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项目五其他用途电机简介电机控制与调速

【项目工作场景】电机作为驱动的主要动力源，被广泛应用在工农业、国防、医疗等领域。本项目介绍几种特殊用途的特种电机，主要包括在自动控制系统和计算装置中作检测、放大、执行和校正元件使用的电机，如测速发电机、自整角机等。测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。在自动控制系统中作为检测速度的元件，以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度；在结算装置中，可作为微分、积分元件，也可作为加速或延迟信号，或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。自整角机在军用及民用产品中得到广泛应用，如自动火炮、雷达天线的方位角、俯仰角的控制和指示，飞机、舰船平台控制和指示，冶金、航海等位置和方位同步指示系统中。

【相关知识和技能】特种电机通常是指在工作原理、结构、性能或设计方面比传统电机有独特之处，且已有或将要有广泛应用场合的电机。特种电机还可以理解为容量和尺寸都比较小的特殊用途电机。根据用途不同大体可以分为驱动用特种电机、控制用特种电机和电源用特种电机。驱动用特种电机主要作为驱动机械或装备之用。控制用特种电机主要是在自动控制系统和计算装置中作检测、放大、执行和校正元件使用的电动机。

目录CONTENTS任务一、测速发电机应用技术任务二、自整角机应用技术

任务一测速发电机应用技术目录CONTENTS

【任务目标】1.了解测速发电机结构和工作原理。2.了解测速发电机的输出特性。3.学会测速发电机的选用和应用。【知识准备】一、直流测速发电机按照励磁方式不同，可分为电磁式和永磁式两大类。电磁式直流测速发电机永磁式直流测速发电机

2.永磁式直流测速发电机的结构和原理永磁式直流测速发电机主要结构由定子、转子和电刷组成。直流永磁式测速发电机永磁式测速发电机的定子用永久磁钢激磁，一般为凸极式。转子上由电枢绕组和换向器，用电刷与外电路相连。电枢电动势E与转速成正比。因为定子采用永久磁铁励磁，永磁式测速发电机的气隙磁通总是保持恒定的（忽略电枢反应影响）。直流测速发电机的原理与小型直流发电机相同，不同的是直流测速发电机通常不对外输出功率或者对外输出很小的功率。

3.直流测速发电机的输出特性直流测速发电机的输出特性是指输出电压与输入转速之间的关系。测速发电机原理电路在恒定磁场中，当电枢以转速n切割磁通Φ时，电刷两端产生的感应电动势：称为电动势系数，当Φ恒定时为常数。式中。空载时，即Ia=0,输出电压Ua与感应电动势相等，故输出电压与转速度成正比。当测速发电机接上负载RL时，电压平衡方程式为Ua=E-Ra*Ia，Ia=Ua/RL，可得：

不同负载时的理想输出特性可见，只要保持Φ、Ra、RL不变，直流测速发电机的输出电压Ua与转速n之间成正比关系，只要测出直流测速发电机的输出电压，就可以测得被测机械的转速。当负载RL变化时，将使输出特性斜率发生变化。

4.直流测速发电机的主要性能参数直流测速发电机具有灵敏度高、可适用的负载阻抗小、温度补偿简便等优点，但结构与维护复杂，正向与反向输出特性对称性和一致性稍差，摩擦转矩较大，换向过程会产生一定的电磁干扰。主要性能参数：（1）最大线性转速范围(nmax)（2）比电动势(△U/△n)。也称为灵敏度，是指直流测速发电机在额定励磁条件下单位转速对应的输出电压值。（3）线性误差(δx)。规定工作转速范围内的实际输出电压与理想输出的最大差值占最大理想输出电压的百分数。（4）最小负载电阻(Rmin)（5）特性的不对称度(k)。直流测速发电机的正反向特性在相同转速下输出电压的差值占两输出电压平均值的百分数。（6）纹波系数。输出电压交流分量的最大值与直流分量的百分比。

5.直流测速发电机的应用直流测速发电机由于存在电刷和换向器，所以容易对无线通讯产生干扰，且寿命较短，使其应用受到了限制。近年来，由于无刷测速发电机的发展，改善了它的性能，提高了使用可靠性，使它又获得了较多的应用。我国生产的直流测速发电机CY为永磁系列，ZCF为电磁系列，另外还有CYD系列高灵敏度直流测速发电机。二、交流测速发电机1.交流测速发电机的分类根据工作原理不同交流测速发电机可分为同步测速发电机和异步测速发电机两大类。同步测速发电机输出电压的频率与转速同时变化，电机本身的阻抗及负载也随转速变化，因此它的输出电压不再与转速成正比关系。异步测速发电机与直流测速发电机一样，是一种测量转速或传递转速信号的元件，它可以将转速信号变为电压信号，输出电压与转速成线性关系。

2.交流测速发电机的结构定子上嵌有空间互差90°电角度的两相绕组，其中一个绕组W1为励磁绕组，接到频率和大小都不变的交流励磁电压U1上，另一个绕组W2为输出绕组。当电机转动时，就可以从输出绕组两端得到一个与转速n成正比的输出电压U2。空心杯形