓頻率與勵磁電壓頻率相同而與轉速無關，其輸出電壓與轉速n成正比，因此在控制系統中得到廣泛的應用。1.交流非同步測速發電機非同步測速發電機分為籠型和空心杯型兩種，籠型測速發電機不如空心杯型測速發電動機的測量精度高，而且空心杯型測速發電機的轉動慣量也小，適合於快速系統，因此目前應用比較廣泛的是空心杯型測速發電機。