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1.3.1
1.3 直 流 测 速 发 电 机 的 误 差 及 其 减 小 方 法
温度影响
减小温度变化对输出特性的影响，通常采取的措施是：
（1）测速发电机的磁路设计得比较饱和，因而励磁电 流变化时所引起的磁通变化量较小。
B b B
BJ
a B0 0 H
1.3.1
1.3 直 流 测 速 发 电 机 的 误 差 及 其 减 小 方 法
每一导体的感应电势；
一对电刷间的串联导体数。
ei Bxlv
式中 Bx--为导体所在点的磁通密度； l -- 导体在磁场中的长度（电枢铁心的长度）； v -- 导体切割磁通的线速度（电枢的圆周速度）。
1.1.3 直流电势的大小
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
e p B p lv
式中
Ce为一个常数，其大小由电机本身参数决定。
当每极磁通一定时, 为常数，令
K e Ce
则
Ea K e n
其中，Ke称为电势系数。
1.1 直流发电机的工作原理和结构
结论：
电刷两端的感应电势和电机的转速成 正比。即电势的大小能表征转速的大小。 因此直流发电机能把转速信号转换成 电势信号，从而可用来测速。
绪
论
三、主要参考书：
1、陈隆昌编著《控制电机》 西安电子科技大学出版社；
2、梅晓榕编著《自动控制元件及线路》
哈尔滨工业大学出版社；
3、刘向群编著《自动控制元件》（电磁类）
北航出版社： 4、秦曾煌编著《电工技术》（电机部分） 高等教育出版社。
第一章 直流测速发电机
从能量转换的角度来看，它把机械能转换为电能， 输出直流电；从信号转换的角度来看，它把转换信号 转换成电压信号，其值和转速成正比，即
小容量测速机一般采取限 制转速的措施来限制延迟 换向的去磁作用，这一点 与限制电枢反应去磁作用 的措施是一致的，所以直 流测速发电机规定了最高 转速，使用时不得超过。
图1-18 延迟换向对输出特性的影响
1.3.4
1.3 直 流 测 速 发 电 机 的 误 差 及 其 减 小 方 法
纹
波
Ea Cen
激磁绕组由铜线绕制而 成，套在磁极上。
当激磁极绕组通以直电 时就产生磁通，形成N、 S极。
图1-5 定子结构简图
1.1.2
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
直流电机基本结构
2、电枢铁心和电枢绕组
用0.35～0.5mm电工钢片的冲片叠压而成 电枢绕组：将绝缘铜导线预先制成元件，并嵌在槽内，然后 将元件的两个端头，按照一定的规律接到换向器上。
温度影响
（2）用串联电阻来减小励磁电流的变化量。在励磁回路中 串联一个热敏电阻并联网络，如图所示。
图1-14 励磁回路中串联热敏电阻并 联网络
图1-15 电阻随温度变化曲线
对永磁式直流测速度电机来说，若选用热稳定性好 的永磁材料，则不必考虑温度对输出特性的影响。
1.3.2
1.3 直 流 测 速 发 电 机 的 误 差 及 其 减 小 方 法
Ua Ea Ce U a Ea Ra n Ra Ra RL 1 1 RL RL

上式是负载时输出电压和转速的关系。 若式中 Ra 和 RL 均为常数，则 Ua 与 n 之间仍呈线性关系，只不过是随着负 载电阻的减小，输出特性的斜率变小而 已。
1.2.3 直流测速发电机的输出特性
图1-9 永磁直流测速机
图1-10 他激直流测速机
1.2.2 自动控制系统对直流测速发电机的要求
1.2 直 流 测 速 发 电 机 及 其 输 出 特 性
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。据此，直流测速发电机在电气性能方面应 满足下列要求： （1）输出电压和转速关系 （即输出特性）应为线性; （2）输出特性斜率大； （3）温度变化对输出特性的 影响要小； （4）输出电压纹波要小即要 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 图1-11 测速发电机的理想输出特性 特性要一致。
1.3 直 流 测 速 发 电 机 的 误 差 及 其 减 小 方 法
U a E a I a Ra
U a Ea I a RW U b
Cen U b Ua R 1 RL
电刷接触压降与下述因素有密切关系：（1）电刷和 换向器的材料；（ 2 ）电刷的电流密度；（3）电流的方 向；（4）电刷单位面积上的压力；（5 ）接触表面的温 度；（6）换向器圆周线速度；（7）换向器表面的化学 状态和机械方面的因素等。
电枢反应的影响
负载电阻越小或转速越高，都会使电枢电流增大，去 磁作用增强，非线性误差增大。
图1-17 直流测速发电机输出特性
为了减小电枢反应对输出特性的影响，在直流测速发 电机的技术数据中标有最大转速和最小负载电阻值。
1.3.3
1.3 直 流 测 速 发 电 机 的 误 差 及 其 减 小 方 法
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，例如电枢元件数有限，电枢铁心有齿有槽，以 及电枢铁心的椭圆度、偏心等。 纹波电压的存在对于测速机用于阻尼或转速控制时 都不利，特别是用在积分装置中更是不允许，因此在结 构上和设计上都要采用一定的措施来减小（但不能消除） 它的幅值。
1.3.5 电刷接触压降
3
4 5
电枢
电刷座 电刷
6
7 8
换向器
激磁绕组 端盖
9
空气隙
10 轴承
1.1.2 直流电机基本结构
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
直流电机总体结构可以分为两大部分： 静止部分（定子）；旋转部分（转子） 定子和转子之间存在间隙（称为空气隙）
定子由定子铁心、激磁绕组、机壳、端盖和电刷装
绪
论
二、本课程的主要内容
介绍控制系统中常见的执行元件和测量元件。 作为执行元件的控制电机包括各种直流伺服电
动机，交流伺服电动机，步进电动机和小功率同 步电动机等。作测量元件的控制电机包括 自整角 机，旋转变压器，交、直流测速发电机等。控制
电机是最重要的一大类控制元件，也是本课程的 主要内容。
绪 论
三、如何学好本课程
1、在学习过程中，要由浅入深地研究和分析其中 的电磁关系和它们的基本原理与特性。
2、要掌握重点。要集中精力掌握一些基本规律和 一些主要理论。对于一些枝节问题可不必过于深 究。 3、要用辩证法的观点，将各种控制电机联系起来， 着重分析和掌握一些共同规律，同时也研究每个 电机所具有的特殊性质。
1.2.3 直流测速发电机的输出特性
1.2 直 流 测 速 发 电 机 及 其 输 出 特 性
已知
Ea Ce n
当测速发电机接上负载RL后，电压平衡方程式为
U a Ea I a Ra
Ua Ia RL
图1-12 直流测速机接上负载
1.2.3 直流测速发电机的输出特性
1.2 直 流 测 速 发 电 机 及 其 输 出 特 性
Bp
式中
l
Bp -- 每一极下的气隙平均磁密:
-- 每极总磁通，单位为韦伯（Wb）； -- 极距， = 电枢圆周长/极数，单位是米。
D 2 p
Dn 60
1.1.3 直流电势的大小
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
2p ep n 60
延迟换向的去磁作用
延迟换向的存 在，使换向元件中
的产生一个附加电
流，在被电刷短路 的换向元件中流动， 从而产生磁通，并 对主磁通起去磁作 用，使主磁通减小。
图1-17 换向电流的去磁作用
1.3.3
1.3 直 流 测 速 发 电 机 的 误 差 及 其 减 小 方 法
延迟换向的去磁作用
为了改善线性度，对
1.2 直流测速发电机及其输出特性

1.2.1 直流测速发电机的类型 1.2.2 自动控制系统对直流测速发电机的
要求

1.2.3 直流测速发电机的输出特性
1.2.1 直流测速发电机的类型
1.2 直 流 测 速 发 电 机 及 其 输 出 特 性
按照激磁方式分，直流测速发电机有两种型式： （1）永磁式 其定子磁极由永久磁钢做成，没有激磁绕组. （2）电磁式 其定子激磁绕组由外部电源供电，通电时产 生磁场。
图1-8 塑料换向器剖面图
1.1.3 直流电势的大小
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
图1-1 环形绕组原理图
图1-2 等效电路
1.1.3 直流电势的大小
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
Ea ei
i 1
s
………………… 5-1
式中:
ei -S --
1.3.5 电刷接触压降
图1-6 电枢铁心冲片
图1-7 电枢铁心和绕组
1.1.2
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
直流电机基本结构
3、换向器和电刷
换向器是由许多换向片（铜片）叠装面成。换向片之 间用云母绝缘，各换向片和元件联接。
电刷放在电刷座中，用弹簧将它压在换向器上，使之和 换向器有良好的滑动接触。 在直流电机中，电 刷和换向器的作用是将 是枢绕组中的交变电势 转换成电刷间的直流电 势。
U =Kn
式中 U -- 测速发电机的输出电压；
n -- 测发电机的转速；K --比例系数。
测速发动机的输出电压能表征转速。因而可以用
来测速，故得名测速发电机。
第一章 直流测速发电机

1.1 1.2 1.4
直流发电机的工作原理和结构 直流测速发电机及其输出特性 直流测速发电机的应用
主要内容


绪论 直流测速发电机 直流伺服电动机 自整角机 旋转变压器 交流伺服电动机 步进电机
/wangming/1583.html
绪
论
一、控制元件的作用和分类
1、执行元件。它的职能是驱动控制对象，直接完 成控制任务。 2 、测量元件。它的职能是将被测量检测出来并转 换成一种容易处理和使用的量。测量元件又称 为传感器。 3 、放大元件。它的职能是将微弱信号放大，以便 最后驱动执行元件。 4 、校正元件。其作用是改善系统的性能，使系统 正常可靠地工作并达到规定的性能指标。
1.2 直 流 测 速 发 电 机 及 其 输 出 特 性
图1-13 不同负载电阻时的
图1-12 直流测速机接上负载
理想输出特性
1.3 直流测速发电机的误差及其减小方法
1.3.1 温度影响
1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 电枢反应的影响 延迟换向的去磁作用 纹波 电刷接触压降
图1-13 不同负载电阻时的 理想输出特性
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。
1.1.2
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
直流电机基本结构
1、定子铁心和激磁绕组 磁极：用 0.35 ～ 0.55mm 的电工钢片叠压而成。 磁极的极掌（极靴）较 极身为宽。
电枢反应的影响
什么是电枢反应？
电机空载时，只有激磁绕组产生主磁场。当接负载时，电 枢绕组中有电流流过，产生电枢磁场。所以负载运行时电机 的磁场是主磁场与电枢磁场相叠加。电枢磁场对主磁场的影 响称为电枢反应。

i1
i2
K
u1
e1
N1
e2
N2
u2
ZL
1.3.2
1.3 直 流 测 速 发 电 机 的 误 差 及 其 减 小 方 法
1.3 直流测速发电机的误差及其减小方法 1.是怎样产生的
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
图1-1 环形绕组原理图
图1-2 等效电路
1.1.1 直流电势是怎样产生的
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
若电枢绕组总有效导体数为N，绕组的并联支路对数为a， 则每支路的导体数即为N/2a。由此可得电枢绕组的感应电 势为：
2p N pN Ea n n 60 2a 60a
则
令
pN ce 60a
Ea Ce n
1.1.3 直流电势的大小
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构
N
8 7 6
3 4 5 2 1 16
9
10 11
6
7 8 9 10 11
12
5
13
鼓 形 铁 心
15
4
14 13
12
14
3
2 1 16
15
图1-3 直流电机示意图
S
示
1.1.2 直流电机基本结构
1.1 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 和 结 构 图1-4 直流电机结构简图 1 2 机壳 定子铁心