《第五章 测速发电机》.ppt

第五章 测速发电机 5.1直流测速发电机 分类：永磁式：磁场变化小，稳定。 电磁式：磁场随电阻的改变而改变，不稳定。 转子、定子及电刷和换向器组成。电枢绕组在转子上。磁极在定子上，一般采用永磁体作磁极。 对直流测速发电机的主要要求是：(l）输出电压要与转速成线性关系，且正反转时特性一致；(2）输出特性的灵敏度高，即要求电压变化大，斜率大；(3）输出电压的纹波小，即转速稳定，用波纹系数来表示。(4）电机的惯量小，以保证电机响应速度快。 此外，还要求高频干扰小，噪音小，工作可靠，以及结构简单，体积小和重量轻等。 5.2基本关系式与输出特性 5.3 输出特性的误差分析 二、延迟换向去磁 换向元件中存在电势和电流，方 向与换向前的电流相同。产生的 磁通与主磁通方向相反，起去磁 作用，称为延迟换向去磁。 换向元件的电流及其去磁磁通与转速的平方成正比，它们往往是输出特性曲线高速部分产生弯曲现象的主要原因。高精度直流测速机的转速上限主要是受到延迟换向去磁效应的限制。 三、电刷与换向器的接触电阻与接触电压 电刷与换向器之间的电阻称为接触电阻，数值不确定。当转速较低，电流较小时，接触电阻较大，测速发电机的输出电压很小，形成不灵敏区 。 接触电阻上的压降 称为接触压降。当转速较高，电枢电流较大时，接触压降为常数。 输出特性曲线 常值接触压降使输出特 性曲线向下平移。 同时考虑电枢反应、延 迟换向去磁、不灵敏区 和接触压降后，实际输出特性如实线2所示。 降低接触压降，缩小不灵敏区：采用特殊电刷，电刷接触表面镀银，镀金。 四、纹波 纹波主要是由电机本身的固有结构及加工误差引起的。 纹波的大小用纹波系数衡量 ： 电机绕组数目与纹波的关系： 绕组元件数越多（或换向片数 越多），则电势波动的频率越 高，幅值越小。 五、火花和电磁干扰 换向器和电刷间经常发生电火花，使输出电压上有高频尖脉冲，并带来无线电频率的噪音和干扰。为了减轻和消除输出电压上的高频毛刺，一般都要在直流测速发电机的输出端接上低通滤波电路。 温度变化也会引起电枢绕组电阻的变化，并引起电枢绕组电流的变化 5.4 直流测速发电机的应用 5.2异步测速发电机 与直流测速发电机相比，交流测速发电机优点是 （1）没有电刷和换向器，构造简单，维护容易，运行可靠； （2）无滑动接触，输出特性稳定，精度高； （3）摩擦力矩小，惯性小；（无刷，空心杯） （4）不产生干扰火花。 缺点是 （1）存在剩余电压和相位误差； （2）输出斜率小； （3）输出特性随负载性质（电阻，电容，电感）变化。 5.3 由位移传感器的脉冲信号求转速 * * 测速元件主要指测速发电机 测速发电机 直流测速发电机 交流测速发电机 输出直流电信号 输出交流电信号 TG 直流测速发电机 TG ﹋ 电磁式直流测速发电机 TG 永磁式直流测速发电机 TG ～ 交流测速发电机 直流测速发电机是一种把机械转速变换成电压信号的测量元件，实际上从原理上看，它就是一台微型的直流发电机，它的主要目的不是实现机电能量转换，只是把转速变换为电压信号，作为测量元件 直流测速发电机除了控制系统中作为测速元件之外，还能当做阻尼元件以及解算装置中的微分元件和积分元件。 直流测速发电机是控制系统中的一个重要测量转换元件。另外作为校正元件用于改善系统品质，作为反馈元件用于速度反馈。 一、基本关系式 基本关系式与发电机相似。 感应电势的大小与转速成正比，电势的方向由转速的方向所决定。 T1很小，若果很大，会影响被测装置的运行 输出电压与转速是线性关系。 输出斜率或灵敏度 二、空载输出特性 三、负载时的静态特性 负载电阻不能太小 四、负载时的动态特性 考虑电流的变化和电枢电感，直流测速发电机是一个非周期环节即惯性环节。不过，当l/T 远大于系统的带宽时，测速发电机仍可看成是转速的比例环节。 动态特性是指输入一个阶跃转速时，输出信号电压随时间变化的规律 线性特性是希望的理想情况。 实际的测速发电机一定存在误差 。 一、电枢反应 1.使气隙磁场的物理中性面顺着直流发电机的旋转方向偏转。 2. 由于磁路接近于饱和，因此有去磁效应，使输出电压减小 。输出特性向下弯曲。 电枢反应对气隙合成磁场的两个影响： 产生误差的原因：运行中的测速发电机磁极磁通、气隙磁通、电枢回路电阻Ra和负载电阻RL等不能保持恒定不变，都会使输出特性产生非线性。 转速升高，负载电阻变小，都使输出电压误差增大。测速发电机的技术条件中都注明最高转速和最小负载电阻值，以防超差。 作为反馈元件 恒速控制系统原理图 将转速测出，其输出电压