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微特電機(jī)論文:測(cè)速發(fā)電機(jī)的作用和要求
 
 

測(cè)速發(fā)電機(jī)的作用及要求
  測(cè)速發(fā)電機(jī)可將軸轉(zhuǎn)速信號(hào)變換為電壓輸出,其輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比,廠泛用十轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)自動(dòng)挖制系統(tǒng)中作轉(zhuǎn)速反饋元件、計(jì)算元件或阻尼元件。對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)的要求上要集中于對(duì)其特性和參數(shù)的要求,具體包括以下幾個(gè)方面:
    ①輸出電壓應(yīng)能在較大范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)速之問(wèn)保持線性關(guān)系。
    ②輸出電壓對(duì)轉(zhuǎn)速變化具確一定的敏感性。當(dāng)軸轉(zhuǎn)速發(fā)生較小幅度的改變時(shí),測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電樞有明顯的變化,電壓變化量與轉(zhuǎn)速變化量的比值較大且恒定。
    ③電】土轉(zhuǎn)速特性對(duì)稱(chēng)性強(qiáng),止反向輸出特性的一致性高。
    ④輸出電壓誤差小,受溫度變化影響小,紋波成分。
    ⑤轉(zhuǎn)動(dòng)慣最小,動(dòng)作迅速,運(yùn)行平穩(wěn)。
    測(cè)速發(fā)電機(jī)總體叫分為直流測(cè)速發(fā)電機(jī)和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)兩大類(lèi)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)因換向原因,結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,價(jià)格比交流測(cè)速發(fā)電機(jī)且特性在一定程度上受換向影響。但直流測(cè)速發(fā)電機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)速變化較敏感,無(wú)剩余電壓,容易進(jìn)行特性的溫度補(bǔ)償。,交流測(cè)速發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單特性列稱(chēng)性與一致性強(qiáng),轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,阻尼作用小,精度高,但存在一定程度的剩余電壓和相位誤差,負(fù)載性質(zhì)變化對(duì)特性影響較大。

   直流測(cè)速發(fā)電機(jī)包括永磁式和他勵(lì)式兩種,其結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程與普通永磁或他勵(lì)發(fā)電機(jī)相近。永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)采用永磁材料勵(lì)磁,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,但在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中永磁體磁性的衰減會(huì)使發(fā)電機(jī)的輸出特性斜率下降,對(duì)轉(zhuǎn)速變化的靈敏度F降。他勵(lì)式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的特性則主要受可調(diào)節(jié)的勵(lì)磁電流影響,因而在高精度系統(tǒng)中應(yīng)用相對(duì)較多。
    理論上,直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓值與轉(zhuǎn)速之間成正比例關(guān)系。買(mǎi)際產(chǎn)品工作時(shí),受電樞反應(yīng)、負(fù)載變化、電刷接觸壓降、溫度變化的影響,特性帶有一定程度的非線性成分。其特性可近似用下述表達(dá)式加以描述:


  
式中,K1、K2——與測(cè)速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁及電樞反應(yīng)有關(guān)的系數(shù)
m——測(cè)速發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速
    △Ud——正負(fù)電刷的接觸壓降;
    RL——負(fù)載電阻;
    ra——電樞繞組電阻:
  在恒定負(fù)載為恒定勵(lì)磁條件下,直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的特性如圖6 1所示。


    電樞反應(yīng)改變了定子磁場(chǎng)沿電樞表面一周的分布,在部分定子磁極覆蓋的區(qū)域起增磁作用,而在定子磁極的另外一些部分則產(chǎn)生了去磁作用。受到磁材料的非線性磁化和去磁作用的影響,增磁作用弱于去磁作用,總體上削弱了電機(jī)的勵(lì)磁磁通,使得測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)際的輸出電壓小于理論輸出的電壓值,特性下降。電樞反應(yīng)的強(qiáng)弱主要取決于電樞電流的變化,電機(jī)轉(zhuǎn)速越高,感應(yīng)電勢(shì)越大,則電樞電流越大;負(fù)載電阻值越小,則相同感應(yīng)電勢(shì)下電樞電流越大,電樞反應(yīng)越明顯。電樞反應(yīng)直接影響了測(cè)速發(fā)電機(jī)特性的下降強(qiáng)度,使特性的非線性增加,實(shí)際的直流測(cè)速發(fā)電機(jī)產(chǎn)品為了保證特性的線性度滿(mǎn)足要求,使電樞反應(yīng)造成的影響在限定的范圍內(nèi),直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載阻抗值大;當(dāng)負(fù)載阻抗值較小時(shí),需要重新校驗(yàn)其性能指標(biāo)值。
 
    測(cè)速發(fā)電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中根據(jù)其性能及特征的差異主要用作轉(zhuǎn)速反饋元件(或校正元件)、計(jì)算元件或阻尼元件。作轉(zhuǎn)速反饋元件使用時(shí),主要用于檢測(cè)被控制對(duì)象的轉(zhuǎn)速及其變化狀況,作為轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角控制器形成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制信號(hào)的依據(jù),其性能在很大程度上決定了自動(dòng)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角控制精度和穩(wěn)定性。典型的轉(zhuǎn)速反饋控制裝置如圖6—2所示,


    為控制伺服電動(dòng)機(jī)sM的轉(zhuǎn)速,采用測(cè)速發(fā)電機(jī)進(jìn)行速度反饋。反饋系數(shù)可由R2、RP2分壓調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)與給定信弓比較后送入放大器,其輸出電壓作為交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制電壓,它的大小和相位決定伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
    交流伺服電動(dòng)機(jī)與交流測(cè)速發(fā)電機(jī)也可做成機(jī)組形式,防止采用齒輪傳動(dòng)時(shí)的齒輪問(wèn)隙影響測(cè)速系統(tǒng)的測(cè)速精度,避免低速時(shí)可能出現(xiàn)的抖動(dòng)現(xiàn)象。測(cè)速發(fā)電機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)共用轉(zhuǎn)軸,甚至某些伺服測(cè)速機(jī)組中測(cè)速發(fā)電機(jī)與伺服電動(dòng)機(jī)還共用內(nèi)定子和杯形轉(zhuǎn)子,其結(jié)構(gòu)如圖6—3所示。
    測(cè)速發(fā)電機(jī)也可直接與中小功率交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)合進(jìn)行轉(zhuǎn)速的反饋及控制,例如電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī),如圖6-4所示。

   測(cè)速發(fā)電機(jī)也可買(mǎi)現(xiàn)積分或微分運(yùn)算,如圖6—5所示:系統(tǒng)輸出電壓U0取決于環(huán)形電位器RP的滑動(dòng)頭相對(duì)于起始位置的轉(zhuǎn)角a.伺服電動(dòng)機(jī)sM拖動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)c并由齒輪減速裝置帶動(dòng)滑動(dòng)頭旋轉(zhuǎn),配合高放大倍數(shù)的放大器時(shí)有如下關(guān)系

   積分運(yùn)算結(jié)果的準(zhǔn)確性主要取決于測(cè)速發(fā)電機(jī)的線性誤差及特性的穩(wěn)定性,這種運(yùn)算系統(tǒng)較為復(fù)雜,實(shí)際模擬控制系統(tǒng)大多采用運(yùn)算放大器等電了手段來(lái)解決運(yùn)算問(wèn)題。此外,測(cè)速發(fā)電機(jī)也可以在電動(dòng)轉(zhuǎn)速表或其他的轉(zhuǎn)速測(cè)量指示裝置或儀器儀表中作測(cè)速元件或測(cè)速傳感器。

 

 


 
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