1、.第二章 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)Chapter two DC Tachogenerator2.1 直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理（The Basic Structure and Operation Principle of a DC Machine） 直流發(fā)電機(jī)工作原理直流電動(dòng)機(jī)工作原理2.2 直流電機(jī)的電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩（EMF and MMF of DC machine） 電勢(shì)： 電磁轉(zhuǎn)矩：磁場(chǎng)分布和電刷電勢(shì) 圖2 - 13 直流電機(jī)磁路 圖2 - 14 氣隙中磁通密度分布圖 圖 2 - 2 磁場(chǎng)分布和電刷電勢(shì)2.3 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)(DC Tachogenerator)PRINCIPLE OF OPERA

2、TION :The DC Tachogenerator is a speed transducer, which develops DC voltage proportional to speed of the motor connected to it. Permanent Magnetic field eliminates the need of external excitation and offers extremely reliable and stable outputs. The accuracy of the tachogenerator decides the maximu

3、m accuracy of speed of the controlled machine. They are widely used for feedback and display purposes.直流測(cè)速發(fā)電機(jī)及其輸出特性1) 對(duì)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)要求：（1）輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系（稱為輸出特性）應(yīng)為線形，如圖2-17；圖2-17 測(cè)速發(fā)電機(jī)的理想輸出特性（2）輸出特性的斜率要大；（3）溫度變化對(duì)輸出特性的影響要??；（4）輸出電壓的紋波要?。唬?）正、反轉(zhuǎn)兩個(gè)方向的輸出特性要一致。2）輸出特性圖2-18 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)接上負(fù)載 圖 2 - 19 不同負(fù)載電阻時(shí)的理想輸出特性3）直流測(cè)

4、速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小方法（1）溫度的影響得出Ua=f (n)為線性關(guān)系的條件之一是勵(lì)磁磁通為常數(shù)。實(shí)際上，電機(jī)周圍環(huán)境溫度的變化以及電機(jī)本身發(fā)熱(由電機(jī)各種損耗引起)都會(huì)引起電機(jī)繞組電阻的變化。當(dāng)溫度升高時(shí)，勵(lì)磁繞組電阻增大，勵(lì)磁電流減小，磁通也隨之減小，輸出電壓就降低。反之，當(dāng)溫度下降時(shí)，輸出電壓便升高。 圖 2 - 20 勵(lì)磁回路中的熱敏電阻并聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 圖2 - 21 電阻隨溫度變化的曲線 （2）電樞反應(yīng)的影響由于電樞磁場(chǎng)的存在，氣隙中的磁場(chǎng)發(fā)生畸變，這種現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)。圖 2 - 22 直流電機(jī)磁場(chǎng)圖2 - 23 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性(圖中RL1RL2)（3）延遲換向去磁單疊繞組（s

5、ingle overlapping winding）的展開圖電樞繞組瞬時(shí)電路圖圖 2 - 24 元件的換向過程直流電機(jī)中，電樞繞組元件的電流方向以電刷為其分界線。電機(jī)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電樞繞組元件從一條支路經(jīng)過電刷進(jìn)入另一條支路時(shí)，其中電流反向，由+ia變成-ia。但是，在元件經(jīng)過電刷而被電刷短路的過程中，它的電流既不是+ia也不是-ia， 而是處于由+ia變到-ia的過渡過程。這個(gè)過程叫元件的換向過程。正在進(jìn)行換向的元件叫換向元件。換向元件從開始換向到換向終了所經(jīng)歷的時(shí)間為換向周期。由于元件本身有電感，因此在換向過程中當(dāng)電流變化時(shí)，換向元件中要產(chǎn)生自感電勢(shì):式中， L為換向元件的電感；i 為換向元件的

6、電流。 圖 2 - 25 換向元件中的電勢(shì) 圖 2 - 26 延遲換向?qū)敵鎏匦缘挠绊懭绻豢紤]磁通變化，則直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電勢(shì)與轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)負(fù)載電阻一定時(shí)，電樞電流及繞組元件電流也與轉(zhuǎn)速成正比；另外，換向周期與轉(zhuǎn)速成反比，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，元件的換向周期越短；eL正比于單位時(shí)間內(nèi)換向元件電流的變化量?；谏鲜龇治?，eL必正比轉(zhuǎn)速的平方，即eLn2。因此，換向元件的附加電流及延遲換向去磁磁通與n2成正比，使輸出特性呈現(xiàn)圖 2 - 26 所示的形狀。所以，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速上限要受到延遲換向去磁效應(yīng)的限制。（4）波紋根據(jù)Ea=Cen, 當(dāng)、n為定值時(shí)，電刷兩端應(yīng)輸出不隨時(shí)間變化的穩(wěn)定的直流電勢(shì)。然

7、而，實(shí)際的電機(jī)并非如此，其輸出電勢(shì)總是帶有微弱的脈動(dòng)，通常把這種脈動(dòng)稱為紋波。紋波主要是由于電機(jī)本身的固有結(jié)構(gòu)及加工誤差所引起的。在第一節(jié)中我們已經(jīng)看到，由于電樞槽數(shù)及電樞元件數(shù)有限，在輸出電勢(shì)中將引起脈動(dòng)。通過增加每條支路中的串聯(lián)元件數(shù)可以減小紋波。但是由于工藝所限，電機(jī)槽數(shù)、元件數(shù)及換向片數(shù)不可能無限增加，因此產(chǎn)生紋波是不可避免的。同時(shí)，由于電樞鐵心有齒有槽，以及電樞鐵心的橢圓度、偏心等等，也會(huì)使輸出電勢(shì)中紋波幅值上升。（5）電刷接觸電壓 Ua=f(n)為線性關(guān)系的另一個(gè)條件是電樞回路總電阻Ra為恒值。實(shí)際上，Ra中包含的電刷與換向器的接觸電阻不是一個(gè)常數(shù)。為了考慮此種情況對(duì)輸出特性的影響，我們把電壓方程式改寫為。其中Rw為電樞繞組電阻；Ub為電刷接觸壓降。圖 2 - 27 考慮電刷接觸壓降后的輸出特性換向器圓周線速度對(duì)Ub影響較小，在小于允許的最大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，可認(rèn)為速度不會(huì)引起Ub的變化。但是隨著轉(zhuǎn)速的升高，電樞電流Ia增大，電刷電流密度增加。當(dāng)電刷電流密度較小時(shí)，隨著電流密度的增加，U