第2章-直流测速发电机课件

第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 第第2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.1 直流电机工作原理和结构直流电机工作原理和结构 2.2 直流电机的电枢电势和电磁转矩直流电机的电枢电势和电磁转矩 2.3 直流测速发电机及其输出特性直流测速发电机及其输出特性 2.4 直流测速发电机误差及其减小的方法直流测速发电机误差及其减小的方法 2.5 直流测速发电机的应用直流测速发电机的应用 2.6 直流测速发电机的性能指标直流测速发电机的性能指标 2.7 直流测速发电机的发展趋势直流测速发电机的发展趋势 7/11/20241第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 1.了解直流电机的主要结构，尤其注意换向器和电了解直流电机的主要结构，尤其注意换向器和电刷的作用，电枢绕组排列的规律以及它们在实现机刷的作用，电枢绕组排列的规律以及它们在实现机电能量转换中的功用。电能量转换中的功用。本章基本要求本章基本要求2.熟练掌握感应电势和电磁转矩这两个机电能量变熟练掌握感应电势和电磁转矩这两个机电能量变换要素的物理意义和计算公式。换要素的物理意义和计算公式。3.掌握直流测速发电机的输出特性和误差产生的原因掌握直流测速发电机的输出特性和误差产生的原因及其减小误差的方法。及其减小误差的方法。4.掌握直流测速发电机的主要技术指标。掌握直流测速发电机的主要技术指标。5.了解测速发电机的应用。了解测速发电机的应用。7/11/20242第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.1 直流电机的工作原理和结构直流电机的工作原理和结构 2.1.1 工作原理工作原理 直直流流电电机机的的工工作作是是基基于于电电磁磁感感应应定定律律和和电电磁磁力定律，力定律，即即 运运动动导导体体切切割割磁磁力力线线，在在导导体体中中产产生生切切割割电电势势；或或者者说说交交链链线线圈圈的的磁磁通通发发生生变变化化，在在线线圈中发生感应电势。圈中发生感应电势。载流导体在磁场中受到的力载流导体在磁场中受到的力7/11/20243第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 NS一、直流发电机的工作原理一、直流发电机的工作原理NSEE电刷电刷换向片换向片外接负载，导条中有电流时会产生外接负载，导条中有电流时会产生什么现象？什么现象？7/11/20244第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 输出输出直流电直流电换向换向原动机原动机感应电动感应电动势、电流势、电流电磁转矩电磁转矩（阻转矩）（阻转矩）做功做功1.电磁关系电磁关系2.直流发电机的特点：直流发电机的特点：电刷间的电势与导体电势的性质不同；电刷间的电势与导体电势的性质不同；电枢电势与电流同方向；电枢电势与电流同方向；电磁转矩的方向与电机的转向相反，为制动转矩。电磁转矩的方向与电机的转向相反，为制动转矩。电刷间电势为直流电势，导体电势为交变电势；电刷间电势为直流电势，导体电势为交变电势；7/11/20245第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 根据法拉第电磁感应定律，根据法拉第电磁感应定律，导体切割磁通产生的导体切割磁通产生的电势为电势为ei=Bxlv 式中，式中，Bx为导体所处位置的气隙磁通密度；为导体所处位置的气隙磁通密度；l为为导体有效长度导体有效长度(即电枢铁心的长度即电枢铁心的长度)；v为导体切为导体切割磁场的线速度割磁场的线速度(即电枢圆周速度即电枢圆周速度)。3.直流电势的波形直流电势的波形前面的讨论，只是得出了电刷电势极性不变的结前面的讨论，只是得出了电刷电势极性不变的结论，但其大小和波形是否随时间变化，还需进一论，但其大小和波形是否随时间变化，还需进一步分析。步分析。7/11/20246第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 对对已已制制成成的的电电机机，l为为定定值值，若若电电枢枢转转速速n恒恒定定，则则v亦为常值，所以亦为常值，所以eiBx。磁场分布磁场分布在整个磁极下，气隙磁通在整个磁极下，气隙磁通密度沿电枢圆周不是均匀密度沿电枢圆周不是均匀分布，而是按图所示规律分布，而是按图所示规律分布的。导体处于不同位分布的。导体处于不同位置，产生的电势大小不同，置，产生的电势大小不同，其随时间变化的规律与其随时间变化的规律与Bx相同。相同。7/11/20247第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 为为减减小小电电势势的的脉脉动动程程度度，实实际际电电机机中中不不是是只只有有一一个个线线圈圈(元元件件)，而而是是由由很很多多元元件件组组成成电电枢枢绕绕组组。这这些些元元件件均均匀匀分分布布在在电电枢枢表表面面，并并按按一一定定的的规规律律连接。连接。经换向器换向后，经换向器换向后，电刷间电势虽然方电刷间电势虽然方向不变，但却有很向不变，但却有很大的脉动，如图所大的脉动，如图所示。示。这样的电势不是直流电势，称其为脉动电势。这样的电势不是直流电势，称其为脉动电势。电刷电势电刷电势7/11/20248第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 若有两个元件，有四个元件边，元件边空间位置若有两个元件，有四个元件边，元件边空间位置夹角夹角90，则元件电势时间相位差，则元件电势时间相位差90。四个元件边时电刷输出电势的波形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，脉冲相对来比较可见，此时输出电势平均值变大，脉冲相对来说变小。说变小。电刷电势是支路中两个元件电势曲线之合成，电刷电势是支路中两个元件电势曲线之合成，即即曲线曲线 3。7/11/20249第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 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。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若电机每极下的导体数大于8，电势脉动幅度已小，电势脉动幅度已小于于1%，可以认为是恒定直流分量。，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；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由换向器配合电刷的作用把交流电势“换向换向”成为成为直流电势；直流电势；上述这种电机称为换向器式直流电机。上述这种电机称为换向器式直流电机。7/11/202410第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 NSU二、直流电动机的工作原理二、直流电动机的工作原理NSU7/11/202411第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 NS直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理NSUU电刷电刷线圈边切割磁感线会产生什么线圈边切割磁感线会产生什么？换向片换向片7/11/202412第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 直流直流电流电流交流交流电流电流电磁转矩电磁转矩(拖动转矩拖动转矩)换向换向机械机械负载负载旋转旋转克克 服服反电反电动势动势做功做功 电磁关系电磁关系7/11/202413第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 作为发动机运行：用原动机拖动直流电机的电枢，电作为发动机运行：用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流电动势，作为直流电源，输出电能。刷端引出直流电动势，作为直流电源，输出电能。直流电动机的特点：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；通过电刷间的电流与导体电流的性质不同；电枢电势与电流反方向，称为反电势。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。电磁转矩的方向与电机的转向相同，为驱动转矩。通过电刷电流为直流电流，导体电流为交变电流；通过电刷电流为直流电流，导体电流为交变电流；直流电机的可逆性原理：直流电机的可逆性原理：作为电动机运行：在直流电机的两电刷端上加上直流作为电动机运行：在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产机械旋转，输出机械能；电压，电枢旋转，拖动生产机械旋转，输出机械能；7/11/202414第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 三、实际电机的模型三、实际电机的模型电枢铁心表面有齿电枢铁心表面有齿有槽，槽中安放元有槽，槽中安放元件。匝数等于件。匝数等于 1 的的元件称为单匝元件，元件称为单匝元件，匝数大于匝数大于 1 的称为的称为多匝元件。直流电多匝元件。直流电机一般都采用多匝机一般都采用多匝元件。元件。实际电机模型实际电机模型 7/11/202415第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 放在槽中的元件边为有放在槽中的元件边为有效边，连接有效边的导效边，连接有效边的导线称为端部连线。元件线称为端部连线。元件的两个有效边分别安放的两个有效边分别安放在电枢圆周两个相对的在电枢圆周两个相对的槽中，且一个有效边放槽中，且一个有效边放在槽的上层在槽的上层(靠近槽口靠近槽口)，另一个有效边放在槽另一个有效边放在槽的下层的下层(靠近槽底靠近槽底)，并并用上层边所在的槽号表用上层边所在的槽号表示元件号。示元件号。电枢元件电枢元件 7/11/202416第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 单迭绕组的连接（设共有单迭绕组的连接（设共有8 8个元件，两组电刷）个元件，两组电刷）A B12345678A B1 2 3 48 7 6 57 6 5 48 1 2 3AB结论：结论：整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。A B12345678四、直流电枢绕组展开图的画法四、直流电枢绕组展开图的画法7/11/202417第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 NSNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12A1 B1 A2 B2单叠绕组的展开图单叠绕组的展开图A1A2B1B23 6 4 7 5 811 8 10 7 9 69 12 10 1 11 25 2 4 1 3 12 并联支路对数：并联支路对数：a=2。n7/11/202418第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 单叠绕组的展开图单叠绕组的展开图 习惯称习惯称“电刷放电刷放在几何中心线位置在几何中心线位置”。磁极中心线磁极中心线几何中心线几何中心线 电刷的中心线对电刷的中心线对 着磁极的中心线：着磁极的中心线：电刷之间的电电刷之间的电动势最大。动势最大。被电刷短接的元被电刷短接的元件电动势为零。件电动势为零。A1 B1 A2 B2NSNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12n电刷应放在轴线与主极轴线重合的元件所接的换向电刷应放在轴线与主极轴线重合的元件所接的换向片的分界线上。片的分界线上。7/11/202419第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 直流电机示意图直流电机示意图 7/11/202420第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.1.2 直流的电机基本结构直流的电机基本结构 直直流流电电机机总总体体结结构构可可以以分分成成两两大大部部分分：静静止止部部分分(称称为为定定子子)和和旋旋转转部部分分(称称为为转转子子)。定定子子和和转转子子之间存在间隙之间存在间隙(称为空气隙称为空气隙)。定定子子由由主主磁磁极极、换换向向极极、机机壳壳、端端盖盖和和电电刷刷装装置置等组成。等组成。转转子子由由电电枢枢铁铁心心、电电枢枢绕绕组组、换换向向器器、轴轴等等组组成成。一一般般小小型型电电机机的的轴轴是是通通过过轴轴承承支支撑撑在在端端盖盖上上的的。直流电机的基本结构示意图如图所示。直流电机的基本结构示意图如图所示。7/11/202421第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 直流电机剖面图直流电机剖面图1换向器换向器2电刷装置电刷装置3机座机座4主磁极主磁极5换向极换向极6端盖端盖7风扇风扇8电枢绕组电枢绕组9电枢铁心电枢铁心7/11/202422第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 7/11/202423第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 一、直流电机的定子部分一、直流电机的定子部分1.主磁极主磁极2.换向极换向极(1)主磁极铁心主磁极铁心(2)励磁绕组励磁绕组(3)机座机座(1)换向极铁心换向极铁心(2)换向极绕组换向极绕组3.机座：用来固定主磁极、换向极和端盖；又作机座：用来固定主磁极、换向极和端盖；又作为磁路的一部分。为磁路的一部分。7/11/202424第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 小小容容量量直直流流电电机机的的定定子子铁铁心心往往往往将将磁磁极极和和磁磁轭轭连连成成一一体体，用用厚厚为为0.350.5mm的的电电工工钢钢片片的的冲冲片片叠叠压压而而成成。铁铁心心外外处处的的机机壳壳由由铝铝合合金金浇浇铸铸而而成成，无无换向极。换向极。为为了了使使主主磁磁通通在在空空气气隙隙中中的的分分布布更更为为合合理理，磁磁极极的的极极掌掌(或或称称极极靴靴)较较极极身身为为宽宽，这这样样也也可可使使励励磁磁绕组牢固地套在磁极铁心上。绕组牢固地套在磁极铁心上。励励磁磁绕绕组组由由铜铜线线绕绕制制而而成成，包包上上绝绝缘缘材材料料以以后后套套在在磁磁极极上上。当当励励磁磁绕绕组组通通以以直直流流电电时时，就就产产生生磁磁通通，形形成成N、S极极。直直流流电电机机可可以以做做成成多多对对极极，但但控制用的直流电机一般做成一对极。控制用的直流电机一般做成一对极。7/11/202425第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 上上述述的的励励磁磁方方式式称称为为电电磁磁式式。此此外外，在在控控制制电电机机中中，定定子子磁磁极极还还可可以以用用永永久久磁磁钢钢做做成成，称称为为永永磁式。磁式。小型电机定子结构简图小型电机定子结构简图7/11/202426第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 二、直流电机的转子部分二、直流电机的转子部分4.电刷装置电刷装置1刷握刷握2电刷电刷3压紧弹簧压紧弹簧4铜丝辫铜丝辫1.电枢铁心电枢铁心a)电枢铁心电枢铁心 冲片冲片b)电枢铁心电枢铁心电刷放在电刷座中，电刷放在电刷座中，用弹簧将它压在换用弹簧将它压在换向器上，使之和换向器上，使之和换向器有良好的滑动向器有良好的滑动接触。接触。7/11/202427第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.电枢绕组电枢绕组由许多按一由许多按一定规律连接的线圈组成。定规律连接的线圈组成。1槽楔槽楔2线圈绝缘线圈绝缘3导体导体4层间绝缘层间绝缘5槽绝缘槽绝缘6槽底绝缘槽底绝缘电枢槽内的绝缘电枢槽内的绝缘3.换向器换向器由许多换由许多换向片组成，换向片之间向片组成，换向片之间用云母绝缘。用云母绝缘。1换向片换向片2连接片连接片7/11/202428第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 在在直直流流发发电电机机中中，电电刷刷和和换换向向器器的的作作用用是是将将电电枢枢绕绕组中的交变电势转换成电刷间的直流电势。组中的交变电势转换成电刷间的直流电势。在在直直流流电电动动机机中中，电电刷刷和和换换向向器器的的作作用用是是将将直直流流电电流变成电枢绕组中的交变电流。流变成电枢绕组中的交变电流。2.1.3 直流电机的铭牌数据直流电机的铭牌数据直流电机的额定值有：直流电机的额定值有：1.额定功率额定功率PN(W或或kW)：输出功率：输出功率2.额定电压额定电压UN(V)：电刷间电压：电刷间电压3.额定电流额定电流IN(A)：流过电刷的电流：流过电刷的电流4.额定转速额定转速nN(r/min)：电机轴的转速：电机轴的转速5.额定励磁电压额定励磁电压UfN(V)发电机：发电机：电动机：电动机：7/11/202429第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.2 直流电机的感应电动势和电磁转矩直流电机的感应电动势和电磁转矩 电刷电刷A、B间的电动势，应该等于正、负电刷所连间的电动势，应该等于正、负电刷所连的导体的电势之和，的导体的电势之和，即一条支路的电势：即一条支路的电势：直流电机无论作电动机运行，还是发电机运行，直流电机无论作电动机运行，还是发电机运行，电枢内部都感应产生电动势和电磁转矩，所以这电枢内部都感应产生电动势和电磁转矩，所以这两个物理量在电机中是非常重要的。两个物理量在电机中是非常重要的。2.2.1 电枢电势的计算电枢电势的计算7/11/202430第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 对于已制成的电机，对于已制成的电机，l为常数，当速度为常数，当速度v一定时，导一定时，导体的感应电势体的感应电势ei便正比于该导体所在处的磁通密度便正比于该导体所在处的磁通密度Bx，即即eiBx。电枢表面不同位置上的导体瞬时感应电势电枢表面不同位置上的导体瞬时感应电势ei不同，不同，取一个磁极下气隙磁通密度的平均值为取一个磁极下气隙磁通密度的平均值为Bp，求出一，求出一个导体在一个磁极下的平均电势为个导体在一个磁极下的平均电势为eav：eav=Bplv电刷间的电势电刷间的电势Ea便等于一个磁极下导体的平均电势乘便等于一个磁极下导体的平均电势乘上一条支路所串联的导体数上一条支路所串联的导体数S,即即Ea=Seav=SBplv7/11/202431第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 D为为电电枢枢直直径径，单单位位为为(m)；n为为电电枢枢转转速速，单单位位为为(r/min)。电枢表面圆周速度电枢表面圆周速度为每极总磁通，单位为每极总磁通，单位(Wb)；为极距，极距为极距，极距=电枢圆周长电枢圆周长/极数，单位为极数，单位为(m)；l为电枢铁心长度，单位为为电枢铁心长度，单位为(m)。在电机中，通常用转速在电机中，通常用转速n和每极总磁通和每极总磁通表示电表示电枢表面圆周速度枢表面圆周速度v和平均磁通密度和平均磁通密度Bp7/11/202432第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 所以所以而而D/=2p(p为电机的极对数为电机的极对数)，所以上式变成所以上式变成 电刷间的总电势电刷间的总电势S=N/(2a)一对电刷所串联的导体数一对电刷所串联的导体数S应等于电刷间每条并联应等于电刷间每条并联支路中的导体数，支路中的导体数，所以所以S值等于电枢绕组总导体值等于电枢绕组总导体数数N除以电刷间的并联支路数除以电刷间的并联支路数2a7/11/202433第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 所以所以电电枢枢电电势势和和电电磁磁转转矩矩是是直直流流电电机机中中非非常常重重要要的的关关系式，希望同学们牢记，并能熟练应用。系式，希望同学们牢记，并能熟练应用。或写成或写成Ea=Cen单位：单位：的单位为的单位为Wb;n的单位为的单位为r/min，则，则Ea的单的单位为位为V；Ce=pN/(60a)，称为电势常数，由电机本身的结构参称为电势常数，由电机本身的结构参数决定。数决定。当每极磁通当每极磁通一定时，一定时，Ea=Ken7/11/202434第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 1.电磁转矩的电磁转矩的产生产生 F T 2.电磁转矩的定义电磁转矩的定义Bl极距极距电枢电流电枢电流 i 磁磁 场场 2.2.2 电磁转矩的计算电磁转矩的计算载流导体在磁场中载流导体在磁场中将受到力的作用；将受到力的作用；此力作用在电枢外此力作用在电枢外圆的切线方向，将圆的切线方向，将产生电磁转矩；产生电磁转矩；7/11/202435第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 一根导体的电磁力产生的转矩为一根导体的电磁力产生的转矩为 设空气隙中平均磁通密度为设空气隙中平均磁通密度为Bav，电枢绕组总的导电枢绕组总的导体数为体数为N，若电刷位于几何中性线上，各导体电流，若电刷位于几何中性线上，各导体电流产生的沿切线方向的电磁力方向相同，则电机转子产生的沿切线方向的电磁力方向相同，则电机转子所受到的总转矩为所受到的总转矩为式中，式中，ia为导体的电流；为导体的电流；D为电枢直径。为电枢直径。7/11/202436第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 将将Bp用用每每极极总总磁磁通通表表示示，Bp=/(l)，导导体体电电流流ia用用电电枢枢总总电电流流Ia表表示示，ia=Ia/(2a)，a为为并并联联支支路路对数。则对数。则或者写成或者写成 其中其中 称为转矩常数，由电机本身的结构参数决定。称为转矩常数，由电机本身的结构参数决定。7/11/202437第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 若每极磁通若每极磁通的单位为的单位为Wb，电枢电流电枢电流Ia的单位的单位为为A时，时，则电磁转矩则电磁转矩T的单位为的单位为Nm。对发电机：对发电机：T 与与 n 方向相反，为制动转矩。方向相反，为制动转矩。对电动机：对电动机：T 与与 n 方向相同，为驱动转矩。方向相同，为驱动转矩。当当不变时，不变时，电磁转矩可写成电磁转矩可写成Te=KTIaKT=CT,称为转矩系数。称为转矩系数。感应电势常数与转矩常数感应电势常数与转矩常数Ce与与CT有如下关系：有如下关系：7/11/202438第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 概概 述述 测速发电机测速发电机(TG)是一种能把转子转速转换为电压信是一种能把转子转速转换为电压信号的机电式元件。号的机电式元件。输出电压与转速成正比关系：输出电压与转速成正比关系：Ua=Kn 或或 Ua=K =K d/dt TG可以在自动控制系统和解算装置中作为可以在自动控制系统和解算装置中作为测速元件测速元件、校正元件校正元件、解算元件解算元件 等等。TG有直流和交流之分，直流有直流和交流之分，直流TG分为模拟型和数字型分为模拟型和数字型两大类，两大类，交流交流TG分为异步和同步两大类。分为异步和同步两大类。首先介绍直流首先介绍直流TG2.3 直流测速发电机及其输出特性直流测速发电机及其输出特性7/11/202439第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 1.模拟型模拟型双输出：双输出：一个作速度检测，一个作速度检测，另一个作速度反馈，在系统另一个作速度反馈，在系统中作检测和反馈元件。中作检测和反馈元件。永磁低速式：永磁低速式：可与系统工作轴直耦合，在高精度低可与系统工作轴直耦合，在高精度低速伺服系统中作阻尼和反馈元件。速伺服系统中作阻尼和反馈元件。霍尔效应：霍尔效应：无刷、齿槽及绕组，便于小形化，可作无刷、齿槽及绕组，便于小形化，可作为低速精密测速元件。对制造精度、霍尔元件及永为低速精密测速元件。对制造精度、霍尔元件及永磁材料的性能要求高，且输出信号弱。磁材料的性能要求高，且输出信号弱。有有永磁式和电磁式。永磁式和电磁式。2.3.1 直流测速发电机的型式直流测速发电机的型式7/11/202440第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 永磁式直流测速发电机永磁式直流测速发电机 电磁式直流测速发电磁式直流测速发电机电机 此外还有此外还有 无刷式、无刷式、直线式、无槽电枢直线式、无槽电枢等。等。7/11/202441第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.数字型数字型（1）感应子脉冲测速发电机感应子脉冲测速发电机（包括双输出）（包括双输出）特性：输出的脉冲频率特性：输出的脉冲频率f 与转速成正比。与转速成正比。特点：无刷，结构简单，运行可靠，价格低。单输出特点：无刷，结构简单，运行可靠，价格低。单输出不能判别转速方向，双输出能不能判别转速方向，双输出能(输出两路幅值、频率输出两路幅值、频率相同、相位差相同、相位差90o o的脉冲信号的脉冲信号)。用途：在鉴相及锁相伺服系统中，作检测和积分元件。用途：在鉴相及锁相伺服系统中，作检测和积分元件。（2）光电式测速元件光电式测速元件利用光电脉冲检测转速，精度高。利用光电脉冲检测转速，精度高。但耐高温、耐冲击及耐潮湿性能差。但耐高温、耐冲击及耐潮湿性能差。7/11/202442第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 (1)输输出出电电压压与与转转速速的的关关系系曲曲线线(称称为为输输出出特特性性)应为线性；应为线性；(2)输出特性的斜率要大；输出特性的斜率要大；(3)温度变化对输出特性的影响要小；温度变化对输出特性的影响要小；(4)输输出出电电压压的的纹纹波波要要小小，即即要要求求在在一一定定的的转转速速下输出电压要稳定，下输出电压要稳定，波动要小；波动要小；(5)正、正、反转两个方向的输出特性要一致。反转两个方向的输出特性要一致。自自动动控控制制系系统统对对其其元元件件的的要要求求，主主要要是是精精确确度度高高、灵灵敏敏度度高高、可可靠靠性性好好等等。据据此此，直直流流测测速速发发电电机机在电气性能方面应满足以下几项要求：在电气性能方面应满足以下几项要求：2.3.2 自动控制系统对直流测速发电机的要求自动控制系统对直流测速发电机的要求7/11/202443第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 发电机电刷两端接上负载电阻发电机电刷两端接上负载电阻RL后，后，RL两端的电压两端的电压是输出电压。是输出电压。负载时测速发电机的输出电压等于感负载时测速发电机的输出电压等于感应电势减去它的内阻压降，即应电势减去它的内阻压降，即 Ua=Ea-IaRa 称为直流发电机电压平衡方程式。称为直流发电机电压平衡方程式。式式中中，Ra为为电电枢枢回回路路的的总总电电阻阻，它它包包括括电电枢枢绕绕组组的的电电阻阻、电电刷刷和和换换向向器器之之间间的的接接触触电电阻阻；Ia为为电电枢枢总总电流，且有电流，且有直流电势公式直流电势公式:Ea=Cen2.3.3 直流测速发电机的输出特性直流测速发电机的输出特性7/11/202444第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 只要保持只要保持、Ra和和RL不变，不变，Ua与与 n就就成正比关系。成正比关系。根据根据 Ua=Ea-IaRa和和 Ia=Ua/RL得得 Ua=1+(Ra/RL)EaUa=Ce 1+RaRLn Ea=Ce n 指输出电压与输入转速之指输出电压与输入转速之间的函数关系。间的函数关系。=K nIaTGUa+Ea-RLn输出特性输出特性:7/11/202445第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 输出特性曲线输出特性曲线当负载当负载RL变化时，输出特变化时，输出特性斜率将发生变化。性斜率将发生变化。改变转子转向，改变转子转向，Ua的极的极性随之改变。性随之改变。系统还要求直流系统还要求直流TG的正的正反向特性对称。反向特性对称。UanoRL1RL2onUaUa=Ce 1+RaRLn7/11/202446第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 输输出出特特性性是是负负载载时时输输出出电电压压与与转转速速的的关关系系。如如果果式式中中、Ra和和RL都都能能保保持持为为常常数数，则则Ua与与n之之间间仍仍呈呈线线性性关关系系，只只不不过过是是随随着着负负载载电电阻阻的的减减小小，输出特性的斜率变小而已。输出特性的斜率变小而已。上上述述的的输输出出特特性性是是理理想想情情况况下下，即即、Ra不不变变，RL为为一一定定时时的的输输出出特特性性。实实际际上上，测测速速发发电电机机的的输输出出特特性性Ua=f(n)不不是是严严格格地地呈呈线线性性特特性性，实实际际特特性性与与要要求求的的线线性性特特性性间间存存在在误误差差。下下面面将将分分析析引引起误差的原因和减小误差的方法。起误差的原因和减小误差的方法。7/11/202447第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.4 直流测速发电机的误差及其减小的方法直流测速发电机的误差及其减小的方法 产产生生非非线线性性误误差差的的主主要要因因素素有有电电枢枢反反应应、延延迟迟换换向向、温温度度、纹纹波波和和电电刷接触压降刷接触压降等。等。Ua=Ce 1+RaRLn要要保证保证Ua=Kn，必须保持主必须保持主磁通磁通 和电枢回路总电阻和电枢回路总电阻Ra恒定恒定不变。不变。实用中，实用中，Uan 之间并不之间并不能严格地保持正比关系，能严格地保持正比关系，即会出现误差。即会出现误差。oUan理想特性理想特性实际特性实际特性7/11/202448第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.4.1 电枢反应影响电枢反应影响 一、直流电机的磁场一、直流电机的磁场 电机空载时，只有励磁绕组产生的主磁场。电机空载时，只有励磁绕组产生的主磁场。电电机机负负载载时时，电电枢枢绕绕组组中中流流过过电电流流也也要要产产生生磁磁场场，称为电枢磁场。称为电枢磁场。负负载载运运行行时时，电电机机中中的的磁磁场场是是主主磁磁场场和和电电枢枢磁磁场场的合成。的合成。电枢磁场对气隙磁场的影响叫电枢反应。电枢磁场对气隙磁场的影响叫电枢反应。下下图图（a）是是定定子子励励磁磁电电流流产产生生的的主主磁磁场场，即即空空载磁场；载磁场；（b）是电枢电流产生的电枢磁场，）是电枢电流产生的电枢磁场，（c）是主磁场和电枢磁场的合成磁场。）是主磁场和电枢磁场的合成磁场。7/11/202449第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 直流电机磁场直流电机磁场 7/11/202450第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 1.电枢电流产生的电枢磁场电枢电流产生的电枢磁场电电枢枢导导体体的的电电流流方方向向总总是是以以电电刷刷为为其其分分界界线线，即即电电刷两侧导体中的电流大小相等，方向相反。刷两侧导体中的电流大小相等，方向相反。不不论论转转子子转转到到哪哪个个位位置置，电电枢枢导导体体电电流流在在空空间间的的分分布情况始终不变。布情况始终不变。电电枢枢电电流流所所产产生生的的磁磁场场在在空空间间的的分分布布情情况况也也不不变变，即电枢磁场在空间是固定不动的恒定磁场。即电枢磁场在空间是固定不动的恒定磁场。其其磁磁力力线线的的分分布布可可以以根根据据右右手手螺螺旋旋定定则则作作出出，上上图图(b)。由由于于电电刷刷位位于于几几何何中中性性线线上上，所所以以电电枢枢磁磁场场在在电电刷刷轴线两侧是对称的，电刷轴线就是电枢磁场的轴线。轴线两侧是对称的，电刷轴线就是电枢磁场的轴线。7/11/202451第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.电枢反应的特点电枢反应的特点(2)对主磁场起去磁作用对主磁场起去磁作用(1)使气隙磁场发生畸变使气隙磁场发生畸变 空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于电枢反应的影响，每一个磁极下，一半磁场后由于电枢反应的影响，每一个磁极下，一半磁场被增强，一半被削弱，物理中性线偏离几何中性线被增强，一半被削弱，物理中性线偏离几何中性线一个角，磁通密度的曲线与空载时不同。一个角，磁通密度的曲线与空载时不同。磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此每极下的磁通量与空载时相同。磁路饱和时，主因此每极下的磁通量与空载时相同。磁路饱和时，主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，使增加的磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，使增加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在几何中性线时的电枢反应为几何中性线时的电枢反应为交轴去磁性质交轴去磁性质。7/11/202452第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 二、电枢反应对输出误差的影响二、电枢反应对输出误差的影响发电机带负载后，电枢中有电流发电机带负载后，电枢中有电流 Ia通过，故产生电枢通过，故产生电枢磁场磁场 a。a的大小与的大小与 Ia有关，由于铁磁物质具有饱和有关，由于铁磁物质具有饱和性，所以性，所以电枢反应的结果使合成磁场减小电枢反应的结果使合成磁场减小并产生畸变。并产生畸变。RL一定一定 都使电枢反应强都使电枢反应强烈，去磁作用增烈，去磁作用增强，导致输出特强，导致输出特性非线性严重。性非线性严重。n一定一定 n过高过高 Ua大大 Ia大大RL过小过小 Ia大大三、解决办法三、解决办法限制最高转速限制最高转速 nmax 和最小负载电阻值和最小负载电阻值RLmin。7/11/202453第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 一、换向概述一、换向概述为了分析方便假定换向片的宽为了分析方便假定换向片的宽度等于电刷的宽度。度等于电刷的宽度。直流电机的某一个元件经过电刷，从一条支路换到另直流电机的某一个元件经过电刷，从一条支路换到另一条支路时一条支路时,元件里的电流方向改变，即换向。元件里的电流方向改变，即换向。电枢移到电刷与换向片电枢移到电刷与换向片1、2接接触时，元件触时，元件1的被短路，电流的被短路，电流如图所示。如图所示。电刷与换向片电刷与换向片1接触时，元件接触时，元件1 中的电流方向如图所示，大中的电流方向如图所示，大小为小为 i=ia。元元件件11 22.4.2.延迟换向的影响延迟换向的影响7/11/202454第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 换向问题很复杂，换向不良会在电刷与换向片之间产换向问题很复杂，换向不良会在电刷与换向片之间产生火花。当火花大到一定程度，可能损坏电刷和换向生火花。当火花大到一定程度，可能损坏电刷和换向器表面，使电机不能正常工作。器表面，使电机不能正常工作。产生火花的原因很多，除了电磁原因外，还有机械的产生火花的原因很多，除了电磁原因外，还有机械的原因。此外换向过程还伴随着电化学和电热学等现象。原因。此外换向过程还伴随着电化学和电热学等现象。元件从开始换向到换向终了所经历的时间，称为元件从开始换向到换向终了所经历的时间，称为换换向周期向周期Tk 。换向周期通常只有千分之几秒。直流电。换向周期通常只有千分之几秒。直流电机在运行中，电枢绕组每个元件在经过电刷时都要机在运行中，电枢绕组每个元件在经过电刷时都要经历换向过程。经历换向过程。电刷仅与换向片电刷仅与换向片2接触时，元件接触时，元件1 中的电流方向如图中的电流方向如图所示，大小所示，大小i=-ia。7/11/202455第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 二、换向的电磁理论二、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：电抗电势电抗电势eL：nNSeLeL根据楞次定律自感电动势的方向与换向前电流方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。在换向周期在换向周期 Tk内，换向元件电内，换向元件电流要从流要从(+ia)变到变到(-ia)，所以，所以，换向元件内有自感电动势换向元件内有自感电动势:eL=-Ldiadt=-L2IaTk7/11/202456第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 换向元件中的合成电动势为：换向元件中的合成电动势为：根据右手定则，判断电势的方向，如图。根据右手定则，判断电势的方向，如图。nNS aeaceac k在几何中性线处，电枢反应磁密不为在几何中性线处，电枢反应磁密不为零，在换向元件中感应切割电动势。零，在换向元件中感应切割电动势。换向区域的磁场有三种：主极磁场、换向区域的磁场有三种：主极磁场、换向极磁场和电枢反应磁场。换向极磁场和电枢反应磁场。电枢反应电势电枢反应电势eac：旋转电势旋转电势ec：换向元件切割换向区域内的磁场换向元件切割换向区域内的磁场感应的电势。感应的电势。eac与换向前电流方向相同，即总是阻碍换向的。与换向前电流方向相同，即总是阻碍换向的。7/11/202457第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 以图所示的电流和电动势的正方向为参考方向，可以以图所示的电流和电动势的正方向为参考方向，可以列出元件列出元件1回路的电动势平衡方程式回路的电动势平衡方程式 i1Rb1-i2Rb2=e 为为了了清楚清楚，将换向元件将换向元件1单独画单独画出出。图中图中i表示换向电流，表示换向电流，i1、i2表示表示元件出线端和元件出线端和1和和2中的电流中的电流；Rb1和和Rb2表示电刷与换向片表示电刷与换向片1和和2的接触电阻，元件电阻略的接触电阻，元件电阻略去不计去不计；2.换向元件中的电流换向元件中的电流7/11/202458第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 式中式中称为附加电流。称为附加电流。称为称为直线直线换向电流；换向电流；Rb1和和Rb2分别表示时间为分别表示时间为t时，换向片时，换向片1和和2与电刷的与电刷的相应的接触电阻，则相应的接触电阻，则由于由于e的阻碍作用，的阻碍作用，使换向过程延迟，总电势在换使换向过程延迟，总电势在换向元件中产生附加电流向元件中产生附加电流ik，ik产生磁通产生磁通 k。k 对主磁通起去磁作用。对主磁通起去磁作用。7/11/202459第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 解决办法：解决办法：也是限制最高转速也是限制最高转速nmax和最小负载电阻。和最小负载电阻。所以：当转速太高或所以：当转速太高或RL太太小时小时,会使输出特性产生会使输出特性产生严重的非线性。其中转速严重的非线性。其中转速的影响较大。的影响较大。三、延迟换向的影响：转速与负载的影响三、延迟换向的影响：转速与负载的影响n高高Tk小小Ua高高Ia大大eL=Ls2IaTk大大eLn2n高高切割速度快切割速度快Ua高高Ia大大 a大大ea大大 ean2RL小小Ia大大eL 和和 ea都增大都增大7/11/202460第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 实用中，电磁式实用中，电磁式TG的励磁绕的励磁绕组长期通电会发热。组长期通电会发热。如铜导线的温度系数是如铜导线的温度系数是0.0041/,即温度每增加即温度每增加25,励磁绕组电阻励磁绕组电阻Rf便增加便增加10%。Rf的增加，导致的增加，导致 下降，下降，Ua降降低，破坏了原有的比例关系。低，破坏了原有的比例关系。热敏电阻应具有负热敏电阻应具有负的温度系数的温度系数，当温，当温度增加时，并联网度增加时，并联网络电阻的减小补偿络电阻的减小补偿了励磁绕组电阻了励磁绕组电阻Rf的增加，励磁回路的增加，励磁回路总电阻基本不变。总电阻基本不变。2.4.3.温度的影响温度的影响 解决方法：解决方法：(1)励磁回路串联热敏电阻励磁回路串联热敏电阻UfLfIfRttoCRfNfR7/11/202461第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 当温度增加时当温度增加时,励磁回路总励磁回路总电阻电阻(R+Rf)变化甚微；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。HIf，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。(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(3)将磁路设计得比较饱和将磁路设计得比较饱和R Rf If=UfR+Rf H较大较大 B较小较小BHoUfLfIfRfNfRRUf7/11/202462第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.4.4.纹波的影响纹波的影响 TG 的输出电压含脉动成的输出电压含脉动成份，这种脉动称为纹波。份，这种脉动称为纹波。(1)引起脉动的因素引起脉动的因素 换向片数有限；换向片数有限；换向器表面粗糙，与电刷换向器表面粗糙，与电刷接触不良引起电刷跳动；接触不良引起电刷跳动；电枢铁心椭圆或偏心等造电枢铁心椭圆或偏心等造成气隙不均匀。成气隙不均匀。换向的影响换向的影响；还还有：齿、槽效应；有：齿、槽效应；转速变转速变化；励磁电源波动等。化；励磁电源波动等。oeat两个元件的电势波形两个元件的电势波形四个元件的电势波形四个元件的电势波形(2)纹波对速度反纹波对速度反馈、加速度反馈馈、加速度反馈系统不利，系统不利，对解算装置对解算装置(如微如微积分运算积分运算)的影响的影响更大。更大。7/11/202463第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 使每极下串联的元件数使每极下串联的元件数尽量多；尽量多；采用银采用银石墨电刷石墨电刷,改改善滑动接触；善滑动接触；加工时保证定、转子同加工时保证定、转子同心度；心度；减小换向区气隙磁密，减小换向区气隙磁密，以削弱换向电势。以削弱换向电势。保证电刷位于中性线保证电刷位于中性线,并减小电刷宽度并减小电刷宽度,以减小以减小气隙磁场的变化。气隙磁场的变化。(3)降低纹波的办法降低纹波的办法(1)引起脉动的因素引起脉动的因素换向片数有限；换向片数有限；换向器表面粗糙，换向器表面粗糙，与电刷接触不良引起与电刷接触不良引起电刷跳动；电刷跳动；电枢铁心椭圆或偏电枢铁心椭圆或偏心等造成气隙不均匀。心等造成气隙不均匀。换向的影响换向的影响；还还有：齿、槽效应；有：齿、槽效应；转速变化；励磁电源转速变化；励磁电源波动等。波动等。7/11/202464第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 接触电接触电阻随电阻随电流增大流增大而减小而减小接触电阻基本不变接触电阻基本不变2.4.5.电刷接触压降的影响电刷接触压降的影响n较低时，较低时，ia较小，电刷接触较小，电刷接触电阻较大且基本不变。电阻较大且基本不变。设电刷接触压降为设电刷接触压降为 Ub，则输出特性为则输出特性为Ua=Ce n-Ub1+RLRwRw是电枢回路中除电刷接是电枢回路中除电刷接触电阻外的总电阻。触电阻外的总电阻。Uboian较高时，较高时，ia 较大较大，电刷接，电刷接触电阻随触电阻随ia的增大而减小，的增大而减小，Ub随随ia的增加而增大；的增加而增大；Ub可认为是常数。可认为是常数。7/11/202465第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 Ub的存在使输出特性出现不灵敏区的存在使输出特性出现不灵敏区 Ub主要与下列因素有关：主要与下列因素有关：电刷与换向器材料；电刷与换向器材料；电刷中电流密度、方向；电刷中电流密度、方向；电刷单位面积压力；电刷单位面积压力；表面接触温度；表面接触温度；换向器圆周线速度；换向器圆周线速度；化学与机械方面的原因。化学与机械方面的原因。解决措施解决措施 采用银采用银石墨电刷；石墨电刷；采用铜电刷，并在换向器表面镀银。采用铜电刷，并在换向器表面镀银。Uano Ub不灵敏区不灵敏区nbL7/11/202466第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 2.5 直流测速发电机的应用举例直流测速发电机的应用举例一、选择测速发电机的基本原则一、选择测速发电机的基本原则1.考虑系统的频率、电压、工作速度范围；考虑系统的频率、电压、工作速度范围；2.考虑在系统中所起的作用：考虑在系统中所起的作用：作解算元件、高精度伺服系统中的测量元件时，作解算元件、高精度伺服系统中的测量元件时，要求线性误差要小、输出电压的稳定性要好；要求线性误差要小、输出电压的稳定性要好；作一般速度检测或阻尼元件时，灵敏度作一般速度检测或阻尼元件时，灵敏度K要高；要高；对要求快速响应的系统则应选转动惯量小的测速对要求快速响应的系统则应选转动惯量小的测速发电机。发电机。3.若交、直若交、直TG都能满足要求时，则需考虑它们的优都能满足要求时，则需考虑它们的优缺点：缺点：7/11/202467第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 交流交流TG的特点的特点没有电刷换向器，构造简单，没有电刷换向器，构造简单，维护方便，运行可靠；维护方便，运行可靠；无滑动接触，输出特性稳定，无滑动接触，输出特性稳定，精度高；精度高；摩擦力矩小，惯量小，无火花摩擦力矩小，惯量小，无火花干扰；干扰；正反转输出电压对称。正反转输出电压对称。不足：存在相位误差和剩余电不足：存在相位误差和剩余电压；输出斜率小；输出特性随压；输出斜率小；输出特性随负载性质的改变而有所不同。负载性质的改变而有所不同。直流直流TG的特点的特点输出电压没有相移；输出电压没有相移；无剩余电压；无剩余电压；输出功率较大，可带较输出功率较大，可带较大负载；大负载；温度补偿较容易。温度补偿较容易。不足：有电刷换向器，不足：有电刷换向器，故结构复杂，维护困难，故结构复杂，维护困难，且摩擦转距较大，对无且摩擦转距较大，对无线电有干扰，存在不灵线电有干扰，存在不灵敏区。敏区。7/11/202468第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 二、应用举例二、应用举例1.作速度测量元件作速度测量元件这是一个单闭环恒速控制这是一个单闭环恒速控制系统。用直流系统。用直流TG作速度检作速度检测元件，使测元件，使M恒速运转。恒速运转。调节调节Rw改变给改变给定值定值Ug，即可即可改变转速改变转速n。+-=M-ETGnUaUgU=K(Ug-Ua)ULRw7/11/202469第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 当当直直流流伺伺服服电电动动机机的的负负载载阻阻力力矩矩变变化化时时，电电动动机机的转速也随之改变。的转速也随之改变。+-=M-ETGnUaUgU=K(Ug-Ua)ULRw7/11/202470第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 +-=M-ETGnUaUgU=K(Ug-Ua)ULRw 为了使旋转机械在给定电压不变时保持恒速，在为了使旋转机械在给定电压不变时保持恒速，在 电动机的输出轴上耦合一测速发电机，电动机的输出轴上耦合一测速发电机，并将其输出并将其输出电压与给定电压相减后加入放大器，电压与给定电压相减后加入放大器，经放大后供给经放大后供给直流伺服电动机。直流伺服电动机。7/11/202471第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 当负载阻力矩由于某种因素减小，电动机的转速当负载阻力矩由于某种因素减小，电动机的转速便上升，此时测速发电机的输出电压增大，给定电便上升，此时测速发电机的输出电压增大，给定电压与输出电压的差值变小，经放大后加到直流电动压与输出电压的差值变小，经放大后加到直流电动机的电压减小，电动机减速；机的电压减小，电动机减速；+-=M-ETGnUaUgU=K(Ug-Ua)ULRw7/11/202472第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 若若负负载载阻阻力力矩矩偶偶然然变变大大，则则电电动动机机转转速速下下降降，测测速速机机输输出出电电压压减减小小，给给定定电电压压和和输输出出电电压压的的差差值值变变大大，经经放放大大后后加加给给电电动动机机的的电电压压变变大大，电动机加速。电动机加速。尽尽管管负负载载阻阻力力矩矩发发生生扰扰动动，但但由由于于该该系系统统的的调调节节作作用用，使使旋旋转转机机械械的的转转速速变变化化很很小小，近近似似于于恒速。恒速。给给定定电电压压取取自自恒恒压压电电源源，改改变变给给定定电电压压便便能能达达到所希望的转速。到所希望的转速。7/11/202473第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 不接不接TG：U=U=K(-)当当 0，电动机正转，使电动机正转，使 向向 靠近靠近；到到=时，时，虽然虽然U=0，但由于惯性的作用，但由于惯性的作用，n并不并不为为0，而是继续向，而是继续向 增大的方向转动；增大的方向转动；到到 时，时，U0，产生制动转距，并反转。产生制动转距，并反转。同样，反转时也能冲过头，使系统产生衰减振荡。同样，反转时也能冲过头，使系统产生衰减振荡。2.作阻尼元件作阻尼元件雷达天线控制系统原理示意图雷达天线控制系统原理示意图前置放前置放大器与大器与解调器解调器直流直流 功率功率 放大器放大器直流直流力矩力矩电动机电动机直流直流TG -UUUa7/11/202474第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 接上接上TG：当当 接近接近 时，就出现时，就出现U0 在在 增加过程中增加过程中,前置放前置放大器与大器与解调器解调器直流直流 功率功率 放大器放大器直流直流力矩力矩电动机电动机直流直流TG -UUUad dtKU=K(-)-d dtK7/11/202475第第2 2章章 直流测速发电机直流测速发电机 3.作解算元件作解算元件 Ua=K U，因，因K相当大，相当大，Ua为有限值，为有限值，故可认为故可认为 U=U1(t)-U 0。dtd U=K实现了输入量对实现了输入量对时间的积分。时间的积分。SMTGU1(t)U UUa 放大倍放大倍数数K 很很大的放大的放