直流测速发电机测速误差分析及减小误差的方法研究
一种新型直流电机测速方案研究与分析
一种新型直流电机测速方案研究与分析1. 引言1.1 背景介绍随着现代电子技术的发展，一些新型的测速方案逐渐被提出并得到应用。
这些新型方案往往基于先进的传感器技术、数字信号处理技术和控制算法，能够实现对直流电机转速的高精度、快速测量。
开展新型直流电机测速方案的研究不仅有助于提高电机系统的性能和效率，还有助于推动相关领域的技术创新和发展。
本文将针对新型直流电机测速方案展开研究与分析，旨在探讨其设计原理、实验验证、性能分析以及优势与局限性。
通过对比传统测速方案，总结出新型方案的优势和不足之处，为进一步完善和推广该方案提供参考和指导。
【2000字】1.2 研究目的研究目的是为了探讨一种新型直流电机测速方案，提高直流电机测速精度和稳定性，解决传统测速方案存在的问题。
通过对新型方案的设计与实验验证，分析其性能表现，明确其优势和局限性，为直流电机测速技术的进一步发展提供理论与实践基础。
通过本研究，可以为直流电机在工业生产中的准确控制和运行提供更加可靠的技术支持，推动直流电机测速领域的技术进步和应用推广。
通过深入研究新型直流电机测速方案，可以为相关行业提供参考和指导，促进直流电机技术的不断创新与发展，从而更好地满足社会和经济的需求。
1.3 研究意义直流电机在工业生产中广泛应用，而测速是直流电机控制的基础工作。
研究新型的直流电机测速方案具有重要的意义。
通过研究开发新型测速方案，可以提高直流电机的控制精度和稳定性，进一步提高生产效率。
新型测速方案的应用可以减少直流电机系统的能耗，降低生产成本，对节能减排具有积极的影响。
随着工业智能化的发展，新型测速方案可以为直流电机的智能化控制提供技术支持，推动工业生产向智能化、自动化方向发展。
研究新型直流电机测速方案具有重要的理论和实际意义，对提高工业生产效率、降低能耗、推动工业智能化发展等方面具有积极的作用。
2. 正文2.1 直流电机测速方案的现状分析在直流电机测速方案的现状分析中，我们需要关注当前直流电机测速方案的主要方法和技术。
一种新型直流电机测速方案研究与分析
一种新型直流电机测速方案研究与分析随着科技的发展和应用场景的不断拓展，直流电机在工业自动化、家电、电动汽车等领域中得到广泛应用。
直流电机的速度测量对于控制系统的稳定性和精度至关重要，因此研究一种新型直流电机测速方案具有重要意义。
常见的直流电机测速方案有编码器法、反电动势法、霍尔传感器法等。
编码器法是通过安装在电机轴上的光电编码器或磁编码器来直接测量电机输出轴的转速。
这种方法精度高，但成本较高，不适用于一些成本敏感的应用场景。
反电动势法是通过测量电机转子产生的反电动势来间接得到电机的转速。
这种方法成本较低，但在低速和无负载情况下测速精度较低。
霍尔传感器法是通过安装在电机定子上的霍尔传感器来感应电机转子的磁场变化，从而得到转速信息。
这种方法成本适中，但精度一般较低。
针对上述传统的直流电机测速方案存在的问题，本研究提出了一种新型的直流电机测速方案。
该方案采用了一种基于深度学习的视觉测速方法。
具体来说，方案需要在电机输出轴上安装一个固定的标志物，并通过摄像头实时捕捉标志物的位置信息。
然后，利用深度学习算法对图像进行处理和分析，得到电机转速信息。
相比于传统的直流电机测速方案，本方案具有以下优势：1. 降低成本：本方案不需要额外安装编码器、传感器等元件，只需使用摄像头进行图像捕捉即可，因此可以大幅度降低测速系统的成本。
2. 提高测速精度：采用深度学习算法对图像进行处理和分析，可以提高测速的精度和准确性。
3. 适用于复杂场景：传统的测速方案在受到噪声、震动等干扰时容易产生测量误差，而本方案可以通过深度学习算法对图像进行复杂的处理和分析，适用于更加复杂的工作环境。
4. 实时性强：本方案采用实时捕捉图像和深度学习算法处理的方式，可以实现对电机转速的实时监测和测量。
通过研究与分析了一种新型直流电机测速方案，本研究提出的基于深度学习的视觉测速方法具有成本低、精度高、适用于复杂场景和实时性强等优势，可以为直流电机的测速提供一种新的解决方案，具有重要的研究意义和应用价值。
一种新型直流电机测速方案研究与分析
一种新型直流电机测速方案研究与分析直流电机是一种非常常见的电动机，广泛应用于工业生产和日常生活中的各种设备中。
测速是对电机运行状态实时监测的一种重要手段，可以帮助用户判断电机运行是否正常，并采取相应的措施进行调整和维护。
研究和分析一种新型直流电机测速方案具有重要的意义。
传统的直流电机测速方案主要是采用编码器和霍尔传感器等硬件设备来实现。
这种方式虽然准确可靠，但安装和调试过程比较复杂，成本较高。
而且，由于硬件设备与电机之间存在一定的距离，信号传输的延迟和干扰也会对测速结果产生一定的影响。
针对以上问题，研究人员提出了一种新型直流电机测速方案，主要基于电机自身的特点和电流信号的变化来实现。
具体步骤如下：通过对电机的结构和工作原理进行分析，确定电机的转速与电流之间存在一定的关系。
即在电机转速变化的电流信号的波形和幅值也会发生相应的变化。
然后，设计一个合适的电流传感器，用于检测电机的工作电流，并将检测到的电流信号输入到测速系统中。
传感器可以是基于霍尔效应的传感器，也可以是基于磁阻或电感的传感器。
传感器的选择应考虑到成本、精度和可靠性等因素。
接下来，通过对电流信号进行数据处理和分析，提取出与电机转速相关的特征参数。
可以采用数字信号处理技术，如滤波、频谱分析和相关分析等方法，对电流信号进行处理。
通过与实际的转速数据进行对比和验证，确定特征参数的准确性和可靠性。
建立一个数学模型，将电机转速与特征参数之间的关系进行建模和预测。
可以采用回归分析、神经网络或遗传算法等方法，对测速方案进行建模。
通过模型的训练和测试，可以得到一个准确可靠的测速方案。
一种新型直流电机测速方案的研究与分析，主要是通过对电机自身特点和电流信号的变化进行分析和处理，实现对电机转速的测量和监测。
该方案具有简化安装和调试过程、降低成本和提高准确性等优点，将在直流电机控制和监测领域得到广泛应用。
直流测速发电机原理检修
直流测速发电机维修原理--------------------------------------------------------------------------------一、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。
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、直流测速发电机的误差分析：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。
电机测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。
在自动控制系统中作为检电机测速度的元件，以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度；在解算装置中可作为微分、积分元件，也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。
测速发电机
直流伺服电动机 控制对象（火炮）
直流测速发电机
图7.3.4 模拟式随动系统原理图
教学重点： 教学难点：
小结
1 掌握直流测速发电机的输出特性及减小误差方法 2 掌握交流异步测速发电机的工作原理 3 掌握交流异步测速发电机的输出特性及误差
异步测速发电机的输出特性为什么是线性的？
作 业：
P338：7.10
减小剩余电压误差的方法：选择高质量的各方向 特性一致的磁性材料，在机加工和发电机的应用 测速发电机在自动控制系统和计算装置中通常作 为测 速元件、校正元件、解算元件等。
直流测速发电机在模拟式随动系统中的应用，如图7.3.4。
手轮
自整角机
放大器
图7.3.2 异步测速发电机工作原理
1、n=0电机不转 输出电压 U2=0
2、n 0 电机旋转
切割电动势大小:
Er Crd n
q Frq Fr Er n
切割电动势 计算公式
E2 q n
即：输出绕组的感应电动势的幅值正 比于电机的转速。
二、异步测速发电机的输出特性
U2 理想输出 特性
态
⑷ 纹波的影响。电机结构和加工误差引起，加入滤波电路
7.3.2 交流异步测速发电机
分为同步测速发电机和异步测速发电机两种，其中异步测速发电机应用 广泛，其又分为笼型和空心杯型两种。空心杯型测速发电机测量精度高、 转动惯量小，性能稳定，适于快速系统，应用比较广泛。
一、空心杯转子异步测速 发电机的工作原理
U2
Ea 1 Ra
Cn
RL
n
图7.3.1 不同负载电阻时的输出特性
二、直流测速发电机的误差及减少误差的方法
1. 直流测速发电机的误差 ⑴ 电枢反应的影响； ⑵ 电刷接触电阻的影响； ⑶ 温度的影响； ⑷ 纹波的影响。
直流测速发电机
二、自动控制系统对测速发电机的要求：
1.输出电压与转速的关系曲线（即输出特性）应为线形。
2.输出特性的斜率要到大。
3.温度变化对输出特性的影响要小。
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。
三、输出特性
触发电路 单结晶体管触发电路的电源是由V1、VD3、R4与变压器TC的6、7绕组组成。TC的6、7端输出3V交流电压，当为负半周期时，V1截止，V1集射极间电压为16V，如图a所示；当7．6端输出为正半周期时，经VD3整流后加到V1的集射极上使V饱1和导通，Vcel=0，放大器与触发电路不能工作，如图b所示。
第1章 直流测速发电机
本 章 要 求：
熟练掌握直流测速发电机的工作原理。
了解直流测速发电机的结构和型式。
熟练掌握直流测速发电机的输出特性。
熟练掌握直流测速发电机的应用。
搞清直流测速发电机的误差及其减小方法。
搞清直流测速发电机的性能指标。
1.1 直流测速发电机的原理和结构
一、直流测速发电机的结构
选用直流测速发电机时，应根据其在系统中的功用而提出不同的技术要求。当作为解算元件或用于恒速控制时，应着重考虑其线性度和纹波电压，而对输出斜率的要求则是第二位的；当作为校正元件时，应着重考虑其输出斜率，而对其其线性度和纹波电压的要求并不是很严格的。
3、技术数据
2、直流测速发电机的接线
电磁式直流测速发电机在使用前必须区别清楚电枢绕组端头和激磁绕组端头，切勿搞错。
（1）在励磁回路中串联一个阻值比励磁 绕组电阻大几倍的附加电阻来稳流。
具体方法：
2）温度系数为负；
热敏网络参数选择方法： 1）作出励磁绕组电阻随温度变化的曲线； 2）作并联网络电阻随温度变化的曲线。
探究电测仪表的测量误差及其减小方法
探究电测仪表的测量误差及其减小方法摘要：随着社会的不断发展，人们越来越重视电力能源的应用，电力能源成为人们生活当中不可或缺的一部分。
电力能源有其独特的优势，清洁环保、安全便捷，让电能受到消费者的青睐。
本文笔者参考相关文献，结合自身所学知识，研究了电测仪表检测误差形成的原因，并探讨了减小这一误差的方法，以期为相关研究提供参考。
关键词：减少方法；测量误差；电测仪表在实际工作当中，为了让现有的电气设备更加安全性，常常会有相关工作人员用电测仪表来检测设备的运行状况，分析电力误差，进而判断设备运行的安全性[1]。
所以，这就要求电力设备检测人员人员具有一定的检测技术，能够熟练使用电测仪表，找出这一测量设备测量误差形成的原因，采取适当的方式，有效的提高电测仪表的测量精度，减小测量误差，进而增强电力系统的安全性。
1误差形成的原因在电测仪表检测过程中，引起误差的原因有很多，主要有系统原因、检测仪表自身原因、检测方法不当、操作人员技能水平不过关、外部环境原因等，其中，外部环境包括温湿度带来的误差、电磁场与工频电源带来的误差，具体分析如下： 1.1系统误差系统误差是指外部条件一定的情况下，运用电测仪表反复测验某一电气设备的运行状态及相关数据，计算出检测平均值，再将他与真值进行比较，他们之间的差异就是系统误差[2]。
在电测仪表检测当中，大部分都存在系统误差，系统误差具有一定的规律性，这一规律通常表现为，对设备检测的结果偏差一定，偏离方向相同。
大多数情况下都是存在系统误差的，这就意味着检测时，不能通过增加检测次数来降低误差，只能分析检测结果，寻找其规律，进而采取一定的措施来规避系统误差，降低系统误差对检测结果的影响。
1.2检测人员技能操作方式引起的误差这一误差的形成，主要是检测人员在操作过程当中因操作技术、操作习惯等引起的误差。
在电测仪表检测过程中，操作人员的技能水平不够高、操作经验缺乏、工作态度不积极等，都会让检测人员产生误差，如果检测人员具有丰富的作业经验，操作技能娴熟，工作积极认真，科学的制定检查流程，明确检测过程中可能出现操作误差的环节，并采取适当的方式加以避免，这样的检测结果操作人员误差小，接近真值，精度高，提高了检测结果的真实性。
探索电测仪表的测量误差及其减小方法
探索电测仪表的测量误差及其减小方法发布时间：2021-08-20T16:16:48.307Z 来源：《当代电力文化》2021年11期作者：张超[导读] 由于受到人的主观判断以及测量仪器精度等方面因素影响张超国网青海省电力公司西宁供电公司青海西宁 810000摘要：由于受到人的主观判断以及测量仪器精度等方面因素影响，电测仪表在使用过程中可能存在测量误差的状况。
为有效做好误差控制，保证结果可靠性以及精准度，需要通过对仪表测量误差产生原因的分析，对误差减小方式方法展开研究，以便通过有效手段剔除或减小误差，保证测量结果质量。
关键词：输入信号；检测方法；测量误差；电测仪表；环境影响电测仪表是重要的测量设备，能够为相关工作开展提供精准数据方面支持，是保证工作开展精准性以及有效性的重要辅助设备。
但因为受到测量条件以及其他方面因素干扰，在具体进行电测仪表应用时，会出现测量误差。
虽然测量误差不可避免，但是可以通过对有效手段的运用，将误差控制在合理范围之内。
所以需要做好内部误差源的分析，以便制定出针对性较强的误差修正方案。
1.电侧仪表测量误差产生原因1.1输入信号仪表输入级别和放大器有着密切关联，在数字电表输入端，需要接入被测对象。
在进行测量时会通过一定量的零电流，影响测量结果。
产生这一问题的主要原因，是因为电流具有恒流源特性，不会因为被测对象内阻而发生相应改变，输入信号相对较小，各项数据也会变得更加突出，所以需要做好输入信号选择，以便有效降低电流所造成的干扰。
1.2人员操作人员操作失误会受到主观原因的影响，个人操作能力不足以及操作过程不规范等方面的状况，均可能会造成测量误差。
如果人员操作经验丰富，操作过程可以严格按照相关规定要求进行，在检测时出现问题，能够第一时间做出正确反应，便能够有效保证测量结果的精确性。
但如果人员操作不当，测量经验有限，没有按照预先程序科学展开操作，便会出现测量结果误差较大的状况，需要做好人员操作能力以及操作态度训练。
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直流测速发电机测速误差分析及减小误差的方法研究[摘要]直流测速发电机的输出特性Ua=f(n)不是严格地呈线性特性，实际特
性与要求的线性特性之间存在误差。
阐述了引起误差的各种原因，并提出了减少误差的方法。
[关键词]直流测速发电机误差分析减少误差
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。
一、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）；
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；
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。
二、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。
（一）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。
反之，当温度下降时，输出电压就升高。
为了减少温度变化对输出特性的影响，采取的措施一为将测速发电机的磁路设计得比较饱和。
因为磁路饱和后，励磁电流变化所引起的磁通的变化较小。
措施二为在励磁回路中串联一个阻值比励磁绕组电阻大几倍的附加电阻来稳流；附
加电阻（丝）可以用温度系数较低的合金材料制成，如锰镍铜合金或铜镍合金。
尽管温度升高将引起励磁绕组电阻增大，但整个励磁回路的总电阻增加不多。
对于温度变化所引起的误差要求比较严格的场合，可采用在励磁回路中串联负温度系数的热敏电阻并联网络。
（二）电枢反应影响电机空载时,只有励磁绕组产生的主磁场。
电机负载时，电枢绕组中流过电流也要产生磁场，称为电枢磁场。
所以，负载运行时，电机中的磁场是主磁场和电枢磁场的合成。
当励磁电流流过励磁绕组时，主磁通便由N 极出来，经过空气隙及电枢，进入S极，然后分别从两边的磁轭回到N极，形成闭合回路。
在极中心下面主磁通密度最大，靠近极尖处逐渐减小，在极靴范围以外则减小很快，在几何中心线上则等于零。
而电枢导体的电流方向总是以电刷为其分界线，即电刷两侧导体中的电流大小相等，方向相反。
不论转子转到哪个位置，电枢导体电流在空间的分布情况始终不变。
亦即电枢磁场在空间是固定不动的恒定磁场。
（三）延迟换向去磁影响。
直流电机中，电枢绕组元件的电流方向以电刷为其分界线。
电机旋转，当电枢绕组元件从一条支路经过电刷进入另一条支路时，其电流反向，由+ia变成-ia。
在理想换向情况下，当换向元件的两个有效边处于几何中性线位置时，其电流应该为零。
但实际上在直流测速发电机中并非如此。
虽然此时元件只切割主磁通产生的电势为零，但仍然有电势存在，使电流过零时刻延迟，出现延迟换向去磁。
（四）纹波影响。
根据Ea=CeФn,当Ф、n为定值时,电刷两端应输出不随时间变化的稳定的直流电势。
然而，实际的电机并非如此，其输出电势总带有微弱的脉动，通常把这种脉动称为纹波。
纹波主要是由于电机本身的固有结构及加工误差所引起的。
由于电枢槽数及电枢元件数有限，在输出电势中将引起脉动。
纹波电压的存在对于测速机用于阻尼或速度控制都很不利，实用的测速机在结构和设计上都采取了一定的措施来减小纹波幅值。
措施一，增加每条支路中的串联元件数可以减小纹波，但是由于工艺所限，电机槽数、元件数及换向片数不可能无限增加，因此纹波的产生不可避免；措施二，采用无槽电枢工艺（电枢的制造是将敷设在光滑电枢铁心表面的绕组，用环氧树脂固化成型并与铁心粘结在一起），就可以大大减小因齿槽效应而引起的输出电压纹波幅值，与有槽电枢相比，输出电压纹波幅值可以减小五倍以上。
（五）电刷接触压降影响为了减小电刷接触压降的影响，缩小不灵敏区，在直流测速发电机中，常常采用接触压降较小的银-石墨电刷。
在高精度的直流测速发电机中还采用铜电刷，并在它与换向器接触的表面镀上银层，使换向器不易磨损。
电刷和换向器的接触情况还与化学、机械等因素有关，它们引起电刷与换向器滑动接触的不稳定性，以致使电枢电流含有高频尖脉冲。
为了减少这种无线电频率的噪声对邻近设备和通讯电缆的干扰，常常在测速机的输出端连接滤波电
路。
三、结束语
在理想条件下,输出特性为一条直线。
而实际的特性与直线有偏差。
电枢反应和延迟换向的去磁效应使线性误差随着转速的增高或负载电阻的减小而增大。
因此，在使用时必须注意电机转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不可小于给定值。
纹波电压、电刷和换向器接触压降的变化造成了输出特性的不稳定，因而降低了测速发电机的精度。
测速机的输出特性对于温度的变化是比较敏感的。
凡是温度变化较大，或是对变温输出误差要求严格的场合，还需对测速机进行温度补偿。
通过以上措施，就可以大大提高直流测速发电机的精确度和灵敏度，使其可靠性更好。
直流测速发电机的发展趋势是：提高灵敏度和线性度，减少纹波电压和变温所引起的误差，减轻重量，缩小体积，增加可靠性，发展新品种。
1．发展高灵敏度测速发电机；
2．改进电刷与换向器的接触装置，发展无刷直流测速发电机；
3．发展永磁式无槽电枢、杯形电枢、印制绕组电枢测速发电机。
参考文献：
[1]姜孝定，电机原理及应用---北京:机械工业出版社,1980.6
[2]李宗坊，微电机及其应用---西南交通大学出版社,1986.12
[3]陈隆昌，控制电机---西安:西安电子科技大学出版社,2000.5。