直流测速发电机的优缺点

称为纹波。
纹波的大小和频率与电枢绕组的元件数有关，元件数越多，其脉动的频 率越高，幅值越小。
纹波电压的存在对于测速发电机是不利的，当用于转速控制或阻尼元件
时，对纹波电压的要求较高，而在高精度的解算装置中则要求更高。 纹波系数是指在一定转速下，输出电压中交变分量的有效值与直流分
量之比。
目前国产测速发电机已做到纹波系数小于1%，国外高水平测速发电机 纹波系数已降到0.1%以下。
一般 l 为1%~2%，对于较精密系 统要求 l为0.1%~0.25%。
图5-10 线性误差
5.2.3 直流测速发电机的主要性能指标
2. 灵敏度
灵敏度也称输出斜率，是指在额定励磁电压下，转速为1000 r／min时 所产生的输出电压。一般直流测速发电机空载时可达(10 ~ 20)V 。测速 发电机作为阻尼元件使用时，灵敏度是其重要的性能指标。
图5-8 电刷接触电压 ΔU b f (ia )
接触电压的影响 导致输出特性存在不灵敏区。
图5-9 考虑电刷接触压降后 的输出特性
减小影响措施 采用接触压降小的电刷 。
5.2.3 直流测速发电机的主要性能指标
1. 线性误差 2. 灵敏度 3. 最高线性工作转速和最小负载电阻 4. 不灵敏区 5. 输出电压的不对称度
要求：自动控制系统对测速发电机的基本要求是：⑴ 输出电压应与转
速成正比且比例系数要大；⑵ 转动惯量小。此外，还要求它对无线电 通讯干扰小、噪声低、工作可靠等。
5.2 直流测速发电机
5.2.1 输出特性
5.2.2 直流测速发电机的误差及其减小方法
5.2.3 直流测速发电机的主要性能指标
5.2 直流测速发电机
5.2.2 直流测速发电机的误差及其减小方法
5. 电刷接触压降对输出特性的影响
考虑到电刷接触电压的影响，输出特性的方程式可改写为
U a Ea I a Ra Ea I a RW ΔU b
即
U a (Ce n ΔU b ) /(1 RW / RL )
ΔU b 的变化规律
按励磁方式不同，直流测速发电机可分为电磁式和永磁式两大类。其 结构和工作原理与普通直流发电机基本相同。
5.2.1 输出特性
输出特性是指输出电压Ua与输入
转速n 之间的函数关系。 当直流测速发电机的输入转速为 n，且励磁磁通恒定不变时，电 枢电动势为
Ea Ce n Ke n
图5-1 直流测速发电机原理电路
间不再是严格的线性关系。
解决方法： ⑴ 励磁回路串联热敏电阻并联网络。 ⑵ 励磁回路串联阻值较大、温度系数
很小的附加电阻R。
⑶ 将磁路设计得比较饱和。
图5-7 励磁绕组补偿电路
5.2.2 直流测速发电机的误差及其减小方法
4. 纹波的影响
根据 Ea Ce n ，当 、n 为定值时，电刷两端输出不随时间变化的直流 电动势。实际的电机输出电动势总是带有微弱的脉动，通常把这种脉动
1. 电枢反应的影响
当发电机带上负载后，电枢中有电流Ia通过，故产生电枢磁场。电枢 磁场的大小与电枢电流Ia有关，方向与励磁磁场正交。由于电枢磁场
的存在，使气隙中的合成磁场产生畸变，这种作用称为电枢反应。
磁路饱和时，电枢反应有去磁效
应。负载电阻越小或转速越高，
去磁效应越强。 为了减小电枢反应对输出特性的 影响，在直流测速发电机的技术
出特性斜率发生变化。 改变转子转向，Ua的极性随之改变。 图5-2 不同负载时的理想输出特性
5.2.2 直流测速发电机的误差及其减小方法
1. 电枢反应的影响 2. 延迟换向的影响
3. 温度的影响
4. 纹波的影响 5. 电刷接触压降对输出特性的影响
5.2.2 直流测速发电机的误差及其减小方法
在实际运行中，Ua~n之间并不能严格地保持正比关系，即存在误差。 现在分析产生误差的主要原因和解决方法。
条件中标有最高转速和最小负载
电阻。
图5-5 电枢反应对输出特性的影响
5.2.2 直流测速发电机的误差及其减小方法
2. 延迟换向的影响
换向元件中总电动势为eK eL ea 。eK阻碍电流变化，使换向延迟，称 延迟换向。由于换向元件被电刷短路，eK在换向元件中产生与其方向
一致的附加电流iK，iK产生磁通 K , K 对主磁通起去磁作用。
第5章 测速发电机
5.1 概述 5.2 直流测速发电机 5.3 感应测速发电机 5.4 测速发电机的选择及应用举例
5.1概述
功能：测速发电机是一种把转子转速转换为电压信号的机电式元件。 它的输出电压与转速成正比关系，即 U a Kn
或
U a K K d dt
测速发电机的输出电压能表征转速，因而可用来测量转速；测速发电机 的输出电压正比于转子转角对时间的微分，在解算装置中可以把它作为 微分或积分元件。 分类：按结构和工作原理的不同，测速发电机分为直流测速发电机、 感应测速发电机和同步测速发电机，近年来还有采用新原理、新结构 研制的霍尔效应测速发电机等。
6. 纹波系数
5.2.3 直流测速发电机的主要性能指标
1.线性误差 l
它是在工作转速范围内，实际输出特性曲线与过OB的线性输出特性 之间的最大差值 ΔU m与最高线性转速 nmax 在线性特性曲线上对应的 电压 U m之比。
l
5 6
ΔU m 100% Um
在图5-10中，B点为 nb nmax时实 际输出特性的对应点。
当接负载时，电压平衡方程式为 U a Ea I a Ra
5.2.1 输出特性
由于负载电流 I a U a / RL ，可得
U a Ea /(1 Ra / RL ) Ce n /(1 Ra / RL )
可以看出，只要保持 、Ra、RL 不变，Ua与n之间就成正比关
系。当负载RL变化时，将使输
图5-6 换向元件中的电动势方向
2 ea n 2，因此 K n 2。 分源自文库表明 eL n ，
通常采用限制最高转速的措施来减小延迟换向去磁效应的影响。
5.2.2 直流测速发电机的误差及其减小方法
3. 温度的影响
在应用中，发电机本身会发热，而且环境温度也是变化的。导致励磁 绕组电阻变化，将引起励磁电流和磁通的变化，使输出电压与转速之