直流测速发电机.ppt

2.7 直流测速发电机的发展趋势 2.7.1 发展高灵敏度测速发电机 电机直径大; 轴向尺寸小; 电枢元件数多 刷间的串联导体数多; 输出电压斜率大， 灵敏度比普通 测速机高1000 倍, 纹波系数小。 CYD系列直流高灵敏度测速发电机 美国Inland公司直径为 250 mm的产品： 其速比范围为 1∶3000, 最低转速可低于 1 转每天， 纹波系数小于 0.1%， 线性误差低于 0.1%， 灵敏度(即电压斜率)为 10 V/(r/min)， 每天 1 转时的输出信号电压约 7 mV。 2.7.2 改进电刷与换向器的接触装置，发展无刷直流测速发电机 窄电刷、印刷电路端面换向器：使接触面积和接触半径减小，因而降低了摩擦转矩。 无刷测速发电机：霍尔测速发电机、两极管式测速发电机 2.7.3 永磁式无槽电枢、 杯形电枢、 印制绕组电枢测速发电机 转动惯量小， 线性度好， 纹波电压小。 第2章 直流测速发电机 第2章 直流测速发电机 2.1 直流发电机工作原理和结构 2.2 直流电势的关系式 2.3 直流测速发电机及其输出特性 2.4 直流测速发电机误差及其减小的方法 2.5 直流测速发电机的应用 2.6 直流测速发电机的性能指标 2.7 直流测速发电机的发展趋势 2.1 直流发电机工作原理和结构 2.1.1 工作原理 直流发电机的工作是基于电磁感应定律， 即： 运动导体切割磁力线， 在导体中产生切割电势； 或者说匝链线圈的磁通发生变化， 在线圈中发生感应电势。 2.1.2 直流电势的形成 导体切割磁通产生的电势为ei=Bxlv 磁场分布和电刷电势 2.1.2 直流电势的形成 导体切割磁通产生的电势为ei=Bxlv 磁场分布和电刷电势 电枢绕组和输出电势 等值电路 电枢元件 输出电势 直流电机示意图 ? 2.1.3 直流电机基本结构 静止部分(称为定子)：定子铁心、 励磁绕组、 机壳、 端盖和电刷装置等组成； 旋转部分(称为转子)：转子由电枢铁心、 电枢绕组、 换向器、 轴等组成。 定子和转子之间存在间隙(称为空气隙)。 定子主磁极 控制用的直流电机一对极。 励磁方式：电磁式，永磁式。 电枢铁心和电枢绕组 换向器和电刷 2.2 直流电势的关系式 当电刷A、 B通过换向片与几何中心线上的导体相连接时， 电刷A、 B就把处于一个磁极下元件的电势串联起来， 电刷间的电势应该等于正负电刷所连接的导体的电势之和： 其中：s=N/(2a) 气隙磁密分布： 电枢表面圆周速度 或：Ea=CeΦn，其中Ce=pN/60a 2.2 直流电势的关系式 磁通一定时： Ea=Ken， 式中： Ke=CeΦ， 称为电势系数。 2.3 直流测速发电机及其输出特性 2.3.1 直流测速发电机的型式 按照励磁方式划分， 直流测速发电机有两种型式。 永磁式 电磁式 2.3.2 自动控制系统对直流测速发电机的要求 主要是精确度高、 灵敏度高、 可靠性好等。 (1) 输出电压与转速的关系曲线(称为输出特性)应为线性； (2) 输出特性的斜率大； (3) 温度变化对输出特性的影响小； (4) 输出电压的纹波要小， 即要求在一定的转速下输出电压稳定， 波动小； (5) 正、 反转两个方向的输出特性一致。 2.3.3 输出特性 直流电势:Ea=CeΦn 当每极总磁通Φ为常数时， 则Ea∝n即输出电势与转速成正比。 测速发电机电刷两端接上负载电阻RL后， RL两端的电压才是输出电压。 Ua=Ea-IaRa Ia=Ua / RL 输出特性：负载时输出电压与转速的关系，Ua=f(n)。 理想情况下Φ、Ra和RL都能保持为常数，则Ua与n之间仍呈线性关系, Ua=Kn ； 随着负载电阻的减小， 输出特性的斜率变小； 实际上，测速发电机的输出特性Ua=f(n)不是严格地呈线性特性， 实际特性与要求的线性特性间存在误差。 2.4 直流测速发电机的误差及其减小的方法 2.4.1 温度影响 Ua=f(n)为线性关系的条件是励磁磁通Φ、Ra、RL为常数。 实际上， 电机周围环境温度的变化以及电机本身发热(由电机各种损耗引起)都会引起电机绕组电阻的变化。 当温度升高时， 励磁绕组电阻增大， 励磁电流减小， 磁通也随之减小， 输出电压就降低。 反之， 当温度下降时， 输出电压便升高。 解决办法： 在励磁回路中串联温度系数较低的电阻。 在励磁回路中串联负温度系数的热敏电阻并联网络。 励磁回路中的热敏电阻并联网络 电阻随温度变化的曲线 2.4.2 电枢反应影响 电机空载时， 只有励磁绕组产生的主磁场。 电机负载时， 电枢绕组中流过电流也要产生磁场， 称为电枢磁场。 负载运行时， 电机