第1 章1 章直流测速发电机
中国矿大信电学院
1.1 直流测速发电机的工作原理和结构1.2 直流测速发电机的输出特性1.3 直流测速发电机的误差和减小方法1.4 直流测速发电机的性能指标及应用1.5 直流测速发电机的应用举例1.6 直流测速发电机的发展动向
本章要求：
熟练掌握直流测速发电机的工作原理。熟练掌握直流测速发电机的工作原理。了解直流测速发电机的结构和型式。了解直流测速发电机的结构和型式。熟练掌握直流测速发电机的输出特性。熟练掌握直流测速发电机的输出特性。
搞清直流测速发电机的误差及其减小方法。搞清直流测速发电机的误差及其减小方法。搞清直流测速发电机的性能指标。搞清直流测速发电机的性能指标。熟练掌握直流测速发电机的应用。熟练掌握直流测速发电机的应用。
1.1 直流测速发电机的原理和结构1.1 直流测速发电机的原理和结构一、直流测速发电机的结构
直流电机
定子
+
定
子铁心
空气隙
转子
-
励机端电磁绕
组壳盖刷电换电转枢向枢绕器铁组心轴
直流电机的定子
直流电机的转子
励磁方式：励磁方式：电磁式和永磁式
直流永磁电机
直流永磁电机
永磁直流测速发电机
永磁直流测速发电机
2577稀土直流伺服测速机组
用途：用途：在随动系统中提供驱动力矩和速度反馈信号，速度反馈信号，本产品已用于某机光学瞄准具随动系统中。
控制电机
二、直流测速发电机的工作原理
导体ab,cd导体ab,cd切割磁力ab,cd 切割磁力线产生感应电势，线产生感应电势，N 极下电势方向由b极下电势方向由b 指向a ，s 极下导体cd极下导体cd中cd 中电势由c电势由c 指向d,指向d,因此d, 因此电刷A电刷A 为正，为正，B 为负
+
-
当线圈转动180当线圈转动180, 导体cd导体cd处于cd 处于N处于N 极下，极下，电势由d 到c ，S 极下导体极下导体电势导体电势由电势由a 到b ，仍然A仍然A 刷为正，B 刷为负。刷为负。
o
控制电机
+
-
电枢连续旋转，电枢连续旋转，导体ab.cd
轮流交替地切割N 极和S 极下的磁力线,ab.cd 中产生交变电势，中产生交变电势，但是换向器的作用，但是换向器的作用，使电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，的导体相连接，从而使电刷两端得到的电势极性不变，端得到的电势极性不变，
这就是直流发电机的最基本工作原理。
1.2 直流测速发电机的输出特性1.2 直流测速发电机的输出特性
一、基本概念
根据已学过的直流发电机的工作原理知，根据已学过的直流发电机的工作原理知，电刷两端的感应电势：
由上可知：由上可知：1.电刷两端的感应电1. 电刷两端的感应电势与电机的转速成正比。势与电机的转速成正比。
2.直流发电机能够把转速信号换2. 直流发电机能够把转速信号换成电势信号，成电势信号，从而用来测速。从而用来测速。
二、自动控制系统对测速发电机的要求：自动控制系统对测速发电机的要求：
1.输出电压与转速的关系曲线1. 输出电压与转速的关系曲线（输出电压与转速的关系曲线（即输出特性）即输出特性）应为线性。为线性。
2.输出特性的斜率要大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.输出电压的纹波要小4. 输出电压的纹波要小，输出电压的纹波要小，即要求在一定的转速下输出电压要稳定，定的转速下输出电压要稳定，波动要小5.正5. 正，反转两个方向的输出特性要一致。特性要一致。
三、输出特性
由直流电机电势公式得：直流电机电势公式得：
E a =Ce фn=Ke n
在图示正方向下得：图示正方向下得：
U a =Ea -I a R a I a =Ua /RL
负载时测速发电机的输出电压为：负载时测速发电机的输出电压为：
C e φ
U a =n
1+R a
/R L
输出特性曲线：输出特性曲线：C e φ
U a =n
1+R a /R L
由上式知：由上式知：若Φ、R L 、R a ，则
U a ∝n
但随R L 减小，减小，特性斜
率变小，率变小
，实际特性与理论特性间存在误差。理论特性间存在误差。
n
图中实线为直流测速发电机理想输出特性，输出特性，虚线为实际输出特性，实际输出特性，实际特性与要求的线性特性间存在误差，且该误差与负载电阻有关。载电阻有关。
n
产生误差原因：产生误差原因：电枢反应、电枢反应、温度变化等。温度变化等。
1.3 直流测速发电机的误差和减小方法1.3 直流测速发电机的误差和减小方法一温度的影响
由于电机周围环
境温度的变化以及电机本身发热，机本身发热，使电机绕组的电阻发生变化。绕组的电阻发生变化。温度t 升高，升高，励磁绕组电阻R f 增大，增大，磁通ф减小输出电压U 降低。反之，反之，U 升高。升高。
减小误差的考虑：减小误差的考虑：
控制电机
为了减小温度变化对输出特性的影响，为了减小温度变化对输出特性的影响，测
当磁路饱和时，速发电机的磁路应较为饱和。当磁路饱和时，
励磁电流变化引起的磁通变化较小。但是，励磁电流变化引起的磁通变化较小。但是，由于绕组电阻随温度变化的变化太大，于绕组电阻随温度变化的变化太大，要使输出稳定，稳定，还必须采取措施以减小温度对输出特性的影响。的影响。
R L
具体方法：具体方法：(1）(1）在励磁回路中串联一个阻值比励磁绕组电阻大几倍的附加电阻来稳流。
控制电机
附加电阻用温度系数较低的合金材料制成，材料制成，如锰镍铜合金。如锰镍铜合金。虽然温度升高励磁电阻增大，虽然温度升高励磁电阻增大，但整个励磁回路的总电阻增加不多。但整个励磁回路的总电阻增加不多。(2)如果对于温度变化引起的误差要求比较(2)如果对于温度变化引起的误差要求比较严格时，严格时，可在励磁回路串联负温度系数的热敏电阻并联网络。
控制电机 热敏网络参数选择方法： 热敏网络参数选择方法： 1）作出励磁绕组电阻随温度变化 的曲线1 的曲线1； 2）作并联网络电阻随温度变化的 曲线2 曲线2。
R(t) Uf R Rf(t)
R
3 1 2
曲线1温度系数为正; 曲线1温度系数为正; 曲线2温度系数为负； 曲线2温度系数为负； 当两条曲线的斜率 相等， 相等，励磁回路的总电 阻就不随温度而变化, 阻就不随温度而变化,曲 线3 。
0
t
控制电机
二 电枢磁场的影响 N N
不论转子转 到哪个位置， 到哪个位置，电 枢导体电流在空 间分布情况始终 不变， 不变，因此电枢 磁场在空间是固 定不动的恒定磁 场。
S 主磁场
S 电枢磁场
控制电机
减小误差的考虑： 减小误差的考虑： 电枢磁场产生附加去磁作用，负载时的气 电枢磁场产生附加去磁作用， 附加去磁作用 隙磁通较空载时小，从而产生误差。 隙磁通较空载时小，从而产生误差。 当负载电阻越小或转速越高， 当负载电阻越小或转速越高，负载电流就 越大，电枢磁场产生的附加去磁作用就越强， 越大，电枢磁场产生的附加去磁作用就越强， 磁通被削弱的就越多， 磁通被削弱的就越多，输出特性偏离直线越 非线性误差越大。 远，非线性误差越大。 N Ua
C eφ Ua = n 1 + Ra / RL
n
S
控制电机
为了减小电枢反应对输出特性的影响， 为了减小电枢反应对输出特性的影响，测 速发电机在使用时，转速不得超 技术条 速发电机在使用时，转速不得超过技术条件中 定的最大转速；负载电阻不得小于技术 技术条 规定的最大转速；负载电阻不得小于技术条件 定的电阻值，以保证非线性误差较小。 给定的电阻值，以保证非线性误差较小。 三、其它影响 其它影响 除了以上两种原因引起输 除了以上两种 出特性的误差外 还有延迟 延迟换 出特性的误差外，还有延迟换 向去磁、 向去磁、电势的纹波以及电刷 接触压降等都 压降等都会 接触压降等都会引起输出特性 的误差， 的误差，对此在电机中都采用 了相应减小误差的措施。 了相应减小误差的措施。 Ia Uj EU
1.4直流测速发电机的性能指标及使用 1.4直流测速发电机的性能指标及使用
一、主要性能指标 1、线性误差 、 在工作转速范围内，输 在工作转速范 出电压与理想输出电压之差 对最大理想输出电压之比
δx = ∆U
Um × 100%
实测值
U(V)
Um
理论值
o
nb nmax
n
5 nb一般为 nmax , δ x 一般为 0.5%左右 6
控制电机
2 、输出斜率 定的激磁条件 位转速（ 在额定的激磁条件下，单位转速（1000r/min） ） 时产生的输出电压。 时产生的输出电压。 3 、最大线性工作转速 max 大线性工作转速n 允许的线性误差 的线性误差范 的电枢最高转速。 在允许的线性误差范围内的电枢最高转速。 定转速就是最大线性工作转速。 额定转速就是最大线性工作转速。 N Ua n n
S
控制电机
4 、负载电阻 L 负载电阻R 输出特性在误差范 小负载电阻值。 保证输出特性在误差范围内的最小负载电阻值。 此外，还包括不灵敏区、输出电压的不对称 包括不 输出电压的不对称 纹波系数、 度、纹波系数、变温输出误差和输出电压温 度系数等性能指标。 度系数等性能指标。
Ua RL =无穷大 无穷大 RL1 RL2
N n
RL1 >RL2
S
n
控制电机
二、直流测速发电机的使用 1、直流测速发电机的选用 、直流测速发电机的选 选用直流测速发电机时，应根据其在系统 用直流测速发电机时，应根据其在系统 中的用途 选择。 中的用途来选择。 1）当作为运算元件或用于恒速控制时，应着重 ）当作为运算元件或用于恒速控制时， 运算元件或用于恒速 考虑其线性度和纹波电压， 考虑其线性度和纹波电压，而对输出斜率的要 求则是第二位的； 第二位的 求则是第二位的； 2）当作为校正元件时，应着重考虑其输出斜 ）当作为校 元件时 着重考虑其输出斜 考虑 而对其其 其其线性度和纹波电压的要求并不是 率，而对其其线性度和纹波电压的要求并不是 严格的。 很严格的。
控制电机
2、直流测速发电机的接线 、
电磁式直流测速发电机在使用前必须区别清 电磁式直流测速发电机在使用前必须区别清 电枢绕组端头 磁绕组端头 楚电枢绕组端头和激磁绕组端头。
S1 F1
一般标有F1和F2的为 标有 磁绕组，标有S 激磁绕组，标有 1和S2的 为电枢绕组。 为电枢绕组。 如果标记看不清或已 如果标记看不 记看 脱落， 何判断？ 脱落，如何判断？
F2 S2
1.5
直流测速发电机的应用举例
直流测速发电机在自 直流测速发电机在自动控制系统和计算装 制系统 置中可以作为测速元件、 置中可以作为测速元件、校正元件、解算元件 测速元件 元件、 加速度信号元件 元件。 可以测量各种 量各种机 和角加速度信号元件。它可以测量各种机械在 限范围 或非常缓慢 转速。 缓慢的 有限范围内的摆动或非常缓慢的转速。 下面以测速发电机在速度控制系统中作为 以测速发电机在速度控制系统 转速负反馈元件调节电动机的转速， 转速负反馈元件调节电动机的转速，以稳定系 馈元件调节电动机的转速 的转速为例，介绍测速发电机的使用 测速发电机的使用。 统的转速为例，介绍测速发电机的使用。
控制电机
电磁滑差离合器的异步调速系统
电磁滑差U u U v U w
系统由异步电动机、系统由异步电动机、电磁滑差离合器、电磁滑差离合器、测速发电机和控制电路组成。和控制电路组成。通过离合器来调节负载速度。通过离合器来调节负载速度。
电磁滑差
U u U v U w
电磁滑差离合器的电枢与异步电动机同轴旋转，电磁滑差离合器的电枢与异步电动机同轴旋转，其中有短路绕组；中有短路绕组；磁极与负载同轴旋转，磁极与负载同轴旋转，其中的励磁绕组通入直流电流，绕组通入直流电流，在离合器的磁路中产生磁通。在离合器的磁路中产生磁通。电枢旋转时，电枢旋转时，其绕组切割气隙磁场，其绕组切割气隙磁场，感应电势，感应电势，产生电流，生电流，该电流与气隙磁场作用就产生电磁转矩，该电流与气隙磁场作用就产生电磁转矩，使磁极和负载随着电枢向同一个方向旋转。使磁极和负载随着电枢向同一个方向旋转。
控制电机
T n 1
电磁滑差离合器的电枢旋转时，电磁滑差离合器的电枢旋转时，其绕组切割气隙磁场，感应电势，感应电势，产生电流，产生电流，该电流与气隙磁场作用就产生电磁转矩，就产生电磁转矩，使磁极和负载随着电枢向同一个方向旋转。方向旋转。
电磁滑差
U u U v U w
电磁滑差离合器的电枢与磁极必须有转差，才能产生电磁转矩，生电磁转矩，所以叫电磁滑差离合器。所以叫电磁滑差离合器。调节电磁滑差离合器的励磁电流，调节电磁滑差离合器的励磁电流，可以调节电磁转矩的大小，矩的大小，从而可以控制磁极和负载的速度。从而可以控制磁极和负载的速度。
控制电机
电磁滑差离合器的机械特性
T L
机械特性特点：机械特性特点：
1、励磁固定时，励磁固定时，负载转矩增加，转速下降很大，转速下降很大，即特性软2、励磁电流越小特性越软。励磁电流越小特性越软。
3、对恒转矩负载，对恒转矩负载
，电磁滑差离合器本身的调速范围小。合器本身的调速范围小。
电磁滑差
U u U v U w
为了提高特性的硬度扩大调速范围，为了提高特性的硬度扩大调速范围，需要采用速度负反馈构成的闭环系统。馈构成的闭环系统。由于负载的变化而引起的转速变化由速度负反馈系统进行自动调节，由速度负反馈系统进行自动调节，使转速维持恒定。使转速维持恒定。调速范围可达10：1。
该系统采用测速发电机检测速度，检测速度，来构成速度负反馈的闭环系统。闭环系统。改变速度给定控制信号，改变速度给定控制信号，就可以得到不同的闭环特性，闭环特性，从而实现调速。从而实现调速。
1.6 直流测速发电机的发展动向1.6 直流测速发电机的发展动向一、发展高灵敏度直流测速发电机二、改进电刷与换向器的接触装置，改进电刷与换向器的接触装置，发
展无刷直流测速发电机
三、发展永磁式无槽电枢、发展永磁式无槽电枢、环形电枢、环形电枢、印
刷绕组电枢直流测速发电机
控制电机
作业：作业：1、2-4 (p26)
2、查找一个带直流测速发电机的自控系统，分析其工作原理。分析其工作原理。
第1 章1 章直流测速发电机
中国矿大信电学院
1.1 直流测速发电机的工作原理和结构1.2 直流测速发电机的输出特性1.3 直流测速发电机的误差和减小方法1.4 直流测速发电机的性能指标及应用1.5 直流测速发电机的应用举例1.6 直流测速发电机的发展动向
本章要求：
熟练掌握直流测速发电机的工作原理。熟练掌握直流测速发电机的工作原理。了解直流测速发电机的结构和型式。了解直流测速发电机的结构和型式。熟练掌握直流测速发电机的输出特性。熟练掌握直流测速发电机的输出特性。
搞清直流测速发电机的误差及其减小方法。搞清直流测速发电机的误差及其减小方法。搞清直流测速发电机的性能指标。搞清直流测速发电机的性能指标。熟练掌握直流测速发电机的应用。熟练掌握直流测速发电机的应用。
1.1 直流测速发电机的原理和结构1.1 直流测速发电机的原理和结构一、直流测速发电机的结构
直流电机
定子
+
定
子铁心
空气隙
转子
-
励机端电磁绕
组壳盖刷电换电转枢向枢绕器铁组心轴
直流电机的定子
直流电机的转子
励磁方式：励磁方式：电磁式和永磁式
直流永磁电机
直流永磁电机
永磁直流测速发电机
永磁直流测速发电机
2577稀土直流伺服测速机组
用途：用途：在随动系统中提供驱动力矩和速度反馈信号，速度反馈信号，本产品已用于某机光学瞄准具随动系统中。
控制电机
二、直流测速发电机的工作原理
导体ab,cd导体ab,cd切割磁力ab,cd 切割磁力线产生感应电势，线产生感应电势，N 极下电势方向由b极下电势方向由b 指向a ，s 极下导体cd极下导体cd中cd 中电势由c电势由c 指向d,指向d,因此d, 因此电刷A电刷A 为正，为正，B 为负
+
-
当线圈转动180当线圈转动180, 导体cd导体cd处于cd 处于N处于N 极下，极下，电势由d 到c ，S 极下导体极下导体电势导体电势由电势由a 到b ，仍然A仍然A 刷为正，B 刷为负。刷为负。
o
控制电机
+
-
电枢连续旋转，电枢连续旋转，导体ab.cd
轮流交替地切割N 极和S 极下的磁力线,ab.cd 中产生交变电势，中产生交变电势，但是换向器的作用，但是换向器的作用，使电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，的导体相连接，从而使电刷两端得到的电势极性不变，端得到的电势极性不变，
这就是直流发电机的最基本工作原理。
1.2 直流测速发电机的输出特性1.2 直流测速发电机的输出特性
一、基本概念
根据已学过的直流发电机的工作原理知，根据已学过的直流发电机的工作原理知，电刷两端的感应电势：
由上可知：由上可知：1.电刷两端的感应电1. 电刷两端的感应电势与电机的转速成正比。势与电机的转速成正比。
2.直流发电机能够把转速信号换2. 直流发电机能够把转速信号换成电势信号，成电势信号，从而用来测速。从而用来测速。
二、自动控制系统对测速发电机的要求：自动控制系统对测速发电机的要求：
1.输出电压与转速的关系曲线1. 输出电压与转速的关系曲线（输出电压与转速的关系曲线（即输出特性）即输出特性）应为线性。为线性。
2.输出特性的斜率要大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.输出电压的纹波要小4. 输出电压的纹波要小，输出电压的纹波要小，即要求在一定的转速下输出电压要稳定，定的转速下输出电压要稳定，波动要小5.正5. 正，反转两个方向的输出特性要一致。特性要一致。
三、输出特性
由直流电机电势公式得：直流电机电势公式得：
E a =Ce фn=Ke n
在图示正方向下得：图示正方向下得：
U a =Ea -I a R a I a =Ua /RL
负载时测速发电机的输出电压为：负载时测速发电机的输出电压为：
C e φ
U a =n
1+R a
/R L
输出特性曲线：输出特性曲线：C e φ
U a =n
1+R a /R L
由上式知：由上式知：若Φ、R L 、R a ，则
U a ∝n
但随R L 减小，减小，特性斜
率变小，率变小
，实际特性与理论特性间存在误差。理论特性间存在误差。
n
图中实线为直流测速发电机理想输出特性，输出特性，虚线为实际输出特性，实际输出特性，实际特性与要求的线性特性间存在误差，且该误差与负载电阻有关。载电阻有关。
n
产生误差原因：产生误差原因：电枢反应、电枢反应、温度变化等。温度变化等。
1.3 直流测速发电机的误差和减小方法1.3 直流测速发电机的误差和减小方法一温度的影响
由于电机周围环
境温度的变化以及电机本身发热，机本身发热，使电机绕组的电阻发生变化。绕组的电阻发生变化。温度t 升高，升高，励磁绕组电阻R f 增大，增大，磁通ф减小输出电压U 降低。反之，反之，U 升高。升高。
减小误差的考虑：减小误差的考虑：
控制电机
为了减小温度变化对输出特性的影响，为了减小温度变化对输出特性的影响，测
当磁路饱和时，速发电机的磁路应较为饱和。当磁路饱和时，
励磁电流变化引起的磁通变化较小。但是，励磁电流变化引起的磁通变化较小。但是，由于绕组电阻随温度变化的变化太大，于绕组电阻随温度变化的变化太大，要使输出稳定，稳定，还必须采取措施以减小温度对输出特性的影响。的影响。
R L
具体方法：具体方法：(1）(1）在励磁回路中串联一个阻值比励磁绕组电阻大几倍的附加电阻来稳流。
控制电机
附加电阻用温度系数较低的合金材料制成，材料制成，如锰镍铜合金。如锰镍铜合金。虽然温度升高励磁电阻增大，虽然温度升高励磁电阻增大，但整个励磁回路的总电阻增加不多。但整个励磁回路的总电阻增加不多。(2)如果对于温度变化引起的误差要求比较(2)如果对于温度变化引起的误差要求比较严格时，严格时，可在励磁回路串联负温度系数的热敏电阻并联网络。
控制电机 热敏网络参数选择方法： 热敏网络参数选择方法： 1）作出励磁绕组电阻随温度变化 的曲线1 的曲线1； 2）作并联网络电阻随温度变化的 曲线2 曲线2。
R(t) Uf R Rf(t)
R
3 1 2
曲线1温度系数为正; 曲线1温度系数为正; 曲线2温度系数为负； 曲线2温度系数为负； 当两条曲线的斜率 相等， 相等，励磁回路的总电 阻就不随温度而变化, 阻就不随温度而变化,曲 线3 。
0
t
控制电机
二 电枢磁场的影响 N N
不论转子转 到哪个位置， 到哪个位置，电 枢导体电流在空 间分布情况始终 不变， 不变，因此电枢 磁场在空间是固 定不动的恒定磁 场。
S 主磁场
S 电枢磁场
控制电机
减小误差的考虑： 减小误差的考虑： 电枢磁场产生附加去磁作用，负载时的气 电枢磁场产生附加去磁作用， 附加去磁作用 隙磁通较空载时小，从而产生误差。 隙磁通较空载时小，从而产生误差。 当负载电阻越小或转速越高， 当负载电阻越小或转速越高，负载电流就 越大，电枢磁场产生的附加去磁作用就越强， 越大，电枢磁场产生的附加去磁作用就越强， 磁通被削弱的就越多， 磁通被削弱的就越多，输出特性偏离直线越 非线性误差越大。 远，非线性误差越大。 N Ua
C eφ Ua = n 1 + Ra / RL
n
S
控制电机
为了减小电枢反应对输出特性的影响， 为了减小电枢反应对输出特性的影响，测 速发电机在使用时，转速不得超 技术条 速发电机在使用时，转速不得超过技术条件中 定的最大转速；负载电阻不得小于技术 技术条 规定的最大转速；负载电阻不得小于技术条件 定的电阻值，以保证非线性误差较小。 给定的电阻值，以保证非线性误差较小。 三、其它影响 其它影响 除了以上两种原因引起输 除了以上两种 出特性的误差外 还有延迟 延迟换 出特性的误差外，还有延迟换 向去磁、 向去磁、电势的纹波以及电刷 接触压降等都 压降等都会 接触压降等都会引起输出特性 的误差， 的误差，对此在电机中都采用 了相应减小误差的措施。 了相应减小误差的措施。 Ia Uj EU
1.4直流测速发电机的性能指标及使用 1.4直流测速发电机的性能指标及使用
一、主要性能指标 1、线性误差 、 在工作转速范围内，输 在工作转速范 出电压与理想输出电压之差 对最大理想输出电压之比
δx = ∆U
Um × 100%
实测值
U(V)
Um
理论值
o
nb nmax
n
5 nb一般为 nmax , δ x 一般为 0.5%左右 6
控制电机
2 、输出斜率 定的激磁条件 位转速（ 在额定的激磁条件下，单位转速（1000r/min） ） 时产生的输出电压。 时产生的输出电压。 3 、最大线性工作转速 max 大线性工作转速n 允许的线性误差 的线性误差范 的电枢最高转速。 在允许的线性误差范围内的电枢最高转速。 定转速就是最大线性工作转速。 额定转速就是最大线性工作转速。 N Ua n n
S
控制电机
4 、负载电阻 L 负载电阻R 输出特性在误差范 小负载电阻值。 保证输出特性在误差范围内的最小负载电阻值。 此外，还包括不灵敏区、输出电压的不对称 包括不 输出电压的不对称 纹波系数、 度、纹波系数、变温输出误差和输出电压温 度系数等性能指标。 度系数等性能指标。
Ua RL =无穷大 无穷大 RL1 RL2
N n
RL1 >RL2
S
n
控制电机
二、直流测速发电机的使用 1、直流测速发电机的选用 、直流测速发电机的选 选用直流测速发电机时，应根据其在系统 用直流测速发电机时，应根据其在系统 中的用途 选择。 中的用途来选择。 1）当作为运算元件或用于恒速控制时，应着重 ）当作为运算元件或用于恒速控制时， 运算元件或用于恒速 考虑其线性度和纹波电压， 考虑其线性度和纹波电压，而对输出斜率的要 求则是第二位的； 第二位的 求则是第二位的； 2）当作为校正元件时，应着重考虑其输出斜 ）当作为校 元件时 着重考虑其输出斜 考虑 而对其其 其其线性度和纹波电压的要求并不是 率，而对其其线性度和纹波电压的要求并不是 严格的。 很严格的。
控制电机
2、直流测速发电机的接线 、
电磁式直流测速发电机在使用前必须区别清 电磁式直流测速发电机在使用前必须区别清 电枢绕组端头 磁绕组端头 楚电枢绕组端头和激磁绕组端头。
S1 F1
一般标有F1和F2的为 标有 磁绕组，标有S 激磁绕组，标有 1和S2的 为电枢绕组。 为电枢绕组。 如果标记看不清或已 如果标记看不 记看 脱落， 何判断？ 脱落，如何判断？
F2 S2
1.5
直流测速发电机的应用举例
直流测速发电机在自 直流测速发电机在自动控制系统和计算装 制系统 置中可以作为测速元件、 置中可以作为测速元件、校正元件、解算元件 测速元件 元件、 加速度信号元件 元件。 可以测量各种 量各种机 和角加速度信号元件。它可以测量各种机械在 限范围 或非常缓慢 转速。 缓慢的 有限范围内的摆动或非常缓慢的转速。 下面以测速发电机在速度控制系统中作为 以测速发电机在速度控制系统 转速负反馈元件调节电动机的转速， 转速负反馈元件调节电动机的转速，以稳定系 馈元件调节电动机的转速 的转速为例，介绍测速发电机的使用 测速发电机的使用。 统的转速为例，介绍测速发电机的使用。
控制电机
电磁滑差离合器的异步调速系统
电磁滑差U u U v U w
系统由异步电动机、系统由异步电动机、电磁滑差离合器、电磁滑差离合器、测速发电机和控制电路组成。和控制电路组成。通过离合器来调节负载速度。通过离合器来调节负载速度。
电磁滑差
U u U v U w
电磁滑差离合器的电枢与异步电动机同轴旋转，电磁滑差离合器的电枢与异步电动机同轴旋转，其中有短路绕组；中有短路绕组；磁极与负载同轴旋转，磁极与负载同轴旋转，其中的励磁绕组通入直流电流，绕组通入直流电流，在离合器的磁路中产生磁通。在离合器的磁路中产生磁通。电枢旋转时，电枢旋转时，其绕组切割气隙磁场，其绕组切割气隙磁场，感应电势，感应电势，产生电流，生电流，该电流与气隙磁场作用就产生电磁转矩，该电流与气隙磁场作用就产生电磁转矩，使磁极和负载随着电枢向同一个方向旋转。使磁极和负载随着电枢向同一个方向旋转。
控制电机
T n 1
电磁滑差离合器的电枢旋转时，电磁滑差离合器的电枢旋转时，其绕组切割气隙磁场，感应电势，感应电势，产生电流，产生电流，该电流与气隙磁场作用就产生电磁转矩，就产生电磁转矩，使磁极和负载随着电枢向同一个方向旋转。方向旋转。
电磁滑差
U u U v U w
电磁滑差离合器的电枢与磁极必须有转差，才能产生电磁转矩，生电磁转矩，所以叫电磁滑差离合器。所以叫电磁滑差离合器。调节电磁滑差离合器的励磁电流，调节电磁滑差离合器的励磁电流，可以调节电磁转矩的大小，矩的大小，从而可以控制磁极和负载的速度。从而可以控制磁极和负载的速度。
控制电机
电磁滑差离合器的机械特性
T L
机械特性特点：机械特性特点：
1、励磁固定时，励磁固定时，负载转矩增加，转速下降很大，转速下降很大，即特性软2、励磁电流越小特性越软。励磁电流越小特性越软。
3、对恒转矩负载，对恒转矩负载
，电磁滑差离合器本身的调速范围小。合器本身的调速范围小。
电磁滑差
U u U v U w
为了提高特性的硬度扩大调速范围，为了提高特性的硬度扩大调速范围，需要采用速度负反馈构成的闭环系统。馈构成的闭环系统。由于负载的变化而引起的转速变化由速度负反馈系统进行自动调节，由速度负反馈系统进行自动调节，使转速维持恒定。使转速维持恒定。调速范围可达10：1。
该系统采用测速发电机检测速度，检测速度，来构成速度负反馈的闭环系统。闭环系统。改变速度给定控制信号，改变速度给定控制信号，就可以得到不同的闭环特性，闭环特性，从而实现调速。从而实现调速。
1.6 直流测速发电机的发展动向1.6 直流测速发电机的发展动向一、发展高灵敏度直流测速发电机二、改进电刷与换向器的接触装置，改进电刷与换向器的接触装置，发
展无刷直流测速发电机
三、发展永磁式无槽电枢、发展永磁式无槽电枢、环形电枢、环形电枢、印
刷绕组电枢直流测速发电机
控制电机
作业：作业：1、2-4 (p26)
2、查找一个带直流测速发电机的自控系统，分析其工作原理。分析其工作原理。