測(cè)速元件及測(cè)速方法課件

測(cè)速元件及測(cè)速方法直流測(cè)速發(fā)電機(jī)

結(jié)構(gòu)、基本關(guān)系式、輸出特性及誤差分析異步測(cè)速發(fā)電機(jī)工作原理及輸出特性由位移傳感器的脈沖信號(hào)求轉(zhuǎn)速專門測(cè)量轉(zhuǎn)速用的微型直流發(fā)電機(jī)?？刂葡到y(tǒng)對(duì)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要要求是：（1）輸出電壓要與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系，正、反轉(zhuǎn)時(shí)特性一致；（2）輸出特性的靈敏度高；（3）輸出電壓的波紋??；（4）電機(jī)的慣量小。轉(zhuǎn)子，定子、電刷和換向器。磁極在定子上，電樞繞組在轉(zhuǎn)子上，實(shí)現(xiàn)輸入輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換。測(cè)速元件及測(cè)速方法結(jié)構(gòu)測(cè)速元件－測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)異步測(cè)速發(fā)電機(jī)鼠籠式：精度低空心杯：精度高將轉(zhuǎn)速變換成電壓信號(hào)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性RLUaEanIfUfIa工作原理圖等效電路圖RL輸出特性：指當(dāng)勵(lì)磁電壓和電樞電流不變時(shí)，輸出電壓Ua與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系。動(dòng)態(tài)靜態(tài)感應(yīng)電勢(shì)輸出電壓基本關(guān)系式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性空載時(shí)有Ia=dIa/dt＝0，空載時(shí)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓Ua為：負(fù)載時(shí)根據(jù)等效電路圖可知Ia=Ua/RL，將其代入電壓平衡方程式和感應(yīng)電勢(shì)的公式得：空載時(shí)輸出電壓的大小與轉(zhuǎn)速成正比，電壓極性由轉(zhuǎn)動(dòng)方向決定。負(fù)載時(shí)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的靜態(tài)輸出特性，KL稱為輸出斜率或靈敏度?？蛰d輸出特性負(fù)載時(shí)的靜態(tài)輸出特性直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性可見，考慮電流的變化和電感，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)。當(dāng)1/T遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的帶寬時(shí)，測(cè)速發(fā)電機(jī)仍可看成是轉(zhuǎn)速的比例環(huán)節(jié)。負(fù)載時(shí)的動(dòng)態(tài)特性直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性

當(dāng)ф，Ra和RL保持恒定不變時(shí)，輸出電壓Ua與轉(zhuǎn)速n或ω將有嚴(yán)格的線性關(guān)系，并且輸出電壓的極性變化反映出轉(zhuǎn)動(dòng)方向的改變，另外，當(dāng)負(fù)載電阻由大變小時(shí)，輸出特性的斜率變小，但仍然是線性關(guān)系。當(dāng)測(cè)速機(jī)空載（RL→∞）,輸出特性具有最大斜率。直流測(cè)速電機(jī)的輸出特性與直流電動(dòng)機(jī)中發(fā)生的情況相同，當(dāng)有負(fù)載通過直流發(fā)電機(jī)電樞繞組時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生電樞磁場(chǎng)和電樞反應(yīng)，電樞反應(yīng)對(duì)氣隙合成磁場(chǎng)有兩個(gè)影響。第一是使氣隙合成磁場(chǎng)的物理中性面順著直流發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度；而在直流電動(dòng)機(jī)中，是逆著旋轉(zhuǎn)方向偏移一個(gè)角度。第二是對(duì)磁極磁場(chǎng)有去磁效應(yīng)。而且，電樞電流越大，電樞反應(yīng)的影響越大，氣隙合成磁通被削弱的越多。電樞反應(yīng)使氣隙合成磁通減小，從而使輸出電壓Ua下降電樞反應(yīng)的影響

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)誤差分析直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響：磁場(chǎng)的物理中性面逆著旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度

直流發(fā)電機(jī)工作原理直流發(fā)電機(jī)工作原理模型簡(jiǎn)圖直流發(fā)電機(jī)等效電路圖直流電動(dòng)機(jī)等效電路圖直流測(cè)速發(fā)電機(jī)誤差分析若以此電壓Ua0作為理想輸出電壓，則由于電樞反應(yīng)的去磁作用而引起的相對(duì)誤差為：顯然，轉(zhuǎn)速升高，負(fù)載電阻變小，都將使輸出電壓的線性誤差增大。這就是為什么在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的技術(shù)條件中都注明最高轉(zhuǎn)速和最小負(fù)載電阻值的原因。使用時(shí)轉(zhuǎn)速不得超過最高轉(zhuǎn)速，負(fù)載電阻不得小于規(guī)定的電阻值，以保證電樞反應(yīng)引起的非線性誤差不超過允許數(shù)值。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)誤差分析延遲換向去磁接觸電阻與接觸電壓換向元件中的感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生的附加電流在流過換向元件時(shí)又產(chǎn)生了磁通Φk，與主磁通方向相反。電刷與換向器之間的滑動(dòng)接觸使其間的接觸電阻是非線性的，而且不穩(wěn)定。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，電機(jī)電流較小時(shí)，接觸電阻較大。接觸電阻對(duì)輸出特性的影響這時(shí)測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓則變的很小，甚至無(wú)輸出?？紤]接觸電壓降?Ub時(shí)電樞回路的電壓方程式為Ua＝Ea-IaRa-?Ub整理得?Ub的存在使特性曲線下移。00‘稱為不靈敏區(qū)0‘紋波、火花和電磁干擾交流測(cè)速發(fā)電機(jī)

交流測(cè)速發(fā)電機(jī)與兩相伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)相似。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠形和杯形兩種?；窘Y(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)定子上放有空間相差900電角度的兩相繞組，一個(gè)是激磁繞組，另一個(gè)是輸出繞組?；\形轉(zhuǎn)子的測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出斜率大，靈敏度高，但輸出特性的線性度差，相位誤差和剩余電壓也大；杯形轉(zhuǎn)子的測(cè)速發(fā)電機(jī)精度高，應(yīng)用廣泛。1測(cè)速機(jī)轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)為什么沒有電壓輸出？轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出電壓為何與頻率無(wú)關(guān)？2交流異步測(cè)速電機(jī)輸出電勢(shì)是旋轉(zhuǎn)電勢(shì)還是變壓器電勢(shì)？異步測(cè)速發(fā)電機(jī)杯形轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理

定子的兩相繞組在空間位置上嚴(yán)格保持900電角度。其中的一相W1作為激磁繞組，外施穩(wěn)頻穩(wěn)壓的交流電源激磁。另一相W2作為輸出繞組，其兩端電壓U2就是測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓。異步測(cè)速發(fā)電機(jī)工作原理圖當(dāng)頻率為f的激磁電壓U1加在激磁繞組W1上以后，在測(cè)速發(fā)電機(jī)內(nèi)、外定子間的氣隙中，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與W1軸線相一致，頻率為f的脈振磁通φ1，稱φ1所在的直線為直軸方向，與φ1成900電角度的方向?yàn)榻惠S方向。在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，激磁繞組的直軸脈振磁通只能在空心杯轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出變壓器電勢(shì)，氣隙中的磁通就是直軸磁通φ1，它與輸出繞組軸線的空間位置相差900電角度，與輸出繞組沒有匝鏈，所以輸出繞組中不產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，輸出電壓為零。異步測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子切割直軸磁通φ1從而在轉(zhuǎn)子杯中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢(shì)Er。由于φ1為脈振磁通，所以電勢(shì)Er為交變電勢(shì)。從定子上看，轉(zhuǎn)子電勢(shì)Er的交變頻率就是激磁電壓和φ1的脈振頻率f，它的大小為：若φ1恒定，則電勢(shì)Er就與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n成正比與直流測(cè)速發(fā)電機(jī)相比，交流測(cè)速發(fā)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)是（1）沒有電刷和換向器，構(gòu)造簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠；（2）無(wú)滑動(dòng)接觸，輸出特性穩(wěn)定，精度高；（3）摩擦力矩小，慣性小；（無(wú)刷，空心杯）（4）不產(chǎn)生干擾火花。缺點(diǎn)是（1）存在剩余電壓和相位誤差；（2）輸出斜率??；（3）輸出特性隨負(fù)載性質(zhì)（電阻，電容，電感）變化。由位移傳感器的脈沖信號(hào)求轉(zhuǎn)速M(fèi)法測(cè)速測(cè)速方法T法測(cè)速M(fèi)/T法測(cè)速在規(guī)定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)傳感器輸出的脈沖數(shù)并計(jì)算速度的方法M法測(cè)速的分辨率高速精度高由位移傳感器的脈沖信號(hào)求轉(zhuǎn)速M(fèi)法測(cè)速測(cè)速方法T法測(cè)速M(fèi)/T法測(cè)