項目四測速電機課件

1、1.1 交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機 1.1.1 交流測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理交流測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理 1.1.2 交流測速發(fā)電機的主要性能指標(biāo)交流測速發(fā)電機的主要性能指標(biāo) 1.1.3 交流測速發(fā)電機的應(yīng)用交流測速發(fā)電機的應(yīng)用1.2 直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機 1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu) 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析 1.2.4 直流測速發(fā)電機的性能指標(biāo)直流測速發(fā)電機的性能指標(biāo)1.1.1 交流測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理交流測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理1、結(jié)構(gòu)、

2、結(jié)構(gòu) 交流測速發(fā)電機主要交流測速發(fā)電機主要由固定不動的定子和中由固定不動的定子和中間的轉(zhuǎn)子兩部分組成。間的轉(zhuǎn)子兩部分組成。 定子和轉(zhuǎn)子都固定在定子和轉(zhuǎn)子都固定在軟鐵材料（硅鋼）制成軟鐵材料（硅鋼）制成的鐵心上，以便在發(fā)電的鐵心上，以便在發(fā)電機內(nèi)部形成工作磁路。機內(nèi)部形成工作磁路。 兩相定子繞組空間兩相定子繞組空間互差互差 90 電角度，其電角度，其中一個繞組為勵磁繞中一個繞組為勵磁繞組，另一個繞組為輸組，另一個繞組為輸出繞組。出繞組。 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 交流測速發(fā)電機有交流測速發(fā)電機有兩種轉(zhuǎn)子：鼠籠轉(zhuǎn)子兩種轉(zhuǎn)子：鼠籠轉(zhuǎn)子和非磁性杯形轉(zhuǎn)子。和非磁性杯形轉(zhuǎn)子。 鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子的導(dǎo)流條的導(dǎo)流條嵌裝在

3、鐵心的槽中，嵌裝在鐵心的槽中，兩端的兩個短路環(huán)把兩端的兩個短路環(huán)把所有導(dǎo)流條連接在一所有導(dǎo)流條連接在一起，構(gòu)成轉(zhuǎn)子繞組。起，構(gòu)成轉(zhuǎn)子繞組。 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 非磁性杯形轉(zhuǎn)子交非磁性杯形轉(zhuǎn)子交流測速發(fā)電機，測量流測速發(fā)電機，測量精度高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動精度高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，應(yīng)用廣泛。慣量小，應(yīng)用廣泛。 杯形轉(zhuǎn)子可以看成杯形轉(zhuǎn)子可以看成有無數(shù)緊密排列的導(dǎo)有無數(shù)緊密排列的導(dǎo)流條的鼠籠，杯的兩流條的鼠籠，杯的兩端就是短路環(huán)。端就是短路環(huán)。 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)2、工作原理、工作原理 轉(zhuǎn)子不動時轉(zhuǎn)子不動時 勵磁繞組和轉(zhuǎn)子勵磁繞組和轉(zhuǎn)子繞組就相當(dāng)于空載變繞組就相當(dāng)于空載變壓器的原邊繞組和副壓器的原邊繞組和副邊繞組，

4、其交變磁場邊繞組，其交變磁場的軸線方向都與輸出的軸線方向都與輸出繞組垂直，輸出繞組繞組垂直，輸出繞組沒有感應(yīng)電勢產(chǎn)生。沒有感應(yīng)電勢產(chǎn)生。 2、工作原理、工作原理 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時 轉(zhuǎn)子繞組切割勵轉(zhuǎn)子繞組切割勵磁繞組產(chǎn)生的交變磁磁繞組產(chǎn)生的交變磁場的磁力線，其感應(yīng)場的磁力線，其感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場電流產(chǎn)生的交變磁場沿輸出繞組的軸線方沿輸出繞組的軸線方向，輸出繞組產(chǎn)生交向，輸出繞組產(chǎn)生交變感應(yīng)電勢輸出。變感應(yīng)電勢輸出。 2、工作原理、工作原理 定子輸出繞組感定子輸出繞組感應(yīng)電勢的頻率等于轉(zhuǎn)應(yīng)電勢的頻率等于轉(zhuǎn)子磁場頻率，也就等子磁場頻率，也就等于勵磁電源頻率。轉(zhuǎn)于勵磁電源頻率。轉(zhuǎn)子磁場和輸出繞

5、組感子磁場和輸出繞組感應(yīng)電勢的幅值（有效應(yīng)電勢的幅值（有效值）正比于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)值）正比于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。速。 nUk21.1.2 交流測速發(fā)電機的交流測速發(fā)電機的主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)1、輸出斜率和最大線性誤差工作轉(zhuǎn)速輸出斜率和最大線性誤差工作轉(zhuǎn)速 輸出斜率：轉(zhuǎn)速為輸出斜率：轉(zhuǎn)速為1000rpm時的輸出電壓的時的輸出電壓的有效值。一般為有效值。一般為1.5V 5V/krpm. 輸出斜率也可以用一定轉(zhuǎn)速變化量對應(yīng)的輸出斜率也可以用一定轉(zhuǎn)速變化量對應(yīng)的輸出電壓變化量來表示。輸出電壓變化量來表示。 最大線性工作轉(zhuǎn)速：是指滿足后述線性誤差最大線性工作轉(zhuǎn)速：是指滿足后述線性誤差要求的最大轉(zhuǎn)速。要求的最大轉(zhuǎn)速

6、。 2、線性誤差線性誤差 線性誤差：最大輸出誤差線性誤差：最大輸出誤差相對最大輸出的百分比。相對最大輸出的百分比。2UnUm nm %100mmxUUmn23 x x一般為百分之幾到千一般為百分之幾到千分之幾，最高小于分之幾，最高小于0.05%.0.05%.mU 線性誤差產(chǎn)生原因：線性誤差產(chǎn)生原因： 勵磁繞組和轉(zhuǎn)子都存勵磁繞組和轉(zhuǎn)子都存在電阻及漏抗，使得勵磁在電阻及漏抗，使得勵磁繞組中的電流隨轉(zhuǎn)子杯導(dǎo)繞組中的電流隨轉(zhuǎn)子杯導(dǎo)體電流的變化而變化，轉(zhuǎn)體電流的變化而變化，轉(zhuǎn)速越高，工作磁場的變化速越高，工作磁場的變化越大，線性誤差也越大。越大，線性誤差也越大。解決方案解決方案 規(guī)定最大線性工規(guī)定最大線

7、性工作轉(zhuǎn)速作轉(zhuǎn)速n nm m； 盡可能減小勵磁盡可能減小勵磁繞組的漏阻抗；繞組的漏阻抗； 采用由高電阻率采用由高電阻率材料制成的非磁杯材料制成的非磁杯形轉(zhuǎn)子。形轉(zhuǎn)子。 2、線性誤差線性誤差 相位移產(chǎn)生原因：相位移產(chǎn)生原因： 勵磁繞組和轉(zhuǎn)子都存在阻抗，使輸出電壓勵磁繞組和轉(zhuǎn)子都存在阻抗，使輸出電壓的相位與勵磁繞組的相位不等。的相位與勵磁繞組的相位不等。減小相位移的解決方案減小相位移的解決方案 與減小線性誤差相同；與減小線性誤差相同； 補償固定相位移補償固定相位移在勵磁繞組回路中串在勵磁繞組回路中串聯(lián)移相電容。聯(lián)移相電容。3、相位相位誤差誤差n 相位誤差：相位誤差： 采用串聯(lián)移相采用串聯(lián)移相方法進

8、行補償后，方法進行補償后，還存的與轉(zhuǎn)速有關(guān)還存的與轉(zhuǎn)速有關(guān)的剩余相位移。的剩余相位移。一般一般 不超過不超過1. 3、相位誤差相位誤差 剩余電壓剩余電壓Us（零速電壓）（零速電壓） 在勵磁繞組通電，而轉(zhuǎn)子處于不動情況下在勵磁繞組通電，而轉(zhuǎn)子處于不動情況下（即零速時），輸出繞組所產(chǎn)生的電壓。（即零速時），輸出繞組所產(chǎn)生的電壓。 主要原因是兩相繞組不正交、磁路不對稱、主要原因是兩相繞組不正交、磁路不對稱、繞組匝間短路、繞組端部電磁耦合、鐵心片間繞組匝間短路、繞組端部電磁耦合、鐵心片間短路等。短路等。4、剩余電壓剩余電壓 外部網(wǎng)絡(luò)補償外部網(wǎng)絡(luò)補償 對勵磁電壓進行分對勵磁電壓進行分壓和移相后，得到與剩

9、壓和移相后，得到與剩余電壓幅值相等、相位余電壓幅值相等、相位相反的電壓，與輸出繞相反的電壓，與輸出繞組串聯(lián)。組串聯(lián)。4、剩余電壓剩余電壓1、作為控制系統(tǒng)的阻尼元件作為控制系統(tǒng)的阻尼元件1.1.2 交流測速發(fā)電機的應(yīng)用交流測速發(fā)電機的應(yīng)用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角指指令令放大放大電路電路執(zhí)行執(zhí)行機構(gòu)機構(gòu)被控被控對象對象角度角度傳感器傳感器測速測速發(fā)電機發(fā)電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角速度反饋速度反饋位置反饋位置反饋2、對轉(zhuǎn)動機構(gòu)進行恒速控制對轉(zhuǎn)動機構(gòu)進行恒速控制轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速指指令令放大放大電路電路執(zhí)行執(zhí)行機構(gòu)機構(gòu)被控被控對象對象測速測速發(fā)電機發(fā)電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速速度反饋速度反饋3、交流伺服測速機組交流伺服測速機組 交流伺服測速機組交

10、流伺服測速機組把伺服電動機與測速把伺服電動機與測速發(fā)電機做成一體，使用公共的轉(zhuǎn)軸和機殼。發(fā)電機做成一體，使用公共的轉(zhuǎn)軸和機殼。3、交流伺服測速機組交流伺服測速機組 具有運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、噪聲小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，具有運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、噪聲小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，并能使整個系統(tǒng)的體積縮小。并能使整個系統(tǒng)的體積縮小。 與直流測速發(fā)電機的比較與直流測速發(fā)電機的比較 優(yōu)點優(yōu)點 不需要電刷和換向器，簡單、可靠、易維護不需要電刷和換向器，簡單、可靠、易維護 無滑動接觸，輸出特性穩(wěn)定，精度高無滑動接觸，輸出特性穩(wěn)定，精度高 摩擦力矩小，慣量小摩擦力矩小，慣量小 不產(chǎn)生干擾無線電的火花不產(chǎn)生干擾無線電的火花 正、反轉(zhuǎn)輸出電壓對稱正

11、、反轉(zhuǎn)輸出電壓對稱4、交流測速發(fā)電機的優(yōu)缺點交流測速發(fā)電機的優(yōu)缺點與直流測速發(fā)電機的比較與直流測速發(fā)電機的比較 4、交流測速發(fā)電機的優(yōu)缺點交流測速發(fā)電機的優(yōu)缺點缺點缺點 存在相位誤差和剩余電壓；存在相位誤差和剩余電壓； 輸出斜率??；輸出斜率小； 輸出特性隨負(fù)載性質(zhì)（電阻、電感、輸出特性隨負(fù)載性質(zhì)（電阻、電感、電容）而有所不同。電容）而有所不同。 負(fù)載影響負(fù)載影響：當(dāng)輸出繞組接上負(fù)載構(gòu)成回路時，：當(dāng)輸出繞組接上負(fù)載構(gòu)成回路時，對測速發(fā)電機的輸出斜率、相位移、線性誤差對測速發(fā)電機的輸出斜率、相位移、線性誤差和相位誤差都有一定的影響。和相位誤差都有一定的影響。5、使用注意事項使用注意事項溫度影響溫度

12、影響：環(huán)境溫度變化和電機長時間工作的：環(huán)境溫度變化和電機長時間工作的發(fā)熱，會使定子繞組和杯形轉(zhuǎn)子的電阻以及磁發(fā)熱，會使定子繞組和杯形轉(zhuǎn)子的電阻以及磁性材料的性能發(fā)生變化，使輸出特性不穩(wěn)定。性材料的性能發(fā)生變化，使輸出特性不穩(wěn)定。 溫度升高時，電阻壓降增大，磁通減??；溫度升高時，電阻壓降增大，磁通減小；使得輸出斜率下降、相位移向超前方向推移。使得輸出斜率下降、相位移向超前方向推移。 補償方法：在回路中串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)電阻。補償方法：在回路中串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)電阻。 兩個回路，三種方式兩個回路，三種方式 5、使用注意事項使用注意事項勵磁電源影響勵磁電源影響：電源電壓幅值不穩(wěn)定，會引起：電源電壓幅值不穩(wěn)定

13、，會引起輸出特性的線性誤差；頻率的變化會影響感抗輸出特性的線性誤差；頻率的變化會影響感抗和容抗的值，引起輸出線性誤差和相位誤差。和容抗的值，引起輸出線性誤差和相位誤差。 例如：例如：400Hz交流測速發(fā)電機，頻率每變化交流測速發(fā)電機，頻率每變化1Hz，輸出電壓約變化，輸出電壓約變化0.03%. 0.03%. 在精密系統(tǒng)中，勵磁繞組一般采用單獨電在精密系統(tǒng)中，勵磁繞組一般采用單獨電源供電，以保持電源電壓和頻率的穩(wěn)定。源供電，以保持電源電壓和頻率的穩(wěn)定。 5、使用注意事項使用注意事項型號說明型號說明 產(chǎn)品代號：空心杯轉(zhuǎn)子產(chǎn)品代號：空心杯轉(zhuǎn)子 測速發(fā)電機測速發(fā)電機 機座號：機殼外徑機座號：機殼外徑3

14、6mm36mm 性能參數(shù)序號：第性能參數(shù)序號：第5 5種種頻率代號：頻率代號：400Hz400Hz36 CK 0 51.2 直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機變換變換/ /處理處理( (控制器控制器) )執(zhí)行執(zhí)行機構(gòu)機構(gòu)被控被控對象對象檢測裝置檢測裝置( (傳感器傳感器) )-輸輸出出輸入輸入裝置裝置比較比較 直流測速發(fā)電機：把機直流測速發(fā)電機：把機械轉(zhuǎn)速變換成直流電壓械轉(zhuǎn)速變換成直流電壓信號。信號。1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu) 電樞繞組在磁場中轉(zhuǎn)電樞繞組在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電勢，經(jīng)換向動產(chǎn)生感應(yīng)電勢，經(jīng)換向器變換后，輸出與轉(zhuǎn)速成器變換后，輸出與轉(zhuǎn)速成正比

15、的直流電壓。正比的直流電壓。1、工作原理工作原理1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)BLve2 換向器的作用是保證換向器的作用是保證轉(zhuǎn)動方向不變時，電刷輸轉(zhuǎn)動方向不變時，電刷輸出的直流電壓極型不變。出的直流電壓極型不變。1、工作原理工作原理1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu) 定子鐵心定子鐵心和勵磁繞組和勵磁繞組 電樞鐵心電樞鐵心和電樞繞組和電樞繞組 換向器換向器換向片和電刷換向片和電刷2、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu) 定子鐵心定子鐵心和勵磁繞組和勵磁繞組厚為厚為0.35

16、 0.5mm的的硅鋼片疊壓而成硅鋼片疊壓而成 2、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)構(gòu) 電樞鐵心和電樞繞組電樞鐵心和電樞繞組2、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)構(gòu) 電樞鐵心和電樞繞電樞鐵心和電樞繞組組2、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)構(gòu) 換向器：換向器： 換向片和電刷換向片和電刷2、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)構(gòu) 電樞鐵心、電樞鐵心、電樞繞組與換向器的關(guān)系電樞繞組與換向器的關(guān)系2、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 直流測速

17、發(fā)電機的工作原理和結(jié)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)構(gòu)1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)構(gòu) 電樞繞組展開電樞繞組展開2、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)構(gòu) 電樞繞組等效電路電樞繞組等效電路2、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 永磁式：定子磁極永磁式：定子磁極由永久磁鋼做成，沒由永久磁鋼做成，沒有勵磁繞組。有勵磁繞組。 電磁式：定子勵磁電磁式：定子勵磁繞組由外電源供電，繞組由外電源供電，通電時產(chǎn)生磁場。通電時產(chǎn)生磁場。 1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)構(gòu)3、直流測速發(fā)電機的型式直流測速發(fā)電機的型式 永磁

18、式：定子磁極永磁式：定子磁極由永久磁鋼做成，沒由永久磁鋼做成，沒有勵磁繞組。有勵磁繞組。 電磁式：定子勵磁電磁式：定子勵磁繞組由外電源供電，繞組由外電源供電，通電時產(chǎn)生磁場。通電時產(chǎn)生磁場。 1.2.1 直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)直流測速發(fā)電機的工作原理和結(jié)構(gòu)構(gòu)3、直流測速發(fā)電機的型式直流測速發(fā)電機的型式 永磁式優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，不需勵磁電源，溫度永磁式優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，不需勵磁電源，溫度 變化對勵磁磁通的影響小。變化對勵磁磁通的影響小。永磁式缺點：材料價格較貴。永磁式缺點：材料價格較貴。（1）感應(yīng)電勢計算公式）感應(yīng)電勢計算公式 lvMBEpanDnDv606022 1.2.2 直流測速發(fā)電機的

19、特性直流測速發(fā)電機的特性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性)2/( pD 極距極距極對數(shù)極對數(shù)DlplBp 2（1）感應(yīng)電勢計算公式）感應(yīng)電勢計算公式 lvMBEpanDnDv606022 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性支路對數(shù)支路對數(shù)aNM2總導(dǎo)體數(shù)總導(dǎo)體數(shù)DlplBp 2（1）感應(yīng)電勢計算公式）感應(yīng)電勢計算公式 DlplBp 2lvMBEpanDnDv606022 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性aNM2napNnDlDlpaNEa 606022nknCEeea 電勢常數(shù)電勢常數(shù)電勢系數(shù)電勢系數(shù)（2）電壓平衡方程式）電壓平

20、衡方程式 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性aaaaRIEU 當(dāng)直流測速發(fā)電機的輸出端與測量電路當(dāng)直流測速發(fā)電機的輸出端與測量電路構(gòu)成回路后，直流測速發(fā)電機就相當(dāng)于一個構(gòu)成回路后，直流測速發(fā)電機就相當(dāng)于一個電源，感應(yīng)電勢為電源電勢，電樞繞組的電電源，感應(yīng)電勢為電源電勢，電樞繞組的電阻值阻值Ra相當(dāng)于電源的內(nèi)阻，電刷之間的輸出相當(dāng)于電源的內(nèi)阻，電刷之間的輸出電壓電壓Ua的計算公式為：的計算公式為： 電樞繞組接上負(fù)載構(gòu)成回路電樞繞組接上負(fù)載構(gòu)成回路后，單根導(dǎo)體受到的電磁力：后，單根導(dǎo)體受到的電磁力：BliF 電樞繞組總電樞繞組總電磁力矩：電磁力矩：22DliN

21、BDNFTapp（3）電磁力矩計算公式）電磁力矩計算公式 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性 電樞繞組總電樞繞組總電磁力矩：電磁力矩：22DliNBDNFTapp（3）電磁力矩計算公式）電磁力矩計算公式 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性DlplBp 2aIiaa2aaIapNDaIlDlpNT 2222aTICT aTIKT 轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)轉(zhuǎn)矩系數(shù) 電樞繞組總電樞繞組總電磁力矩：電磁力矩：22DliNBDNFTapp（3）電磁力矩計算公式）電磁力矩計算公式 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特

22、性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性aaIapNDaIlDlpNT 2222aTICT aTCC260nCEea apNCe60（4）力矩平衡方程式）力矩平衡方程式 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性0TTTin 直流測速發(fā)電機勻速轉(zhuǎn)動（穩(wěn)態(tài)）時，作直流測速發(fā)電機勻速轉(zhuǎn)動（穩(wěn)態(tài)）時，作用在轉(zhuǎn)軸上的力矩有三個：輸入的機械力矩、用在轉(zhuǎn)軸上的力矩有三個：輸入的機械力矩、轉(zhuǎn)軸上的阻力矩和電樞繞組電流產(chǎn)生的電磁力轉(zhuǎn)軸上的阻力矩和電樞繞組電流產(chǎn)生的電磁力矩，三者之間滿足：矩，三者之間滿足： 輸出端不接負(fù)載時，電磁力矩為零，稱為輸出端不接負(fù)載時，電磁力矩為零，稱為空載狀態(tài)?？蛰d狀態(tài)。

23、（5）穩(wěn)態(tài)四大關(guān)系式）穩(wěn)態(tài)四大關(guān)系式 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性 穩(wěn)態(tài)四大關(guān)穩(wěn)態(tài)四大關(guān)系式，是原理、系式，是原理、特性分析和參數(shù)特性分析和參數(shù)計算的基礎(chǔ)。計算的基礎(chǔ)。0TTTICTRIEUnCEinaTaaaaea 空載時，空載時，Ia=0（5）穩(wěn)態(tài)輸出特性）穩(wěn)態(tài)輸出特性 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特性LaaRUI aaaaRIEU aLaaaRRUEU nCEea nRRCRREULaeLaaa 11 （5）穩(wěn)態(tài)輸出特性）穩(wěn)態(tài)輸出特性 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性1、穩(wěn)態(tài)特性穩(wěn)態(tài)特

24、性 如果如果、Ra和和RL都為都為常數(shù)，則常數(shù)，則Ua 與與n之間保之間保持線性關(guān)系；持線性關(guān)系； 負(fù)載電阻減小，輸出負(fù)載電阻減小，輸出特性的斜率變小。特性的斜率變小。 nRRCRREULaeLaaa 11 （1）機械慣性影響）機械慣性影響 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性2、動態(tài)特性動態(tài)特性 在輸入機械力矩在輸入機械力矩Tin變化時，由于機械慣性變化時，由于機械慣性的存在，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速要逐漸變化。轉(zhuǎn)速的變的存在，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速要逐漸變化。轉(zhuǎn)速的變化率（變化的速度），與轉(zhuǎn)子軸上的剩余力化率（變化的速度），與轉(zhuǎn)子軸上的剩余力矩成正比，而與轉(zhuǎn)子軸上的總轉(zhuǎn)動慣量成反矩成正比，而與轉(zhuǎn)子軸

25、上的總轉(zhuǎn)動慣量成反比。動態(tài)力矩平衡方程式為：比。動態(tài)力矩平衡方程式為： dt)t (dJT)t (T)t (Tin 0n602 （2）電磁慣性影響）電磁慣性影響 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性2、動態(tài)特性動態(tài)特性 在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化時，電樞繞組的感應(yīng)電勢在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化時，電樞繞組的感應(yīng)電勢同時變化。由于電樞繞組存在電感，具有電同時變化。由于電樞繞組存在電感，具有電磁慣性，使得電樞回路中的電流也要逐漸變磁慣性，使得電樞回路中的電流也要逐漸變化。這樣，動態(tài)電壓平衡方程式就變?yōu)椋夯?。這樣，動態(tài)電壓平衡方程式就變?yōu)椋?dt)t (dILR)t (I)t (E)t (Uaaaaa（3）

26、動態(tài)四大關(guān)系式）動態(tài)四大關(guān)系式 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性2、動態(tài)特性動態(tài)特性dt)t (dJT)t (T)t (T)t (IC)t (Tdt)t (dILR)t (I)t (E)t (U)t (nC)t (EinaTaaaaaea 00TTTICTRIEUnCEinaTaaaaea 去掉去掉(t)和和J、L項項（3）動態(tài)四大關(guān)系式）動態(tài)四大關(guān)系式 1.2.2 直流測速發(fā)電機的特性直流測速發(fā)電機的特性2、動態(tài)特性動態(tài)特性dt)t (dJT)t (T)t (T)t (IC)t (Tdt)t (dILR)t (I)t (E)t (U)t (nC)t (EinaTaaaaa

27、ea 0 轉(zhuǎn)速從一個穩(wěn)態(tài)到轉(zhuǎn)速從一個穩(wěn)態(tài)到另一個穩(wěn)態(tài)，電樞電流另一個穩(wěn)態(tài)，電樞電流和輸出電壓都會出現(xiàn)延和輸出電壓都會出現(xiàn)延遲誤差，但不會影響穩(wěn)遲誤差，但不會影響穩(wěn)態(tài)的測量結(jié)果。態(tài)的測量結(jié)果。 大負(fù)載電阻、小電樞電感大負(fù)載電阻、小電樞電感 線性誤差線性誤差：負(fù)載運行時，測速發(fā)電機的輸出：負(fù)載運行時，測速發(fā)電機的輸出特性偏離理想情況下線性特性所引起的誤差。特性偏離理想情況下線性特性所引起的誤差。 根本原因根本原因：負(fù)載運行時，測速發(fā)電機勵磁磁：負(fù)載運行時，測速發(fā)電機勵磁磁通通，電樞回路電阻，電樞回路電阻R Ra a和負(fù)載電阻和負(fù)載電阻R RL L等不能保等不能保持恒定不變。持恒定不變。nRRCRR

28、EULaeLaaa 11 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析 線性誤差線性誤差：負(fù)載運行時，測速發(fā)電機的輸出：負(fù)載運行時，測速發(fā)電機的輸出特性偏離理想情況下線性特性所引起的誤差。特性偏離理想情況下線性特性所引起的誤差。 根本原因根本原因：負(fù)載運行時，測速發(fā)電機勵磁磁：負(fù)載運行時，測速發(fā)電機勵磁磁通通，電樞回路電阻，電樞回路電阻R Ra a和負(fù)載電阻和負(fù)載電阻R RL L等不能保等不能保持恒定不變。持恒定不變。 具體原因具體原因：電樞反應(yīng)去磁、溫度的影響、電：電樞反應(yīng)去磁、溫度的影響、電刷與換向片的接觸電阻、延遲換向去磁和紋波刷與換向片的接觸電阻、延遲換向去磁和紋波影響。影

29、響。1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析1、電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析 1、電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析 1、電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析 電樞磁場的影響，使主磁電樞磁場的影響，使主磁場發(fā)生傾斜，因而使支路中場發(fā)生傾斜，因而使支路中有個別元件被電刷短路，造有個別元件被電刷短路，造成電刷兩端輸出電勢下降；成電刷兩端輸出電勢下降； 1、電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析 電樞磁場的影響，使主磁電樞磁場

30、的影響，使主磁場發(fā)生傾斜，因而使支路中場發(fā)生傾斜，因而使支路中有個別元件被電刷短路，造有個別元件被電刷短路，造成電刷兩端輸出電勢下降；成電刷兩端輸出電勢下降； 磁路飽和時，由于電樞磁磁路飽和時，由于電樞磁場的加入，使工作磁通比空場的加入，使工作磁通比空載時的主磁通小，即使得勵載時的主磁通小，即使得勵磁磁通磁磁通略有減少。略有減少。 1、電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析 IaaIEn 1、電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析 轉(zhuǎn)速升高或者負(fù)載電阻變轉(zhuǎn)速升高或者負(fù)載電阻變小，都將使輸出電壓的線性小，都將使輸出電壓的線性

31、誤差增大，斜率變小，致使誤差增大，斜率變小，致使輸出特性曲線高速段出現(xiàn)向輸出特性曲線高速段出現(xiàn)向下彎曲的現(xiàn)象。下彎曲的現(xiàn)象。 nRRCRREULaeLaaa 11 1、電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析nRRCRREULaeLaaa 11 n LRaU1LR2LR21LLRR 1、電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析 轉(zhuǎn)速升高或者負(fù)載電阻變轉(zhuǎn)速升高或者負(fù)載電阻變小，都將使輸出電壓的線性小，都將使輸出電壓的線性誤差增大，斜率變小，致使誤差增大，斜率變小，致使輸出特性曲線高速段出現(xiàn)向輸出特性曲線高速段出現(xiàn)向下彎曲的現(xiàn)象。

32、下彎曲的現(xiàn)象。 解決方案解決方案 (1)(1)限制最高轉(zhuǎn)速限制最高轉(zhuǎn)速 (2)(2)限制最小負(fù)載電阻限制最小負(fù)載電阻 n LRaU1LR2LR21LLRR 1、電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析2、溫度的影響溫度的影響 對電磁式直流測速發(fā)電機對電磁式直流測速發(fā)電機而言，勵磁回路電阻隨溫度而言，勵磁回路電阻隨溫度升高，使勵磁電流減小，從升高，使勵磁電流減小，從而使工作磁通減小。而使工作磁通減小。 nRRCRREULaeLaaa 11 TR繞組繞組網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)回路回路1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析3、電刷與換向片的接觸電阻、電刷與換向片

33、的接觸電阻aaaaRIEU bwaaaURIEU LwbeaRRUnCU 1 nRRCRREULaeLaaa 11 1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析aaaaRIEU bwaaaURIEU 轉(zhuǎn)速低，電流較小，轉(zhuǎn)速低，電流較小，電刷接觸電阻大；電刷接觸電阻大； 轉(zhuǎn)速高，電流大，電轉(zhuǎn)速高，電流大，電刷接觸電阻壓降可被認(rèn)刷接觸電阻壓降可被認(rèn)為是常數(shù)。為是常數(shù)。 3、電刷與換向片的接觸電阻、電刷與換向片的接觸電阻1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析aaaaRIEU bwaaaURIEU 電刷與換向片滑動接電刷與換向片滑動接觸的不穩(wěn)定性，使電樞觸的不穩(wěn)定性，使電

34、樞電流含有高頻尖脈沖。電流含有高頻尖脈沖。為減少其對鄰近設(shè)備干為減少其對鄰近設(shè)備干擾，常在測速機的輸出擾，常在測速機的輸出端連接濾波電路。端連接濾波電路。3、電刷與換向片的接觸電阻、電刷與換向片的接觸電阻1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析4、延遲換向、延遲換向1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析dtdiLeL 4、延遲換向、延遲換向1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析4、延遲換向、延遲換向1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析 由于電樞繞組元件本身有由于電樞繞組元件本身有電感，因此在換向過程中當(dāng)電感，因此在換向過程

35、中當(dāng)電流變化時，換向元件中要電流變化時，換向元件中要產(chǎn)生自感電勢。產(chǎn)生自感電勢。 換向元件的自感電勢使換換向元件的自感電勢使換向過程延遲，在幾何中性線向過程延遲，在幾何中性線位置仍有電流，所產(chǎn)生的磁位置仍有電流，所產(chǎn)生的磁場方向與主磁通相反。場方向與主磁通相反。4、延遲換向、延遲換向1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析dtdiLeL 繞組元件電流與轉(zhuǎn)速成正比繞組元件電流與轉(zhuǎn)速成正比換向周期與轉(zhuǎn)速成反比換向周期與轉(zhuǎn)速成反比 換向元件的附加電流及延換向元件的附加電流及延遲換向去磁磁通與遲換向去磁磁通與n2成正比成正比與轉(zhuǎn)速的平方成正比與轉(zhuǎn)速的平方成正比限制最高轉(zhuǎn)速限制最高轉(zhuǎn)速4、延遲換向、延遲換向1.2.3 直流測速發(fā)電機誤差分析直流測速發(fā)電機誤差分析5、紋波影響、紋波影響 單個繞組在一對極磁單個繞組在一對極磁場下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生近似梯形場下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生近似梯形的交變電勢；的交變電勢； 換向器具有整流的作換