直流测速发电机-精选文档
直流测速发电机
图 2 - 6 描绘了电刷A、 B之间输出电势随时间变
化的曲线。 图中曲线 1 和 2表示相邻两个元件的电势， 因为元件空间位置夹角90°， 则元件电势时间相位差 90°。 电刷电势是支路中两个元件电势曲线之合成， 即曲线 3。 与图 2 - 2(b)比较可见， 此时输出电势平均 值变大， 脉冲相对来说变小。 可以推论， 如果电枢表 面槽数增多， 元件数增多， 则电刷间串联的元件数增 多， 输出电势的平均值将更大， 脉动更小， 就得到大 小和方向都不变的直流电势。
定子由定子铁心、 励磁绕组、 机壳、 端盖和电刷装置
等组成。 转子由电枢铁心、 电枢绕组、 换向器、 轴 等组成。 一般小型电机的轴是通过轴承支撑在端盖上
的。 直流电机的基本结构示意图如图 2 - 8 所示。
第2章 直流测速发电机
图 2 - 8 直流电机结构简图
第2章 直流测速发电机
电机主要零部件的基本结构和作用如下：
第2章 直流测速发电机
当励磁电流流过励磁绕组时， 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。 在直流电机中， 磁极和 电枢之间的气隙是不均匀的， 在极中心部分最小， 在 极尖处较大， 因此， 电枢表面各点的磁通密度也不同。 在极中心下面磁通密度最大， 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。 若不考虑电枢表面齿槽的影响， 在一个磁极下面， 电枢表面各点磁通密度的分布情况如图 2 - 14 所示。
第2章 直流测速发电机
2.2 直流电势的关系式
在讨论直流发电机工作原理时曾经指出， 当电刷 A、 B通过换向片与几何中心线上的导体相连接时， 电刷A、 B就把处于一个磁极下元件的电势串联起来， 因此电刷间的电势应该等于正负电刷所连接的导体的 电势之和， 即
4.1直流测速电动机
任务一 认识速度传感器
一、测速发电机传感器的要求
测速发电机(tachogenerator)是一种检测机械转速的电磁装置。就是
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Ua=Kn。
如图4-1所示。
目录
任务一 认识速度传感器
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。
磁通反向， 因此合成磁场的磁通密度在半个极下是加强了， 在另外半个极
下是削弱了， 如图 (c)所示。 由于电枢磁场的存在， 气隙中的磁场发生畸变
， 这种现象称为电枢反应。
目录
•
如果电机的磁路不饱和(即磁路为线性)， 磁场的合成就可以应用叠加
原理。 例如， N极右半个极下的合成磁通等于 1/2 主磁通与 1/2 电枢磁通之
•
4）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，
并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。
• 转子部分：
•
转子称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等
。
•
1）电枢铁心：电机主磁路的一部分，用来嵌
• 放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中
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磁场， 图 c是主磁场和电枢磁场的合成磁场。
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直流电机磁场
目录
•
磁场的分布在电机学中已作了分析，磁场的分布如图 (a)所示。电枢
电流所产生的磁场如图 (b)所示。由图 (b)可以看出， 在每个主磁极下面，
电枢磁场的磁通在半个极下由电枢指向磁极， 在另外半个极下则由磁极指
直流测速发电机的优缺点
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
ZYS.ZCFY永磁直流测速发电机
ZYS,ZCFY永磁式直流测速发电机概述:ZYS,ZCFY系列测速发电机系永磁式直流发电机，用以测量旋转体的转速，亦可作速度讯号的传送器，在自动控制系统及计算解答装置中作为测量元件只用。
本系列测速发电机在负载电阻为恒定值的情况下，其输出电压是转速的线性函数，正反方向的输出特性是对称的。
使用条件1.海拔不超过1000米。
2.环境温度；-25℃-60℃.3.相对湿度；在25℃时达95%。
4.电机周期性横倾22.5°，持续横倾15°，持续纵倾10°（对船用电机）。
技术数据型号额定电压V 额定电流mA额定功率w额定转速r/min负载电阻Ω重量≤kgZYS231/110-19 110 210 23.1 0-1900 500 7.5 ZYS132/110-19 110 120 13.2 0-1900 920 7.5 ZYS44/55-19 55 80 4.4 0-1900 700 7.5 ZYS44/55-30 55 80 4.4 0-3000 700 7.5 ZYS231/110-30 110 210 23.1 0-3000 500 7.5 ZYS231/110-36 110 210 23.1 0-3600 500 7.5 ZYSH231/110-19 110 210 23.1 0-1900 500 13 ZYSH132/110-19 110 120 13.2 0-1900 920 13 ZYSH44/55-19 55 80 4.4 0-1900 700 13 ZCFY-12 55 80 4.4 0-1900 688 3 ZCFY-12TH 55 80 4.4 0-1900 688 6 ZCFY-12-4 110 182 20 0-4000 3 ZCFY-12-4TH 110 182 20 0-4000 6 ZYS230/230-36 230 100 23 0-3600 2300 7.5。
直流测速发电机工作特性测试报告 word
172.10
184.40
电压U/v
14.80
17.00
19.40
22.20
24.80
26.60
数据处理：
866.30 144.38 124.8 20.8 3123.27 3003.17 21678.71 20846.55
0.14 -0.04回归方程：
2、 RL=3600 时，电压与转速关系
直流电动机（一台）
直流测速发电机（一台）
电机及自动控制实验装置（一台）
测速器（一台）
导线若干
三、实验电路图：
实验电路图
四、实验步骤
1、严格按照实验电路图连接电路。
2、将电动机的保护电阻（可调电阻）调到适当的值，打开电源，检查电路是否正常工作。
3、调节电阻使 ，改变电压的值，观察转速的变化，并记下电压和对应的转速的值。
0.03 15.42回归方程：
六、误差分析
实际上直流测速发电机的输出特性U a = f (n)并不是严格的线性特性，而与线性特性之间存在有误差。下面讨论产生误差的原因：
（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着，输出特性斜率减小越明显，输出特性直线变为曲线。
3600
转速n(r/min)
97.20
111.70
125.60
147.80
166.70
173.50
电压U/v
13.80
16.00
18.20
21.30
23.50
24.60
数据处理：
822.50 137.08 117.40 19.57 2791.36 2682.26 19572.68 18791.84
第2章直流测速发电机
②作出并联网络电阻
随温度变化的曲线
2.4.2 电枢反应影响
空载时励磁绕组产生 电枢绕组中流过电流 的主磁场 产生的电枢磁场 主磁场和电枢磁场 的合成
直流电机磁场
电枢反应（合成磁场中的气隙内磁 场发生畸变的现象）
电机磁路不饱和
合成磁通=1/2主磁通+ ½电枢磁通
合成磁通=1/2主磁通- ½电枢磁通
第2章 直流测速发电机
直流测速发电机的应用
在自动控制系统中用于测量或自动调节电动机转速
在随动系统中用来产生电压信号以提高系统的稳定性和精度
在计算解答装置中作为微分和积分元件
在各种机械中代替测速计直接测量转速
直流测速发电机输出特性
自动控制系统对直流测速发电机的要求 (1) 输出电压与转速的关系曲线(称为输出特性)应为线性；
Ua
Ce n R 1 a RL
2.4.3 延迟换向去磁
电机旋转过程中， 电枢绕组元件的电流在电刷处需要换向， 即从一条支路进入另一条支路， 电流 由+ia变成- ia 。 换向元 件从开始换向到换向终了所经历的时间为换向周期。
元件的换向过程
2.4.3 延迟换向去磁
在元件经过电刷而被电刷短路的过程中， 它的电流既不是 +ia也不是-ia， 而是处于由+ia变到-ia的过渡过程。
6. 具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机
结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图； (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图； (3) 若电枢沿顺时针方向旋转， 试在上两图中标出
感应电势方向和电刷极性；
(4) 如果电刷不是位于磁极轴线上， 例如顺时针方 向移动一个换向片的距离， 会出现什么问题?
第2章 直流测速发电机
If
R toC Rt
Nf Rf Lf
Uf
热敏电阻应具有负 的温度系数， 的温度系数，当温 度增加时， 度增加时，并联网 络电阻的减小补偿 了励磁绕组电阻R 了励磁绕组电阻 f 的增加，励磁回路 的增加， 总电阻基本不变。 总电阻基本不变。
16
第2章 直流测速发电机
(2)励磁回路串联较大的附加电阻 励磁回路串联较大的附加电阻R 励磁回路串联较大的附加电阻 If Uf Uf R >>Rf → If = ≈ R+Rf R Uf 当温度增加时,励磁回路总 当温度增加时 励磁回路总 变化甚微； 电阻(R+Rf)变化甚微； 电阻 变化甚微 R用温度系数很小的锰镍 用温度系数很小的锰镍 或镍铜合金制成。 或镍铜合金制成。 (3) 将磁路设计得比较饱和 H∝If ，电流变化较大时 ∝ 电流变化较大时, 磁通变化很小。 磁通变化很小。 o
n过高 ⇒ Ua大 ⇒ Ia大 过高 ② n一定 一定 RL过小 ⇒ Ia大 三、解决办法 和最小负载电阻值R 限制最高转速 nmax 和最小负载电阻值 Lmin。
2011-12-23
10
第2章 直流测速发电机
二、换向的电磁理论 1. 换向元件中的电动势： 换向元件中的电动势： 电抗电势e 电抗电势 L： 在换向周期 Tk内，换向元件电 流要从(+i 变到 变到(-i 所以， 流要从 a)变到 a)，所以，换 向元件内有自感电动势: 向元件内有自感电动势: S 2Ia dia eL = −L = −L Tk dt 根据楞次定律自感电动势的方向与换向前电流方 向相同，即总是阻碍换向的。 向相同，即总是阻碍换向的。
2011-12-23
Φk 对主磁通起去磁作用。 对主磁通起去磁作用。
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机的工作原理
1. 引言
直流测速发电机是一种能将机械能转换为直流电能的装置。
它
在测速领域起着重要的作用，可以用于测量机械转速或流速等参数。
本文将探讨直流测速发电机的工作原理。
2. 基本构造
直流测速发电机由以下几部分构成：导体线圈、磁场、转子、
电刷和电路等。
导体线圈固定在转子上，转子与磁场之间存在相对
运动，导致导体线圈中产生感应电动势。
3. 工作原理
当转子与磁场之间存在相对运动时，导体线圈中会产生感应电
动势。
这是基于法拉第电磁感应定律的原理，即当导体线圈与磁场
之间相对运动时，会产生感应电流。
直流测速发电机的工作原理可
以简单概括为以下几个步骤：
3.1 磁场产生
在直流测速发电机中，磁场可以由永磁体或电磁体产生。
当电流通过线圈时，线圈中产生的磁场与永磁体或电磁体的磁场相互作用，形成一个稳定的磁场。
3.2 相对运动
直流测速发电机中的转子与磁场之间必须存在相对运动，这样才能产生感应电动势。
转子可以通过机械装置实现相对运动，例如风力发电机中的风车叶片转动，或水力发电机中的水轮转动。
3.3 感应电动势产生
由于转子与磁场之间存在相对运动，导体线圈中会产生感应电动势。
这个电动势的大小取决于导体线圈的长度、磁场的强度以及相对运动的速度等因素。
感应电动势的方向根据楞次定律确定，它的方向与转子与磁场之间的相对运动方向有关。
3.4 输出电能
直流测速发电机的最终目的是将机械能转换为电能，输出到外部电路中进行使用。
为了实现这一点，直流测速发电机通常配备了。
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机的工作原理直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的设备，具有广泛的应用。
其工作原理是基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力的作用机制。
直流测速发电机的转子是由永磁体和电枢组成的。
当转子以一定的转速旋转时，永磁体和电枢之间就会产生相对运动。
这时，电枢中就会产生感应电动势，其大小和方向与转子旋转的速度和方向相关。
法拉第电磁感应定律指出，当磁通量发生变化时，就会在导体中产生感应电动势。
在直流测速发电机中，永磁体的磁通量是固定的，而电枢旋转时会改变磁通量的大小和方向，进而在电枢中产生感应电动势。
洛伦兹力的作用机制是指当导体在磁场中运动时，就会受到一个与运动方向垂直的力。
在直流测速发电机中，电枢中的电流会产生磁场，与永磁体产生相互作用，导致电枢受到一个与旋转方向垂直的力，这就是洛伦兹力。
这个力的方向和大小与电枢的旋转速度和方向相关。
综合以上三个作用机制，可以得到直流测速发电机的工作原理。
当转子以一定的转速旋转时，永磁体和电枢之间就会产生相对运动，进而在电枢中产生感应电动势。
同时，电枢中的电流会产生磁场，与永磁体产生相互作用，导致电枢受到一个与旋转方向垂直的力。
这些相互作用的效果使得直流测速发电机能够将机械能转化为电能。
需要注意的是，直流测速发电机的输出电压和转速之间存在一定的关系。
当转速增加时，感应电动势的大小也会增加，进而输出电压也会增加。
但是当转速过高时，还会产生一些不利的影响，如电刷磨损、晶闸管发热等，因此需要在设计和使用中进行合理的控制。
直流测速发电机是一种重要的能量转换设备，其工作原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力的作用机制。
通过对其工作原理的研究，可以更好地理解其产生电能的原理，为其应用和优化提供更加科学的依据。
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 。
直流测速发电机
2 直流测速发电机
2.4 输出特性的误差分析
2.4.2 电枢反应
1、电机的磁场
10
n
主磁场0
电枢磁场a
合成磁场
2 直流测速发电机
2.4 输出特性的误差分析
2.4.2 电枢反应
2、电枢反应
限制负载电阻最小值，并保持负载电阻的稳定；
2 直流测速发电机
2.4 输出特性的误差分析
2.4.3 延迟换向去磁 1、换向过程 2、延迟换向
15
3、延迟换向对特性的影响
4、减小误差的措施
2 直流测速发电机
2.4 输出特性的误差分析
2.4.3 延迟换向去磁 1、换向过程
定义：
I IB v n v
式中
K e Ce
2 直流测速发电机
2.4 输出特性的误差分析
2.4.1 温度的影响
3、减少温度影响的方法 2）减小温度对磁场的影响； 基本方法： （1）采用永磁式测速发电机
Uj Ri
/
9
Ra Ia Ea
=f (Ij)
较饱和
//
Ua
非饱和
RL
I
I
Ij
（2）采用励磁电机的方法
29
U a k ( )
有测速电机
d U a k1 ( ) k2 dt
2 直流测速发电机
2.5 在控制系统中的主要应用
2.5.3 在控制系统中作微分或积分解算元件
微分元件：
输出电压——等于其输出转角的微分；
30
d Ua dt
第2章 直流测速发电机.
交流 电流
Φ
电磁转矩 (拖动转矩)
旋转
机械 负载
克 服
反电 做功 动势
2018/12/24
13
第2章 直流测速发电机
直流电动机的特点：
通过电刷间的电流与导体电流的性质不同； 通过电刷电流为直流电流，导体电流为交变电流； 电枢电势与电流反方向，称为反电势。
电磁转矩的方向与电机的转向相同，为驱动转矩。
第2章 直流测速发电机
单叠绕组的展开图
3 6' 4 7' 5 8'
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 N S N S
B1
A1 n
11' 8 10' 7 9' 6
A2
9 12' 10 1' 11 2'
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
第2章 直流测速发电机
如果电枢表面槽数增多，元件数增多，则电刷间 串联的元件数增多，输出电势的平均值将更大，脉 动更小，就得到大小和方向都不变的直流电势。
若电机每极下的导体数大于8，电势脉动幅度已小
于1%，可以认为是恒定直流分量。
直流发电机工作原理表明，直流电机电枢绕组所感
应的电势为交变电势； 由换向器配合电刷的作用把交流电势“换向”成为 直流电势； 上述这种电机称为换向器式直流电机。
2018/12/24 8
第2章 直流测速发电机
若有两个元件，有四个元件边，元件边空间位置 夹角90°，则元件电势时间相位差90°。 电刷电势是支路中两个元件电势曲线之合成， 即 曲线 3。
四个元件边时电刷输出电势的波形
比较可见，此时输出电势平均值变大，脉冲相对来 说变小。 2018/12/24
第03章-测速发电机资料
控制电机第三章测速发电机第一节直流测速发电机第二节交流测速发电机第三节特种测速发电机*第四节测速发电机的选用测速发电机是一种把输入的转速信号转换成输出的电压信号的机电式信号元件，它可以作为测速、校正和解算元件，广泛应用于各种自动控制系统之中。
自动控制系统对测速发电机的性能要求，主要是精度高、灵敏度高、可靠性好，包括以下五个方面：（1）输出电压与转速之间有严格的正比关系。
（2）输出电压的脉动要尽可能小。
（3）温度变化对输出电压的影响要小。
（4）在一定转速时所产生的电动势及电压应尽可能大。
（5）正反转时输出电压应对称。
测速发电机主要可分为直流测速发电机和交流测速发电机。
直流测速发电机具有输出电压斜率大，没有剩余电压及相位误差，温度补偿容易实现等优点；而交流测速发电机的主要优点是不需要电刷和换向器，不产生无线电干扰火花，结构简单，运行可靠，转动惯量小，摩擦阻力小，正、反转电压对称等。
第一节直流测速发电机一、基本结构图3-1 直流测速发电机的基本结构(a)(b)fU 2U 2U永磁式直流测速发电机的优点是省略了励磁电源，结构简单，体积小，效率高；缺点是永磁体的磁性能会受到温度变化和电机振动的影响，长期使用电机性能会逐渐衰减。
另外，高性能的永磁材料是这种测速发电机造价较高的主要因素。
这两种直流测速发电机的转子结构及电枢绕组与小功率直流发电机是完全一样的。
二、工作原理直流测速发电机的工作原理与小功率直流发电机完全相同。
当主磁通Φ一定时，直流发电机电枢绕组的感应电动势为nC E Φe a =（3-1）a a a 2R I E U -=（3-2）电压平衡方程电动势系数设负载电阻为R L ，则，所以L2a R U I =a e 2a aL L11E C U n nR R R R Φβ===++（3-3）输出特性斜率e a L 1/C R R Φβ=+在理想情况下，主磁通Φ、电动势系数C e 、电枢电阻R a 和负载电阻R L 都是常数，即输出特性的斜率β保持不变，因此，直流测速发电机的输出电压与转速成正比，如图3-2所示。
1永磁式直流测速发电机
1永磁式直流测速发电机一、实验任务1 直流测速发电机空载输出特性2 直流测速发电机负载输出特性二、实验原理测速发电机是一种测量转速信号的元件，它将输入的机械转速变换为电压信号输出，且输出电压与转速成正比。
在自动控制系统中用作测量元件和反馈元件，用以测量转速或调节和稳定转速。
测速发电机有交直流两大类，交流测速发电机有异步和同步之分，直流测速发电机根据励磁方式不同，又可分为永磁式和他励磁式之分。
本处使用的是永磁式直流测速发电机。
三、实验方法2、屏上挂件排列顺序D513、按图7-1接线。
图中直流电动机M选用DJ23作他励接法，TG选用导轨上的永磁式直流测速发电机，R f1选用R1上900Ω阻值分压接法，R1选用R2上180Ω阻值，R Z选用MET01上10K/8W功率电阻，并把R1、R Z调至最大，电流表A1、A2选用MET01上对应的仪表，开关S断开。
图7-1 直流测速发电机接线图4、先接通励磁电源，调节电阻R f1使励磁电流达到最大的位置，接通电枢电源，电动机M运行后将R1调至最小。
调节电阻R f1、R1转速达2400r/min，然后逐渐使电机减速（电阻R1调至最大位置以后可降低电枢电源的输出电压来降低转速）。
记录对应的转速和输出电压。
共测取8~9组数据记录于表7-1中。
5、合上开关S，重复上面步骤，记录8-9组数据于表7-2中。
四、实验报告1、作出空载时的U=f(n)曲线。
2、作出负载时的U=f(n)曲线。
三、思考题1、直流测速发电机的误差主要由哪些因素造成？2、在自动控制系统中主要起什么作用？2控制式自整角机一、实验目的1、通过实验测定控制式自整角机的主要技术参数2、掌握控制式自整角机的工作原理和运行特性二、预习要点1、控制式自整角机的工作原理和运行特性2、控制式自整角机的主要技术指标三、实验项目1、测自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f（θ）2、测定比电压Uθ和零位电压U0四、实验方法1、测定控制式自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f（θ）（1）按图7-8接线。
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E asep e p B p lv E asB p lv
Bp为一个磁极的总磁通除以磁极的面积为
电枢表面圆周速度 v D n 60
Bp l
因此，有 ep6 0 D n D / 2p ep2 6 0 p n
电刷间总电势
Ea
s
第2章 直流测速发电机
此外，为使电刷两端电势为最大， 电刷必须与位于几何中性线处的导体 相接触，亦即电刷通过换向片把电势 为零的元件短路 结论：如果电枢表面槽数增多，元件数增多，则电刷间串联的元件数 增多，输出电势的平均值将更大，脉动更小，就得到大小和方向都不 变的直流电势。
第2章 直流测速发电机
当每极磁通Φ 一定时， Ea Ken
结论：电刷两端的感应电势与电机的转速成正比，即电势值能表征转 速的大小。因此直流发电机能够把转逆信号转换成电势信号，从而可 以用来测速。
第2章 直流测速发电机
三、直流测速发电机及其输出特性
1、流测速发电机的型式
按励磁方式划分： 永磁式 电磁式
２、电气性能要求
硕士研究生课程 课程名称：机电伺服驱动技术
主讲教师: 王新华
北京工业大学机电学院
现代控制电机
主要内容
直流测速发电机、直流伺服电动机 变压器、旋转变压器 自整角机 交流异步测速发电机、交流伺服电动机 步进电机 同步电动机、直线电机
第2章 直流测速发电机
物理本质：测量转速的微型直流发电机 能量转换：机械能转换成电能，输出直流电 信号转换：转速信号转换成与转速成正比的直流电压信号输出
第2章 直流测速发电机
二、直流电势关系式
s
电刷间电势等于正负电刷所连接的导体电势之和： E a e i
一对磁极时励磁磁通的磁路
i1
磁极下电枢表面各点磁通密度分布
第2章 直流测速发电机
二、直流电势关系式
取一个磁极下气隙磁通密度的平均值为Bp，一个磁极下所有 导体的平均电势为ep，电刷间的电势Ea为
气隙磁通密度沿电枢圆周分布不是均匀的 导体在不同位置，产生的电势大小不同，变化规律与 Bx 相同 电势不是直流电势，为脉动电势。磁场分布和电刷电势为
结论：为减小电势脉动，实际电机中不止一个线圈（元件），由很多 元件组成电枢绕组，元件均布在电枢表面，按一定的规律连接
第2章 直流测速发电机
第2章 直流测速发电机
2、电枢反应影响
空载时，励磁绕组产生主磁场。负载时，电枢绕组产生电枢磁场。 负载运行时，电机中的磁场是主磁场和电枢磁场的合成。 电枢磁场的存在，气隙中的磁场发生畸变，称为电枢反应。
定子励磁绕组产生的主磁场 电枢绕组产生的电枢磁场 主磁场和电枢磁场的合成磁场
３、直流电机基本结构
直流电机总体结构：静止部分（定子）、旋转部分（转子） 定子：定子铁心、励磁绕组、机壳、端盖和电刷装置 转子：电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴 定子和转子之间为空气隙
第2章 直流测速发电机
３、直流电机基本结构
（1）定子铁心和励磁绕组 （2）电枢铁心和电枢绕组 （3）换向器和电刷
电刷两端电势： EBAedaedceba EBAeadeabecd
电枢连续旋转，交替地切割 磁力线 导体中电势及线圈电势是交变的 两极下，每转一圈，电势交变一次 换向器使电刷电势的极性始终不变
第2章 直流测速发电机
２、直流电势的形成 法拉第电磁感应定律： ei Bxlv ei Bx
负载时
U aEaIaR a I aU R L a U aEaU R L aR a
因此，有
Ua
Ea 1 Ra
Ce 1 Ra
n
RL
RL
结论：若Φ 、Ra、RL保持常数，Ua与n呈线
性； 随RL减小，输出特性的斜率变小。
第2章 直流测速发电机
四、直流测速发电机的误差及其减小的方法
输出特性应为线性（精度） 永磁式
电磁式
输出特性的斜率大（灵敏度）
温度变化对输出特性影响要小（精度）
输出电压的纹波小（精度）
正、反转方向的输出特性一致（精度）
理想输出特性
第2章 直流测速发电机
３、输出特性
已知直流电势： Ea Cen 当每极磁通Φ 一定时， E a n
负载时测速发电机的输出电压为
一、直流发电机工作原理和结构
1、工作原理
基于电磁感应定律 运动导体切割磁力线，在导体
中产生切割电势 匝链线圈的磁通发生变化，在
线圈中产生感应电势
第2章 直流测速发电机
一、直流发电机工作原理和结构
1、工作原理
两极电机模型 整个线圈电势是两个有效边电势之和 A 电刷为正， B 电刷为负
２、直流电势的形成
图为实际电机的模型 电枢铁心表面有齿有槽，槽中安
放ห้องสมุดไป่ตู้件，电枢元件如图
第2章 直流测速发电机
２、直流电势的形成
上层边端线用实线，下层用虚线 上层边出线端称头，下层称尾 头、尾与相邻两个换向片相连 电枢绕组自成闭合回路 电刷把上层边在N 极下的所有元件 串联成一支路，把上层边在S极下的所 有元件串联成另一支路 两条支路并联，两支路电势大小相 等，且反向，相互抵消，闭合回路中 电势为零，无环流。 电刷间有电势输出，且与每条支路 电势大小相等
1、温度影响
电机周围环境温度变化及电机本身发 热引起绕组电阻的变化。温度↑，励磁 绕组电阻↑，励磁电流↓，磁通↓，输 出电压↓；温度↓，输出电压↑。 解决措施： ①磁路被设计得饱和，使励磁电流变化 引起的磁通变化小。②励磁回路中串联 比励磁绕组电阻大几倍的附加电阻来稳 流，使温度升高对整个励磁回路的总电 阻增加不多。③在励磁回路中串联负温 度系数的热敏电阻并联网络
2p 60
n
第2章 直流测速发电机
二、直流电势关系式
由于一对电刷所串联的导体数s应等于电刷间每条并联支路中的导 体数，因此，s值等于电枢绕组总导体数 N /电刷间的并联支路数 2a (a为支路对数):s=N/2a
因此，有 E a6 p 0 N a n C ep N /6 0n E aC e n