测速发电机(控制方面).ppt

测速发电机测速发电机 主要内容主要内容1.直流测速发电机直流测速发电机2 交流测速发电机交流测速发电机 3.测速发电机的应用（在自动控制领域测速发电机的应用（在自动控制领域中）中）测速发电机测速发电机 测速发电机是一种测量转速的微型发电机，它把输入的机械转速变换为电压信号输出，并要求输出的电压信号与转速成正比，即测速发电机分直流测速发电机和交流测速发电机两大类。1.直流测速发电机直流测速发电机1.工作原理工作原理直流测速发电机实际就是一种微型直流发电机，按定子磁极的励磁方式分为电磁式和永磁式（他励）。Uf If电磁式磁式永磁式永磁式TGRLI UETGRLE直流测速发电机的工作原理与一般直流发电机相同，如图所示。在恒定的磁场 中，外部的机械转轴带动电枢以转速 旋转，电枢绕组切割磁场从而在电刷间产生感应电动势为 在空载时，直流测速发电机的输出电压就是电枢感应电动势：显然输出电压 与 成正比。有负载时，若电枢电阻为 负载电阻为 不计电刷与换向器间的接触电阻，则直流测速发电机的输出电压为整理后得C为输出特性斜率。如图所示，为直流测速发电机输出特性的斜率，当 、及 都不变时，输出电压 与转速成线性关系。对于不同的负载电阻 ，输出特性的斜率 不同，负载电阻越小，斜率 也越小 v整理后得整理后得C C为输出特性斜率。为输出特性斜率。v如图所示，如图所示，为直流测速发电机输出特性的为直流测速发电机输出特性的斜率，当斜率，当 、及及 都不变时，输出电压都不变时，输出电压 与转速成线性关系。对于不同的负载电阻与转速成线性关系。对于不同的负载电阻 ，输出特性的斜率，输出特性的斜率 不同，负载电阻越小，不同，负载电阻越小，斜率斜率 也越小也越小 v整理后得整理后得C C为输出特性斜率。为输出特性斜率。v如图所示，如图所示，为直流测速发电机输出特性的为直流测速发电机输出特性的斜率，当斜率，当 、及及 都不变时，输出电压都不变时，输出电压 与转速成线性关系。对于不同的负载电阻与转速成线性关系。对于不同的负载电阻 ，输出特性的斜率，输出特性的斜率 不同，负载电阻越小，不同，负载电阻越小，斜率斜率 也越小也越小 2.误差分析误差分析 直流测速发电机的输出电压与转速要严格保持正比关系在实际中是难以做到的，其实际的输出特性为图下图中实线，造成这种非线性误差的原因主要有以下三个方面：（1）电枢反应 直流测速发电机负载时电枢电流会产生电枢反应，电枢反应的去磁作用使气隙磁通减小，使输出电压与转速不成正比。（2）温度的影响 如果直流测速发电机长期使用，其励磁绕组会发热，其绕组阻值随温度的升高而增大，励磁电流因此而减小，从而引起气隙磁通 减小，输出电压减小。（3）接触电阻 如果电枢电路总电阻包括电刷与换向器的接触电阻，它们是非线性电阻，会产生压降，从而产生误差。2 交流测速发电机交流测速发电机 交流测速发电机分为同步测速发电机和异步测速发电机。常用异步测速发电机。交流异步测速发电机（1）工作原理 交流异步测速发电机与交流伺服电动机的结构相似，其转子结构有笼型的，也有杯型的，在自动控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机。空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上互差90电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组，如图所示。当定子励磁绕组外接频率为 的恒压交流电源 励磁绕组中有电流 流过，在直轴（即 d轴）上产生以频率 脉振的磁通 。在转子不动时，脉振磁通 在空心杯转子中感应出变压器电势（空心杯转子可以看成有无数根导条的笼式转子，相当于变压器短路时的二次绕组，而励磁绕组相当于变压器的一次绕组），产生的磁场与励磁电源同频率的脉振磁场 ，也为d 轴，都与处于q 轴的输出绕组无磁通交链，不产生电动势。在转子转动时，转子切割直轴磁通 ，在杯型转子中感应产生旋转电势 ，其大小正比于转子转速n，并以励磁磁场 的脉振频率f 交变，又因空心杯转子相当于短路绕组，故旋转电势 在杯型转子中产生交流短路电流 ，其大小正比于 ，其频率为 的交变频率f，若忽视杯型转子的漏抗的影响，那么电流 所产生的脉振磁通 的大小正比于 ，在空间位置上与输出绕组的轴线（q 轴）一致，因此转子脉振磁场 与输出绕组相交链而产生感应电势E，据上分析有3.测速发电机的应用测速发电机的应用测速发电机的作用是将机械速度转换为电气信号，常用作测速无件、校正元件、解算元件，与伺服电机配合，广泛使用于许多速度控制或位置控制系统中，如在稳速控制系统中，测速发电机将速度转换为电压信号作为速度反馈信号，可达到较高的稳定性和较高的精度。几种常见测速发电机几种常见测速发电机直流测速发电机直流测速发电机的输出特性的输出特性静态特性动态特性是指输入一个阶跃转速时，输出信号电压随时间的变化规律。是指输入一个阶跃转速时，输出信号电压随时间的变化规律。（电压平衡（电压平衡方程式）方程式）（转矩平衡（转矩平衡方程式）方程式）消元中间变量后得到一个微分方程式：消元中间变量后得到一个微分方程式：（电压平衡（电压平衡方程式）方程式）（转矩平衡（转矩平衡方程式）方程式）（电压平衡（电压平衡方程式）方程式）（转矩平衡（转矩平衡方程式）方程式）（电压平衡（电压平衡方程式）方程式）（转矩平衡（转矩平衡方程式）方程式）（电压平衡（电压平衡方程式）方程式）（转矩平衡（转矩平衡方程式）方程式）（电压平衡（电压平衡方程式）方程式）（转矩平衡（转矩平衡方程式）方程式）（电压平衡（电压平衡方程式）方程式）此时，动态方程和静态方程的式子相同。此时，动态方程和静态方程的式子相同。空载时的直流测速发电机是一个理想的比例元件。空载时的直流测速发电机是一个理想的比例元件。同理，可以加入感性负载。得到一个微分方程。同理，可以加入感性负载。得到一个微分方程。解微分方程，可以得到输出电压的过度过程时间函数。解微分方程，可以得到输出电压的过度过程时间函数。看图可以发现：直流看图可以发现：直流测速发电机加入一个测速发电机加入一个阶跃转速信号，输出阶跃转速信号，输出电压的变化会趋于一电压的变化会趋于一个定值。个定值。直流测速发电机在自动控制领域中的应用直流测速发电机在自动控制领域中的应用一、直流测速发电机用作转速阻尼元件。一、直流测速发电机用作转速阻尼元件。二、直流测速发电机用作反馈元件二、直流测速发电机用作反馈元件