測速元件及測速方法PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 測速元件及測速方法測速元件及測速方法 直流測速發(fā)電機(jī)輸出特性直流測速發(fā)電機(jī)輸出特性 RL Ua Ea n If Uf Ia 工作原理圖 等效電路圖 RL 輸出特性：指當(dāng)勵磁電壓和電樞電流 不變時，輸出電壓Ua與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系。 dt dI LURIE a aaaa aaaa URIE eea knCE Laa RIU 動態(tài) 靜態(tài) 感應(yīng)電勢 輸出電壓 基本關(guān)系式 第1頁/共25頁 dt dI LURIE a aaaa dt d JTTT em 01 eea knCE aeatem IkICT aaaa URIE 01 TTT em eea knCE aeatem IkICT 上述關(guān)系式是

2、分析直流測速發(fā)電機(jī)特性的重要公式， 說明直流測速發(fā)電機(jī)中的感應(yīng)電勢的大小與轉(zhuǎn)速成正比， 而電勢的方向也是由轉(zhuǎn)速的方向決定的，這也是直流測速 發(fā)電機(jī)能夠把機(jī)械轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變成電壓信號的原因。 動態(tài)關(guān)系式動態(tài)關(guān)系式靜態(tài)關(guān)系式靜態(tài)關(guān)系式 第2頁/共25頁 eea knCU 負(fù)載時根據(jù)等效電路圖可知Ia=Ua/RL，將其代入電壓平衡方程式 和感應(yīng)電勢的公式得： nK R R K n R R C U L L a e L a e a 11 空載時輸出電壓的大小與轉(zhuǎn)速成正比，電壓極性由轉(zhuǎn)動方向決定。 負(fù)載時直流測速發(fā)電機(jī)的靜態(tài)輸出特性，KL稱為輸出斜率或 靈敏度。 空載輸出特性 負(fù)載時的靜態(tài)輸出特性 第3頁/共2

3、5頁 L a e L La a R R K K RR L T 1 , 可見，考慮電流的變化和電感，直流測速發(fā)電機(jī)是一 個慣性環(huán)節(jié)。當(dāng)1/T遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的帶寬時，測速發(fā)電 機(jī)仍可看成是轉(zhuǎn)速的比例環(huán)節(jié)。 負(fù)載時的動態(tài)特性 ，此時的傳遞函數(shù)為動態(tài)時0 dtdIa 1)( )( )( Ts K s sU sG La 第4頁/共25頁 直流測速電機(jī)的輸出特性 第5頁/共25頁 直流測速發(fā)電機(jī)誤差分析 線性誤差：實(shí)際輸出與理想輸出之間的誤差。 測速發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出曲線如圖所示，線性誤差用下式表示 U n 理想輸出 實(shí)際輸出 U 0 n U x (Umax/ Umax)100% 式中：Umax是實(shí)際輸出特性與

4、 理想輸出特性間的最大差值； Umax是對應(yīng)最大轉(zhuǎn)速時的理想輸 出電壓。 線性誤差 造成線性誤差的原因主要有：電樞反應(yīng) ，延遲換向去磁，電刷接觸電阻，紋波 ，火花和電磁干擾等。 第6頁/共25頁 電樞反應(yīng)使氣隙合成磁通減小，從而使輸出電壓電樞反應(yīng)使氣隙合成磁通減小，從而使輸出電壓Ua下降下降 電樞反應(yīng)的影響電樞反應(yīng)的影響 直流測速發(fā)電機(jī)誤差分析直流測速發(fā)電機(jī)誤差分析 第7頁/共25頁 電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響：電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響： 磁場的物理中性面逆著旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個角度磁場的物理中性面逆著旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個角度 第8頁/共25頁 直流發(fā)電機(jī)工作原理模型簡圖 直流發(fā)電機(jī)等效電路圖 直流電動

5、機(jī)等效電路圖 第9頁/共25頁 L a iais R U kIk L s L a R n k nk U 1 將上式代入（1）式后 整理得： 不考慮電樞反應(yīng)時的輸出電 壓Ua0為： nkn R R C U L L a e a 0 0 1 直流測速發(fā)電機(jī)誤差分析直流測速發(fā)電機(jī)誤差分析 第10頁/共25頁 nk RU UU U s La aa a 1 1 0 0 顯然，轉(zhuǎn)速升高，負(fù)載電阻變小，都將使輸出電壓的線性 誤差增大。 這就是為什么在直流測速發(fā)電機(jī)的技術(shù)條件中都注明最高轉(zhuǎn)速這就是為什么在直流測速發(fā)電機(jī)的技術(shù)條件中都注明最高轉(zhuǎn)速 和最小負(fù)載電阻值的原因。和最小負(fù)載電阻值的原因。 使用時轉(zhuǎn)速不得超

6、過最高轉(zhuǎn)速，負(fù)載電阻不得小于規(guī)定的 電阻值，以保證電樞反應(yīng)引起的非線性誤差不超過允許數(shù)值。 第11頁/共25頁 接觸電阻與接觸電壓 b U 2 1 b U 2 1 換向元件中的感應(yīng)電勢產(chǎn)生的附加 電流在流過換向元件時又產(chǎn)生了磁 通k，與主磁通方向相反。 電刷與換向器之間的滑動接觸使其間 的接觸電阻是非線性的，而且不穩(wěn)定。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，電機(jī)電流較小時， 接觸電阻較大。 第12頁/共25頁 接觸電阻對輸出特性的影響 這時測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓則變的很小，甚至無輸出。 考慮接觸電壓降Ub時電樞回路的電壓方程式為 L a b L a e a R R U n R R C U 11 UaEa-IaRa-

7、Ub 整理 得 Ub的存在使特性曲線 下移。00 稱為不靈敏區(qū) 0 紋波、火花和電磁干擾紋波、火花和電磁干擾 b L a aaa U R R UUU 1 1 第13頁/共25頁 第14頁/共25頁 基本結(jié)構(gòu)和工作原理 基本結(jié)構(gòu) 定子上放有空間相差900電角度的兩相繞組 ，一個是激磁繞組，另一個是輸出繞組。 籠形轉(zhuǎn)子的測速發(fā)電機(jī)輸出斜率大，靈 敏度高，但輸出特性的線性度差，相位 誤差和剩余電壓也大； 杯形轉(zhuǎn)子的測速發(fā)電機(jī)精度高，應(yīng)用廣泛。 1 測速機(jī)轉(zhuǎn)子不動時為什么沒有電壓輸出？轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時輸出電壓為何與頻率無關(guān)？ 2 交流異步測速電機(jī)輸出電勢是旋轉(zhuǎn)電勢還是變壓器電勢？ 第15頁/共25頁 定子的

8、兩相繞組在空間位置上嚴(yán)格 保持900電角度。其中的一相W1作 為激磁繞組，外施穩(wěn)頻穩(wěn)壓的交流 電源激磁。另一相W2作為輸出繞 組，其兩端電壓U2就是測速發(fā)電機(jī) 的輸出電壓。 異步測速發(fā)電機(jī)工作原理圖 當(dāng)頻率為f的激磁電壓U1加在激磁 繞組W1上以后，在測速發(fā)電機(jī)內(nèi) 、外定子間的氣隙中，就會產(chǎn)生一 個與W1軸線相一致，頻率為f的脈 振磁通1，稱1所在的直線為直軸 方向，與1成900電角度的方向?yàn)?交軸方向。 第16頁/共25頁 nCEr 12 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子切割直軸磁通1從而在轉(zhuǎn)子 杯中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢Er。由于1為脈振磁通，所 以電勢Er為交變電勢。從定子上看，轉(zhuǎn)子電勢 Er的交變頻率就

9、是激磁電壓和1的脈振頻率f， 它的大小為： 若1恒定，則電勢 Er就與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n成正比 第17頁/共25頁 2324 ECC n r E r E 2 I 2 I 2 第18頁/共25頁 n 電容，電感）變化。 第19頁/共25頁 M法測速 測速方法 T法測速 M/T法測速 在規(guī)定的檢測時間內(nèi)，檢測傳感器輸出的脈沖數(shù) 并計算速度的方法 內(nèi)總的脈沖數(shù)檢測時間沖數(shù)；傳感器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈 g g TmP r PT m n 1 1 min),/( 60 M法測速的分辨率 ggg PTPT m PT m Q 6060) 1(60 11 與轉(zhuǎn)速成反比。但相對誤差 ，則誤差與轉(zhuǎn)速無關(guān)；作為轉(zhuǎn)速測量值的誤差若以

10、分辨率 nn nQ 高速精度高 第20頁/共25頁 M法測速 測速方法 T法測速 M/T法測速 測量傳感器相鄰兩個脈沖相隔的時間T來確定轉(zhuǎn)速的方法。 時間內(nèi)讀到的脈沖數(shù)計數(shù)器在數(shù)；傳感器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖 時鐘脈沖頻率， TmP fr Pm f n c c 2 2 min),/( 60 T法測速的分辨率 nPf Pn Pmm f Pm f Pm f Q c ccc 60) 1( 60 ) 1( 6060 2 2222 越小，相對誤差越大。越大，轉(zhuǎn)速 ，相對誤差為的誤差為脈沖計數(shù) 2 22 11 mn mm 低速精度高 第21頁/共25頁 M法測速 測速方法 T法測速 M/T法測速 時間內(nèi)讀到的脈沖數(shù)計數(shù)器在數(shù)；傳感器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖 內(nèi)傳感器脈沖個數(shù)，檢測時間 時鐘脈沖頻率， TmP Tmr Pm mf PT m n fs f m T c c c 2 1 2 11 2 mi