1、.,1,測速發(fā)電機(jī),.,2,主要內(nèi)容,1.直流測速發(fā)電機(jī)2交流測速發(fā)電機(jī)3.測速發(fā)電機(jī)的應(yīng)用（在自動控制領(lǐng)域中）,.,3,測速發(fā)電機(jī),測速發(fā)電機(jī)是一種測量轉(zhuǎn)速的微型發(fā)電機(jī)，它把輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號輸出，并要求輸出的電壓信號與轉(zhuǎn)速成正比，即測速發(fā)電機(jī)分直流測速發(fā)電機(jī)和交流測速發(fā)電機(jī)兩大類。,.,4,1.直流測速發(fā)電機(jī),1.工作原理直流測速發(fā)電機(jī)實(shí)際就是一種微型直流發(fā)電機(jī)，按定子磁極的勵磁方式分為電磁式和永磁式（他勵）。,.,5,直流測速發(fā)電機(jī)的工作原理與一般直流發(fā)電機(jī)相同，如圖所示。在恒定的磁場中，外部的機(jī)械轉(zhuǎn)軸帶動電樞以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，電樞繞組切割磁場從而在電刷間產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為,.,6,在

2、空載時，直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓就是電樞感應(yīng)電動勢：顯然輸出電壓與成正比。有負(fù)載時，若電樞電阻為負(fù)載電阻為不計電刷與換向器間的接觸電阻，則直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓為,.,7,整理后得C為輸出特性斜率。如圖所示，為直流測速發(fā)電機(jī)輸出特性的斜率，當(dāng)、及都不變時，輸出電壓與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系。對于不同的負(fù)載電阻，輸出特性的斜率不同，負(fù)載電阻越小，斜率也越小,整理后得C為輸出特性斜率。如圖所示，為直流測速發(fā)電機(jī)輸出特性的斜率，當(dāng)、及都不變時，輸出電壓與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系。對于不同的負(fù)載電阻，輸出特性的斜率不同，負(fù)載電阻越小，斜率也越小,整理后得C為輸出特性斜率。如圖所示，為直流測速發(fā)電機(jī)輸出特性的斜率，當(dāng)、及

3、都不變時，輸出電壓與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系。對于不同的負(fù)載電阻，輸出特性的斜率不同，負(fù)載電阻越小，斜率也越小,.,8,2.誤差分析直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓與轉(zhuǎn)速要嚴(yán)格保持正比關(guān)系在實(shí)際中是難以做到的，其實(shí)際的輸出特性為圖下圖中實(shí)線，造成這種非線性誤差的原因主要有以下三個方面：（1）電樞反應(yīng)直流測速發(fā)電機(jī)負(fù)載時電樞電流會產(chǎn)生電樞反應(yīng)，電樞反應(yīng)的去磁作用使氣隙磁通減小，使輸出電壓與轉(zhuǎn)速不成正比。,.,9,（2）溫度的影響如果直流測速發(fā)電機(jī)長期使用，其勵磁繞組會發(fā)熱，其繞組阻值隨溫度的升高而增大，勵磁電流因此而減小，從而引起氣隙磁通減小，輸出電壓減小。（3）接觸電阻如果電樞電路總電阻包括電刷與換向器的接觸電

4、阻，它們是非線性電阻，會產(chǎn)生壓降，從而產(chǎn)生誤差。,.,10,2交流測速發(fā)電機(jī),交流測速發(fā)電機(jī)分為同步測速發(fā)電機(jī)和異步測速發(fā)電機(jī)。常用異步測速發(fā)電機(jī)。交流異步測速發(fā)電機(jī)（1）工作原理交流異步測速發(fā)電機(jī)與交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型的，也有杯型的，在自動控制系統(tǒng)中多用空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)。,.,11,空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)定子上有兩個在空間上互差90電角度的繞組，一為勵磁繞組，另一為輸出繞組，如圖所示。,.,12,當(dāng)定子勵磁繞組外接頻率為的恒壓交流電源勵磁繞組中有電流流過，在直軸（即d軸）上產(chǎn)生以頻率脈振的磁通。在轉(zhuǎn)子不動時，脈振磁通在空心杯轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出變壓器電勢（空心杯轉(zhuǎn)子可

5、以看成有無數(shù)根導(dǎo)條的籠式轉(zhuǎn)子，相當(dāng)于變壓器短路時的二次繞組，而勵磁繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組），產(chǎn)生的磁場與勵磁電源同頻率的脈振磁場，也為d軸，都與處于q軸的輸出繞組無磁通交鏈，不產(chǎn)生電動勢。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子切割直軸磁通，在杯型轉(zhuǎn)子中感應(yīng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢，其大小正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n，并以勵磁磁場的脈振頻率f交變，又因空心杯轉(zhuǎn)子相當(dāng)于短路繞組，故旋轉(zhuǎn)電勢在杯型轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生交流短路電流，其大小正比于，其頻率為的交變頻率f，若忽視杯型轉(zhuǎn)子的漏抗的影響，那么電流所產(chǎn)生的脈振磁通的大小正比于，在空間位置上與輸出繞組的軸線（q軸）一致，因此轉(zhuǎn)子脈振磁場與輸出繞組相交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電勢E，據(jù)上分析有,.,13,3.測

6、速發(fā)電機(jī)的應(yīng)用,測速發(fā)電機(jī)的作用是將機(jī)械速度轉(zhuǎn)換為電氣信號，常用作測速無件、校正元件、解算元件，與伺服電機(jī)配合，廣泛使用于許多速度控制或位置控制系統(tǒng)中，如在穩(wěn)速控制系統(tǒng)中，測速發(fā)電機(jī)將速度轉(zhuǎn)換為電壓信號作為速度反饋信號，可達(dá)到較高的穩(wěn)定性和較高的精度。,.,14,幾種常見測速發(fā)電機(jī),.,15,.,16,直流測速發(fā)電機(jī)的輸出特性,靜態(tài)特性,.,17,動態(tài)特性,是指輸入一個階躍轉(zhuǎn)速時，輸出信號電壓隨時間的變化規(guī)律。,（電壓平衡方程式）,（轉(zhuǎn)矩平衡方程式）,消元中間變量后得到一個微分方程式：,（電壓平衡方程式）,（轉(zhuǎn)矩平衡方程式）,（電壓平衡方程式）,（轉(zhuǎn)矩平衡方程式）,（電壓平衡方程式）,（轉(zhuǎn)矩平衡方程式）,（電壓平衡方程式）,（轉(zhuǎn)矩平衡方程式）,（電壓平衡方程式）,（轉(zhuǎn)矩平衡方程式）,（電壓平衡方程式）,.,18,此時，動態(tài)方程和靜態(tài)方程的式子相同。空載時的直流測速發(fā)電機(jī)是一個理想的比例元件。,同理，可以加入感性負(fù)載。得到一個微分方程。解微分方程，可以得到輸出電壓的過度過程時間函數(shù)。,看圖可