一、直流測速發(fā)電機(jī):
1、直流測速發(fā)電機(jī)的工作原理:在空載時(shí),直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓就是電樞感應(yīng)電動(dòng)勢。顯然輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。
2. 誤差分析
直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓與轉(zhuǎn)速要嚴(yán)格保持正比關(guān)系在實(shí)際中是難以做到的,其實(shí)際的輸出特性為圖中實(shí)線,造成這種非線性誤差的原因主要有以下三個(gè)方面:
(1)電樞反應(yīng)
直流測速發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)電樞電流會(huì)產(chǎn)生電樞反應(yīng),電樞反應(yīng)的去磁作用使氣隙磁通Φ0減小,使輸出電壓減小。從輸出特性看,斜率將減小,而且電樞電流越大,電樞反應(yīng)的去磁作用越顯著,輸出特性斜率減小越明顯,輸出特性直線變?yōu)榍€。
(2)溫度的影響
如果直流測速發(fā)電機(jī)長期使用,其勵(lì)磁繞組會(huì)發(fā)熱,其繞組阻值隨溫度的升高而增大,勵(lì)磁電流因此而減小,從而引起氣隙磁通減小,輸出電壓減小,特性斜率減小。溫度升得越高,斜率減小越明顯,使特性向下彎曲。
可在勵(lì)磁回路中串接一個(gè)阻值較大而溫度系數(shù)較小的錳銅或康銅電阻,以減小由于溫度的變化而引起的電阻變化,從而減小因溫度而產(chǎn)生的線性誤差。
(3)接觸電阻
如果電樞電路總電阻包括電刷與換向器的接觸電阻,那么輸出電壓受接觸電阻壓降影響總是隨負(fù)載電流變化而變化,當(dāng)輸入的轉(zhuǎn)速較低時(shí),接觸電阻較大,使此時(shí)本來就不大的輸出電壓變得更小,造成的線性誤差很大;當(dāng)電流較大的,接觸電阻較小而且基本上趨于穩(wěn)定的數(shù)值,線性誤差相對而言小得多。
另外,直流測速發(fā)電機(jī)輸出的是一個(gè)脈動(dòng)電壓,其交變分量對速度反饋控制系統(tǒng)、高精度的解算裝置有較明顯的影響。
二、 交流測速發(fā)電機(jī):
交流測速發(fā)電機(jī)分為同步測速發(fā)電機(jī)和異步測速發(fā)電機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中異步測速發(fā)電機(jī)使用較廣泛。
交流異步測速發(fā)電機(jī)工作原理
交流異步測速發(fā)電機(jī)與交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)相似,其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型的,也有杯型的,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中多用空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)??招谋D(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)定子上有兩個(gè)在空間上互差90°電角度的繞組,一為勵(lì)磁繞組,另一為輸出繞組。
·空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)原理:
當(dāng)定子勵(lì)磁繞組外接頻率為 f的恒壓交流電源 u,勵(lì)磁繞組中有電流 i流過,在直軸(即軸)上產(chǎn)生以頻率 f脈振的磁通。
在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí),脈振磁通在空心杯轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出變壓器電勢(空心杯轉(zhuǎn)子可以看成有無數(shù)根導(dǎo)條的籠式轉(zhuǎn)子,相當(dāng)于變壓器短路時(shí)的二次繞組,而勵(lì)磁繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組),產(chǎn)生的磁場與勵(lì)磁電源同頻率的脈振磁場,在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)子切割直軸磁通,在杯型轉(zhuǎn)子中感應(yīng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢,其大小正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,并以勵(lì)磁磁場的脈振頻率交變,又因空心杯轉(zhuǎn)子相當(dāng)于短路繞組,故旋轉(zhuǎn)電勢在杯型轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生交流短路電流,若忽視杯型轉(zhuǎn)子的漏抗的影響,那么此短路電流所產(chǎn)生的脈振磁通在空間位置上與輸出繞組的軸線一致,因此轉(zhuǎn)子脈振磁場與輸出繞組相交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電勢。輸出繞組感應(yīng)產(chǎn)生的電勢實(shí)際就是交流異步測速發(fā)電機(jī)輸出的空載電壓,其大小正比于轉(zhuǎn)速,其頻率為勵(lì)磁電源的頻率。
2、誤差分析
交流異步測速發(fā)電機(jī)的誤差主要有三種:非線性誤差、剩余電壓和相位誤差。
1、直流測速發(fā)電機(jī)的工作原理:在空載時(shí),直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓就是電樞感應(yīng)電動(dòng)勢。顯然輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。
2. 誤差分析
直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓與轉(zhuǎn)速要嚴(yán)格保持正比關(guān)系在實(shí)際中是難以做到的,其實(shí)際的輸出特性為圖中實(shí)線,造成這種非線性誤差的原因主要有以下三個(gè)方面:
(1)電樞反應(yīng)
直流測速發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)電樞電流會(huì)產(chǎn)生電樞反應(yīng),電樞反應(yīng)的去磁作用使氣隙磁通Φ0減小,使輸出電壓減小。從輸出特性看,斜率將減小,而且電樞電流越大,電樞反應(yīng)的去磁作用越顯著,輸出特性斜率減小越明顯,輸出特性直線變?yōu)榍€。
(2)溫度的影響
如果直流測速發(fā)電機(jī)長期使用,其勵(lì)磁繞組會(huì)發(fā)熱,其繞組阻值隨溫度的升高而增大,勵(lì)磁電流因此而減小,從而引起氣隙磁通減小,輸出電壓減小,特性斜率減小。溫度升得越高,斜率減小越明顯,使特性向下彎曲。
可在勵(lì)磁回路中串接一個(gè)阻值較大而溫度系數(shù)較小的錳銅或康銅電阻,以減小由于溫度的變化而引起的電阻變化,從而減小因溫度而產(chǎn)生的線性誤差。
(3)接觸電阻
如果電樞電路總電阻包括電刷與換向器的接觸電阻,那么輸出電壓受接觸電阻壓降影響總是隨負(fù)載電流變化而變化,當(dāng)輸入的轉(zhuǎn)速較低時(shí),接觸電阻較大,使此時(shí)本來就不大的輸出電壓變得更小,造成的線性誤差很大;當(dāng)電流較大的,接觸電阻較小而且基本上趨于穩(wěn)定的數(shù)值,線性誤差相對而言小得多。
另外,直流測速發(fā)電機(jī)輸出的是一個(gè)脈動(dòng)電壓,其交變分量對速度反饋控制系統(tǒng)、高精度的解算裝置有較明顯的影響。
二、 交流測速發(fā)電機(jī):
交流測速發(fā)電機(jī)分為同步測速發(fā)電機(jī)和異步測速發(fā)電機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中異步測速發(fā)電機(jī)使用較廣泛。
交流異步測速發(fā)電機(jī)工作原理
交流異步測速發(fā)電機(jī)與交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)相似,其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型的,也有杯型的,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中多用空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)??招谋D(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)定子上有兩個(gè)在空間上互差90°電角度的繞組,一為勵(lì)磁繞組,另一為輸出繞組。
·空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)原理:
當(dāng)定子勵(lì)磁繞組外接頻率為 f的恒壓交流電源 u,勵(lì)磁繞組中有電流 i流過,在直軸(即軸)上產(chǎn)生以頻率 f脈振的磁通。
在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí),脈振磁通在空心杯轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出變壓器電勢(空心杯轉(zhuǎn)子可以看成有無數(shù)根導(dǎo)條的籠式轉(zhuǎn)子,相當(dāng)于變壓器短路時(shí)的二次繞組,而勵(lì)磁繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組),產(chǎn)生的磁場與勵(lì)磁電源同頻率的脈振磁場,在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)子切割直軸磁通,在杯型轉(zhuǎn)子中感應(yīng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢,其大小正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,并以勵(lì)磁磁場的脈振頻率交變,又因空心杯轉(zhuǎn)子相當(dāng)于短路繞組,故旋轉(zhuǎn)電勢在杯型轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生交流短路電流,若忽視杯型轉(zhuǎn)子的漏抗的影響,那么此短路電流所產(chǎn)生的脈振磁通在空間位置上與輸出繞組的軸線一致,因此轉(zhuǎn)子脈振磁場與輸出繞組相交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電勢。輸出繞組感應(yīng)產(chǎn)生的電勢實(shí)際就是交流異步測速發(fā)電機(jī)輸出的空載電壓,其大小正比于轉(zhuǎn)速,其頻率為勵(lì)磁電源的頻率。
2、誤差分析
交流異步測速發(fā)電機(jī)的誤差主要有三種:非線性誤差、剩余電壓和相位誤差。
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