直流测速发电机的优缺点
测速发电机的应用-直流测速发电机测速误差分析及减小误差的方法.
测速发电机的应用-直流测速发电机测速误差分析及减小误差的方法研究论文毕业论文直流测速发电机作为自动控制系统中的校正元件，就其物理本质来说，是一种测量转速的微型直流发电机；从能量转换的角度看，它把机械能转换为电能，输出直流电；从信号转换的角度看，它把转速信号转换成与转速成正比的直流电压信号输出，因而可以用来测量转速。
1 自动控制系统对直流测速发电机的要求自动控制系统对其元件的要求，主要是精确度高、灵敏度高、可靠性好等。
据此，直流测速发电机在电气性能方面应满足以下几项要求：（1）输出电压与转速的关系曲线（输出特性）aRL =∞应为线性Ua=K*n，如图1所示。
RL1（2）输出特性的斜率要大；（3）温度变化对输出特性的影响要小；RL2（4）输出电压的纹波要小；（5）正、反转两个方向的输出特性要一致。
RL1> RL2可以看出，第（2）项要求是为了提高测速发图1: 不同负载电阻时的电机的灵敏度。
因为输出特性斜率大，即△U/△n大，理想输出输出特性这样，测速机的输出对转速的变化很灵敏。
负载时输出电压与转速的关系式为：Ua=CeΦ*n/(1+Ra/Rl) 如果式中Ф、Ra和Rl都能保持常数，则Ua与n之间仍呈线性关系，只不过随着负载电阻的减小，输出特性的斜率变小而已，如图1所示。
第（1）、（3）、（4）、（5）项的要求是为了提高测速机的精度。
因为只有输出电压与转速成线性关系，并且正、反转时特性一致，温度变化对特性的影响越小，输出电压越稳定，输出电压才越能精确地反映转速，才能有利于提高整个系统的精度。
2 直流测速发电机的误差及其减小的方法实际上，测速发电机的输出特性不是严格地呈线性特性，实际特性与要求的线性特性间存在误差。
2．1 温度影响直流测速发电机Ua=f(n)为线性关系的条件之一是励磁磁通Ф为常数。
实际上，电机周围环境温度的变化以及电机本身发热（由电机各种损耗引起）都会引起电机绕组电阻的变化。
当温度升高时，励磁绕组电阻增大，励磁电流减小，磁通也随之减小，输出电压就降低。
直流电机的原理及优缺点
直流电机的原理及优缺点直流电机是一种将直流电能转化为机械能的设备，其基本原理是运用洛伦兹力和法拉第电磁感应定律。
直流电机的基本结构由定子、转子、电刷和电枢组成。
定子是由绕组绕成的电磁铁，用于产生磁场。
转子是由绕组绕成的电刷，与定子的磁场相互作用产生转矩。
电刷则通过与转子电刷相接触并提供电能，将电能转化为机械能。
电刷由碳刷和电刷架组成，能够保持电源与电枢之间的通路，并传递电流。
直流电机的工作原理是利用洛伦兹力。
当电流通过电枢绕组时，电流产生的磁场与定子磁场相互作用，产生转矩。
转子在转动过程中，电刷不断地改变电源和电刷之间的连接，使电流的方向相对于磁场方向发生改变。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量改变时，会产生感应电动势，从而推动电流产生转矩。
这种转矩作用使得转子在磁场的作用下继续转动，将电能转化为机械能。
直流电机具有许多优点。
首先，直流电机具有良好的调速性能。
通过改变电压或者改变电枢绕组的连接方式，可以实现电机的调速。
其次，直流电机起动特性良好，起动电流可控，不会对电网产生冲击。
此外，直流电机转矩平稳，转速范围广，同时能够产生较高的转矩，适用于许多工况。
此外，直流电机的结构相对简单，制造和维修成本较低。
然而，直流电机也存在一些缺点。
首先，直流电机需要电刷与电刷架之间的摩擦接触，容易产生电火花和摩擦磨损，并且需要定期更换电刷。
其次，直流电机的结构相对较复杂，需要配备专门的控制器和启动器，增加了系统的复杂性。
此外，直流电机的电刷与电枢之间存在摩擦和磨损，使得电机效率相对较低。
最后，直流电机容量相对较小，功率有一定的限制。
总的来说，直流电机的工作原理是利用洛伦兹力和法拉第电磁感应定律，具有调速性能好、起动特性良好和转矩平稳等优点。
然而，直流电机的摩擦和磨损问题以及结构复杂、效率低和功率限制等缺点仍然需要改进。
直流、交流测速发电机的工作原理
直流、交流测速发电机的工作原理来源：机械专家网发布时间：2010-03-20 机械专家网一、直流测速发电机：1、直流测速发电机的工作原理：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。
显然输出电压与转速成正比。
2. 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Φ0减小，使输出电压减小。
从输出特性看，斜率将减小，而且电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越显著，输出特性斜率减小越明显，输出特性直线变为曲线。
（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，特性斜率减小。
温度升得越高，斜率减小越明显，使特性向下弯曲。
可在励磁回路中串接一个阻值较大而温度系数较小的锰铜或康铜电阻，以减小由于温度的变化而引起的电阻变化，从而减小因温度而产生的线性误差。
（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，那么输出电压受接触电阻压降影响总是随负载电流变化而变化，当输入的转速较低时，接触电阻较大，使此时本来就不大的输出电压变得更小，造成的线性误差很大；当电流较大的，接触电阻较小而且基本上趋于稳定的数值，线性误差相对而言小得多。
另外，直流测速发电机输出的是一个脉动电压，其交变分量对速度反馈控制系统、高精度的解算装置有较明显的影响。
二、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。
在实际应用中异步测速发电机使用较广泛。
交流异步测速发电机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。
电机与电力拖动(第三版)习题参考答案~1
《电机与电力拖动》（第三版）习题及答案第1章思考题和习题一、填空题1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。
气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。
电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。
感应电动势、电枢电流4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。
他励、并励、串励、复励5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。
相反、反电势6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用____________表示。
输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。
（×）2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。
（×）3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。
（×）4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。
（√）5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。
（×）6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。
（√）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( B )。
A．直流电流B．交流电流C．互相抵消，正好为零2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( B )。
A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联3．直流电动机的额定功率P N是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( A )。
A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率C．电磁功率4．直流电动机铭牌上的额定电流是。
电工技术习题答案第九章
第九章 控制电机习题参考答案1．什么叫步进电动机？步进电动机的转速是由哪些因素决定的？答：步进电动机是一种将脉冲信号转为相应的角位移或线位移的机电元件。
一般由专门的脉冲电源（步进电机驱动器）供电，当输入一个电脉冲信号时，它就前进一步，电动机轴上输出角位移量或线位移量与输入脉冲数成正比，而转速与脉冲频率成正比。
2．什么是步进电动机的步距角？什么是单三拍、六拍和双三拍工作方式？答：将定子绕组每改变一次通电方式，称为“一拍”。
步进电动机的每一拍转子所转过的角位移称为步距角 。
循环往复按A →B →C →A 或相反的顺序为控制绕组供电，是单三拍。
循环往复按A →AB →B →BC →C →CA →A 或相反的顺序为控制绕组供电，是六拍。
循环往复按AB →BC →CA →AB 或相反的顺序为控制绕组供电，是双三拍。
3．什么是伺服电动机的自转现象？如何消除？答：伺服电动机在控制电压为零时出现转动的现象被称为自转现象。
一般通过增大转子电阻等严格的电机参数设计可以彻底实现线性的调节特性，消除自转现象。
4．步进电动机驱动电源有什么作用？答：步进电动机的驱动电源。
主要包括变频信号源、脉冲分配器和脉冲放大器等三个部分，作为频率可变的专用的驱动电源来给步进电动机的各个定子绕组供电。
5．一台交流伺服电动机，额定转速为min /725r ，额定频率为50Hz ，空载转差率为0.0067，试求：极对数、同步转速、空载转速、额定转差率和转子电动势频率。
该电机为8极电机，p=4。
同步转速为750rpm 。
s=0.0067时，空载转速为744.975rpm 。
故感应电动势频率为Hz Hz f s f N 665.1500333.012=⨯==6．同步电动机的自控式变频和他控式变频有什么区别？答：它控式同步电动机变频调速，指采用独立的变频器直接拖动同步电动机开环调速方法，通过改变变频器的频率调节同步电动机的转速。
自控式同步电动机变频调速系统，是通过变频装置进行闭环控制来拖动同步电动机，避免了它控式同步机变频调速运行中会失步的缺点。
直流电机的工作原理及特性
f Bil
结论：
⒈虽然外施电压及电流都是直流，但在电枢绕组内部，电
枢电流和电枢电动势都是交流。这是通过换向片及电刷的
逆变作用，将外部直流变成内部的交流。
⒉虽然电枢线圈是旋转的且电枢线圈中的电流是交变的，但 从空间上看，由电枢电流所产生的磁场仍是一个恒定不变的 磁场。
注意：电刷固定在空间不动，而半圆铜片与导体一起旋转。
直流发电机原理示意图（1）
直流发电机原理示意图（2）
线圈电动势波形 ea
t
刷间电动势波形 Ea
t.
结论：
⒈在电枢线圈内的感应电动势及电流都是交流的。通过换向 片及电刷的整流作用才变成从外部看的两电刷间的直流电动 势。
⒉虽然电枢线圈是旋转的且电枢线圈中的电流是交变的，但从 空间上看，N极与S极下的电枢电流的方向是不变的。因此，由 电枢电流所产生的磁场从空间上看也是一个恒定不变的磁场.
2—电枢绕组：在固定的磁场中 旋转，主要作用是产生感应电动 势或产生机械转矩，实现能量的 转换。 3—电刷
4—换向片
3、4—换向器：电刷固定不动，换向片与电枢绕组一起旋转， 主要作用对发电机而言是将电枢绕组内感应的交流电势转换成电 刷间的直流电势。对电动机而言，则是将外加的直流电流转换为 电枢绕组的交变电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流的方 向不变，以产生恒定的电磁转矩。
Ia——电枢电流（A）； Kt——与电机结构有关的常数，Kt=9.55 Ke
直流发电机中，电动势的方向总是与电流的方向相同，被称为 电源电动势。
直流电动机中，电动势的方向总是与电流的方向相反，被称为 反电动势。
2．电磁转矩TM
直流测速发电机的工作原理
Ia
=
Ua RL
（3-4）
经化简后为
U a= Ea
−
U R
a L
Ra
Ua
=
Ea
1+
Ra RL
=
Ke
1+
Ra RL
n = Cn
（3-5）
式中
C
=
Ke
1+
Ra RL
C 为测速发电机输出特性的斜率。当不考虑电枢反应，且认为Φ、 Ra 和 RL 都能保持为常
数，斜率 C 也是常数，输出特性便有线性关系。对于不同的负载电阻 RL ，测速发电机输出特性
（1）输出电压与转速保持良好的线性关系； （2）剩余电压（转速为零时的输出电压）要小； （3）输出电压的极性和相位能反映被测对象的转向； （4）温度变化对输出特性的影响小； （5）输出电压的斜率大，即转速变化所引起的输出电压的变化要大； （6）摩擦转矩和惯性要小。 此外，还要求它的体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、对无线电通讯的干扰小、噪声 小等。
1
此外，还有性能和可靠性更高的无刷测速发电机。
§3-2 直流测速发电机
一、直流测速发电机的型式 直流测速发电机实际上是一种微型直流发电机。按励磁方式可分为两种型式。 １．电磁式 表示符号如图 3-2（a）所示。定子常为二极，励磁绕组由外部直流电源供电，通电时产生 磁场。目前，我国生产的 CD 系列直流测速发电机为电磁式。 2．永磁式 表示符号如图 3-2（b）所示。定子磁极是由永久磁钢做成。由于没有励磁绕组，所以可省 去励磁电源。具有结构简单，使用方便等特点，近年来发展较快。其缺点是永磁材料的价格较 贵，受机械振动易发生程度不同的退磁。为防止永磁式直流测速发电机的特性变坏，必须选用 矫顽力较高的永磁材料。目前，我国生产的 CY 系列直流测速发电机为永磁式。
微特电机论文---有关直流测速发电机特点、应用、控制的研究
微特电机及系统论文题目：有关直流测速发电机特点、应用、控制的研究物联网工程学院电气工程及其自动化专业作者姓名：李晴、杨晶晶、柏塔、汤一林、许博作者班级：电气0801指导老师：方光辉有关直流测速发电机特点、应用、控制的研究中文摘要：直流测速发电机是一种测速元件，它把转速信号转换成直流电压信号输出。
直流测速发电机广泛地应用于自动控制、测量技术和计算机技术等装置中。
直流测速发电机可分为电磁式和永磁式两种。
电磁式励磁绕组接成他励，永磁式采用矫顽力高的磁钢制成磁极。
由于永磁式不需另加励磁电源，也不因励磁绕组温度变化而影响输出电压，故应用较广。
关键词：直流测速发电机特点应用控制研究正文：一、直流测速发电机特点：自动控制系统对其元件的要求，主要是精确度高、灵敏度高、可靠性好等。
据此，直流测速发电机在电气性能方面具有以下几项特点：1、输出电压和转速的关系曲线(即为输出特性)应为线性；2、温度变化对输出特性的影响要小；3、输出特性的斜率要大；4、输出电压的纹波要小，即要求在一定的转速下输出电压要稳定，波动要小；5、正，反转两个方向的输出特性要一致，实际应用中一般都是不一致的，稍有差别。
6、体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、对无线电通信的干扰小、噪声小等特点。
不难理解，第3项是为了提高测速发电机的灵敏度。
因为输出特性斜率大，即是速度变化相对的电压变化大，这样，测速成机的输出对转速的变化很灵敏。
第1、2、4、5项是为了提高测速发电机的精度。
因为只有输出电压和转速成线性关系，并且正、反转时特性一致，温度变化对特性的影响越小，输出电压越稳定，则输出电压就越能精确地反映转速，这样才能对提高整个系统的精度有利。
二、直流测速发电机应用：直流测速发电机在自动控制系统和计算装置中可以作为测速元件、校正元件、解算元件和角加速度信号元件。
它可以测量各种机械在有限范围内的摆动或非常缓慢的转速，并可代替测速计直接测量转速直流测速发电机的应用举例：㈠、直流测速发电机用作转速阻尼元件上图为雷达天线控制系统（图４－９），直流测速发电机在系统中作阻尼元件使用，现侧重对直流测速发电机在该系统中的作用进行说明。
18直流电机的优缺点及应用案例
18直流电机的优缺点及应用案例直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电动机，广泛应用于工业、交通、家电等领域。
下面将详细介绍直流电机的优缺点及一些应用案例。
优点：1.转速范围广：直流电机的转速范围较广，可根据需求灵活调整，通常在0-6000转/分钟范围内。
2.起动转矩大：直流电机具有良好的起动转矩特性，适合用于起动和加速重负载。
3.调速性能好：直流电机的转速可以通过电枢电压调节，可实现宽范围的调速，并且调速响应速度快。
4.可逆性好：直流电机通过改变电枢电流方向即可实现正反转，操作简便。
5.控制精度高：直流电机可通过外部的控制电路实现精准的转速和转矩控制。
6.体积小巧：相对于其他电机类型，直流电机的体积较小，适应性强。
缺点：1.维护成本较高：直流电机需要定期维护，如更换电刷、调整电枢和电磁铁间隙等，维护成本较高。
2.线圈损耗大：直流电机的电枢线圈和电刷之间有摩擦和电火花产生，会导致线圈损耗，影响电机寿命。
3.电刷磨损：直流电机的电刷容易因摩擦磨损，需要定期更换。
4.磁场控制困难：由于直流电机的磁场是由电刷产生的，磁场控制较为困难。
应用案例：1.电动车：直流电机在电动车中得到广泛应用，可提供高转矩输出和宽范围调速，满足电动车起动、加速和爬坡等操作需求。
2.电梯：直流电机在电梯中用于驱动电梯提升和门的开闭等动作，具有较好的起动转矩特性，可确保电梯的安全和平稳运行。
3.空调：直流电机在空调压缩机中用于提供制冷压缩能力，可实现高效制冷和节能运行。
4.机床：直流电机在机床中用于驱动主轴、进给运动等，可实现高精度加工和多种加工模式切换。
5.电动工具：直流电机在电动工具中广泛应用，如电钻、电锤等，可提供高转矩和调速功能，方便使用者进行各种工作。
6.电动机车：直流电机在火车和地铁等电动机车中使用，可提供高起动转矩和宽范围调速，满足列车的起动、加速和制动等运行要求。
总结：直流电机具有转速范围广、起动转矩大、调速性能好、可逆性好、控制精度高等优点，但需要定期维护，且电刷磨损和线圈损耗较大。
永磁式直流测速发电机的特点
永磁 式 直 流 测 速 发 电机 的特 点
邢 琦 ，刘环鹏
（ 黑龙江 省电子信息产品监督 检验 院 ，哈尔滨 １０９ ） ５００
ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｄ ｉｓｍａｎ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓ ｅ ｍａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔＤＣ ａ ｔ ｉ ｈ ｒｃｅ ｔ ． ｎ ｉ ｃ Ｋ ｅ ｒ ｓ： ＤＣ ｔｒ ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ； ｔｃ ｏ ｅ ａｏ ｙ ｗｏ ｄ ｍｏｏ ； ｅｍａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔ ａ ｈ ｇ ｎ ｔｒ
线性误差小，可靠性好 ，寿命长等特点。介绍了永磁直流测速发 电机的设计及其主要特点。
关 键词 ：直流 电机 ；永磁 ；测速 发 电机
Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆｐｅ ｍ ａ ｅ ｔ ｍ ａ ｎ ｔＤＣ ａ ｈ ｇ ｎ ｔ ｒ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓ ｏ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｔｃ ｏ ｅ ａｏ
１ 永 磁 直 流 测速 发 电机 的特 点
永磁 直 流测速 发 电机 是一 种将 转 子速 度转 换为 电气 信 号的机 电式 信号元 件 ， 伺 服 系统 中的基 本 是 元 件 之一 。作 为测速 、 校正 、 算元 件 ，它被广 泛应 解 用于 各种 速度 和位 置控制 系统 中。永 磁式 直流 测速
ｍａｅ ａ ａ ｅ ｎ ｐ ｏ ｕ ｅ ｄ ａ ｐ ｉ ．Ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ａ ｈ ｇ ｎ ｔｒｉ ｓ ｄ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｆｆｅ － ｔｒ ｌｈ ｓｂ ｅ ｒｄ ｃ ａ ｐ ｌ ｉ ｄ ｎ ｄ ｅ ｅ ｍａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔＤＣ ｔｅ ｏ ｅ ａｏ ｓ ｕ ｅ ｓｔ ｏ ｏ ｅ ｔｏ ｄ ｈ ｅ ｂ ｃ ｒｄａ ｉ ｇ．Ｉ ｄ ｉ ｏ ｏ ｔｅ ａ ｖ ｔｇ ｓｏ ｌ ｎ ｔｃ ｏ ｅ ａｔｒ ｔｈ ｅ ｅ ｆｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓｓ ｃ ａ ｋ ｏ ｍｐｎ ｎ ａ ｄ ｔ ｎ ｔ ｄ ａ ａ ｅ ｆｃ ｍｏ ａ ｈ ｇ ｎ ｏ ，ｉ ａ ａ ｓ ｒ ｓｏ ｈ ｒｃｅ ｔｃ ｕ ｈ ｉ ｈ ｎ ￣ｎ ｓ ｉ ｉ
浅谈直流测速发电机
状态下测速发电机输出特性。
工程技术 的工作原理图 电机输出特性电 压 却 很 小 ， 因 而 在 输 出 特 性 上 有 一 失 灵 区 ， 引 起线 性 误 差 。
因 此 ， 为 了 减 小 电 刷 的 接 触 电 压 降 ， 缩 小 失 灵 区 ， 直 流 测 速 发 电 机 常 选 用 接 触 压 降 较 小 的 金属—石墨电刷或铜电刷。
3）温度的影响；对电磁 式 直 流 测 速 发 电 机 ， 因 励 磁 绕 组 长 期 通 电 而 发 热 ， 它 的 电 阻 也 相 应 增 大 ， 引 起 励 磁 电 流 及 磁 通 的 减 小 ， 从 而 造 成 线 性 误 差 。
为 了 减 小 由 温 度 变 化 引 起 的 磁 通 变 化 ， 在 设 计 直 流 测 速 发 电 机 时 使 其 磁 路 处 于 足 够 饱 和 的 状 态 ， 同 时 在 励 磁 回 路 中 串 一 个 温 度 系 数 很 小 、 阻 值 比 励 磁 绕 组 电 阻 大 3～ 5倍 的 用 康 铜 或锰铜材料制成的电阻。
浅谈直流测速发电机杨勇（吉林电子信息职业技术学院机电工程学院，吉林 吉林 132021）3产生误差的原因和减小误差的方法实际上，直流测速发电机在负载运行时，输出电压与转速并不能保持严格的正比关系，存在误差，引 起误差的主要原因有：1）电枢反应的去磁作用；当测速发电机带负载 时 ， 电 枢 电 流 引 起 的 电 枢 反 应 的 去 磁 作 用 ， 使 发 电 机 气 隙 磁 通 减 小 。
当 转 速 一 定 时 ， 若 负 载 电 阻 越 小 ， 则 电 枢 电 流 越 大 ； 当 负 载 电 阻 一 定 时 ， 若 转 速 越 高 ， 则 电 动 势 越 大 ， 电 枢 电 流 也 越 大 ， 它 们 都 使 电 枢 反 应 的 去 磁 作 用 增 强 ， 气 隙 磁 通 减 小 ， 输 出 电 压 和 转 速 的 线 性 误 差 增 大 。
思考题与习题答案
思考题与习题1．一台直流测速发电机，已知电枢回路总电阻R a =180Ω，电枢转速n=3000r/min ，负载电阻R L =2000Ω，负载时的输出电压U a =50V ，则常数e K =__________，斜率C=___________。
2．直流测速发电机的输出特性，在什么条件下是线性特性产生误差的原因和改进的方法是什么3．若直流测速发电机的电刷没有放在几何中性线的位置上，试问此时电机正、反转时的输出特性是否一样为什么4. 根据上题1中已知条件，求该转速下的输出电流I a 和空载输出电压U a0。
5．测速发电机要求其输出电压与_________成严格的线性关系。
6．测速发电机转速为零时，实际输出电压不为零，此时的输出电压称为____________。
7．与交流异步测速发电机相比，直流测速发电机有何优点8. 用作阻尼组件的交流测速发电机，要求其输出斜率_________，而对线性度等精度指针的要求是次要的。
9.为了减小由于磁路和转子电的不对称性对性能的影响，杯形转子交流异步测速发电机通常是（ ）A.二极电机B.四极电机C.六极电机D.八极电机10．为什么异步测速发电机的转子都用非磁性空心杯结构，而不用鼠笼式结构11.异步测速发电机在理想的情况下，输出电压与转子转速的关系是：（）A.成反比；B.非线性同方向变化；C.成正比；D.非线性反方向变化答案1、．一直流测速发电机，已知电枢回路总电阻R a =180Ω，电枢转速n=3000r/min ，负载电阻R L =2000Ω，负载时的输出电压U a =50V ，则常数e K =，斜率C=。
Cn n R R U La a =+=1Ke =50 C=50/3000=e K =C(La R R +1)= X (1+180/2000)= 2、直流测速发电机的输出特性，在什么条件下是线性特性产生误差的原因和改进的方法是什么 答：直流测速发电机，当不考虑电枢反应，且认为励磁磁通ϕ、R 和R 都能保持为常数时可认为其特性是线性的。
直流电机调速方案及优缺点
直流电机调速方案及优缺点随着电力电子技术的不断发展，各种类型的电机调速技术也随之涌现。
直流电机作为一种调速性能良好、可靠性高的电机，被广泛应用于各种场合。
本文将介绍直流电机调速方案及优缺点。
直流电机调速方案1. 磁场调速简介：通过改变电枢和磁极之间的磁链路长度来控制电机转速，达到调速的目的。
特点：转速范围小，调速精度低，效率低。
应用场合：主要用于低功率、稳速运转的场合，如电风扇、电子琴等。
2. 电枢调速简介：通过控制电枢电流来改变电机转矩和转速，实现调速。
特点：调速范围和精度较高，但在高速运转时容易产生热现象，需要进行制冷。
应用场合：主要用于中低功率、大负载或变负载的场合，如船舶、轨道交通等。
3. 异步转子调速简介：将异步电动机的转子上接入直流电源，使电机产生转子电枢，通过改变电压来控制电机转矩和转速。
特点：调速范围大，对负载变化适应性强，但效率低，容易产生谐波污染。
应用场合：主要用于中低功率、变负载场合，如纺织机、风机等。
4. DC-AC变频调速简介：将直流电源通过变频器转换为交流电源供给异步电机，控制交流电源的频率和电压实现调速。
特点：调速范围广，控制精度高，效率较高，但安装和维护成本较高。
应用场合：主要用于中大功率、变负载场合，如水泵、冷却塔等。
直流电机调速方案的优缺点优点1.调速性能好：直流电机调速范围大，控制精度高，可靠性也很高。
2.反应快速：直流电机仅需几毫秒即可实现调速。
3.负载适应性强：直流电机在负载变化较大的情况下依然具有较好的调速性能。
缺点1.执行机构较复杂：直流电机调速需要较为复杂的执行机构，包括传感器、控制电路等，系统成本较高。
2.维修成本较高：直流电机的维修难度大，需要专业人员维修，维修费用也较高。
3.电机效率不高：直流电机的换向机构会产生一定的电流损耗，使得电机效率不如异步电机。
在实际应用中，应根据场合的要求和电机的负载特性选择适当的直流电机调速方案。
同时，应该也需要考虑成本、维修难度等因素，综合分析选取最合适的直流电机调速方案。
直流测速发电机在自动控制系统中主要起什么作用
直流测速发电机在自动控制系统中主要起什么作用直流测速发电机广泛应用于各种自动控制系统中，其主要作用是实时测量和反馈系统中的转速信息。
通过准确获取转速数据，直流测速发电机能够对自动控制系统进行精准的调节和控制，确保系统的稳定运行和高效性能。
本文将从控制系统的角度详细探讨直流测速发电机在自动控制系统中的作用。
一、转速控制直流测速发电机作为转速传感器，可以通过测量输出的电压信号转化成转速数据，反馈给自动控制系统。
在转速控制系统中，直流测速发电机起到了重要的作用。
通过与控制系统的连接，直流测速发电机可以提供准确的转速信息，帮助控制系统实时监测和控制转速。
控制系统可以通过对直流测速发电机的信号进行分析和比较，调节相关参数，确保设备按照预定转速运行。
二、位置控制除了转速控制，直流测速发电机还可以用于位置控制。
在这种情况下，直流测速发电机可以作为位置传感器来使用。
通过测量输出的位置信号，控制系统可以准确地判断和控制执行机构的位置。
通过与其他控制元件的配合，如电机驱动器等，系统可以实现精准的位置调节和控制。
三、闭环反馈直流测速发电机在自动控制系统中的另一个重要作用是提供闭环反馈。
在自动控制系统中，闭环反馈是实现精确控制的关键之一。
直流测速发电机作为转速传感器，通过实时监测系统的转速，并将数据反馈给控制器，控制器根据这些数据进行实时调节。
通过不断比较实际转速与目标转速，系统可以快速响应，及时调整控制参数，保持系统的稳定性和高效性。
四、故障诊断直流测速发电机还可以用于故障诊断。
在自动控制系统中，故障的发生会导致系统运行的异常或失控。
通过监测直流测速发电机的输出信号，控制系统可以检测出异常值或故障信号，并及时采取措施，以避免进一步的故障。
直流测速发电机的故障诊断功能可以帮助控制系统实现故障的自动排除和修复，提高系统的可靠性和稳定运行时间。
总结来说，直流测速发电机在自动控制系统中主要起到转速测量、位置控制、闭环反馈和故障诊断等重要作用。
第一篇直流电机一.直流电机(DCMachines)概述
第一篇 直流电机一. 直流电机(DC Machines)概述直流电机是电机的主要类型之一。
直流电机可作为发电机使用，也可作为电动机使用。
用作发电机可以获得直流电源，用作电动机，由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，得到广泛使用。
直流电机的用途:作电源用:发电机；作动力用:电动机；信号的传递:测速发电机,伺服电机作电源用:直流发电机将机械能转化为直流电能作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能信号传递:直流测速发电机将机械信号转换为电信号信号传递-直流伺服电动机将控制电信号转换为机械信号二. 直流电机的优缺点1.直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的影响小。
2.直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。
3.直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。
4.由于存在换向器，其制造复杂，成本较高。
第1章 直流电机的工作原理和结构1-1 直流电机工作原理一、原理图(物理模型图)磁极对N、S不动, 线圈（绕组）abcd 旋转, 换向片1、2旋转, 电刷及出线A、B不动二、直流发电机原理（机械能--->直流电能）( Principles of DC Generator)1.原动机拖动电枢以转速n(r/min)旋转；2.电机内部有磁场存在；或定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流(称为励磁电流I f)时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁场） (magnetic field, field pole)3.电枢线圈的导体中将产生感应电势 e = B l v ，但导体电势为交流电，而经过换向器与电刷的作用可以引出直流电势E AB，以便输出直流电能。
（看原理图1，看原理图2）(commutator and brush)1.问题1-1：直流电机电枢单个导体中感应电势的性质？2.问题1-2：直流电机通过电刷引出的感应电势的性质？3.看直流发电机原理动画4.问题1-3：直流发电机如何得到幅值较为恒定的直流电势？5.为了得到稳定的直流电势，直流电机的电枢圆周上一般有多个线圈分布在不同的位置，并通过多个换向片联接成电枢绕组。
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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
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。
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。
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。
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。
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。
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
图5-6 换向元件中的电动势方向
2 ea n 2，因此 K n 2。 分析表明 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
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。
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
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
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