纹波的影响
• 直流测速发电机在和n固定时，输出电压 也不是稳定的直流电压，而总带有微弱的 波动，成为纹波 • 原因：主要是电机本身的固有结构和加工 误差所引起 • 对策：增加支路元件数，电枢采用斜槽结 构，无槽结构
直流测速发电机的性能指标
1. 2. 3. 4. 5. 6. 线性误差U% 最大线性工作转速nm 输出斜率Kg 最小负载电阻RL 不灵敏区n 输出电压的不对称度
主要类型：
电磁式 直流 测速发电机 异步 永磁式
交流
同步
3.2 直流测速发电机
工作原理与普通直流发电机相同。 电枢电势为：
Ea Ce n Ke n
空载时，Ia=0, Ua=Ea
负载时，
0 U
n
U a Ea I a Ra
Ua Ia RL
Ua U a Ea Ra RL
励磁绕组轴线与输出绕组轴线 不垂直；或磁路不对称； 定子加工不良，造成气隙不均 匀。
内定子椭圆引起的剩余电压
旋转分量
由于铁心材料各向磁滞变化的情况不同，或者铁心片 间短路以及空心杯转子的材料和壁厚不均匀，都会导 致去磁效应不同，使电机气隙圆周上各点磁密相位不 一致，而形成一个椭圆形旋转磁场，使输出绕组产生 感应电动势，产生剩余电压 。
U m U % 100% U am
K ub U a 2 100% U av
举例：
• 例:一台直流测速发电机在转速3000r/min时的 空载输出电压为52V,接上 2000欧负载后的输 出电压为50V,求转速为1500r/min,负载5000 欧时的输出电压Ua.
• 解 :由 U E K n a0 e
测速发电机
3.1 概述
测速发电机是一种测量转速的信号元件，它将 输入的机械转速变换成为电压信号输出。 要求： 输出电压与转速成正比，U2=Kn, 并保持稳定； 剩余电压(转速为零时的输出电压）要小； 输出电压的极性或相位能反映被测对象的转向； 温度变化对输出特性的影响小； 灵敏度高，即输出电压对转速的变化反应灵敏， 输出特性斜率要大； 转动惯量和摩擦转矩小，以保证反应迅速。
2. 工作原理：
转子静止时
转子旋转时
转子杯导条切割磁通d而产生旋转电动势Er，其交 变频率为f，大小为 E r C 2 n d 当磁通d的幅值恒定时，则电动势Er与转子的转速 成正比。
n Er I r q
U 2 E2 q n
产生误差的原因及减小的措施：
温度的影响
电机温度的变化，会使励磁绕组和空心杯转子的电阻以及 磁性材料的磁性能发生变化，从而使输出特性发生改变。 温度升高使输出电压降低，而相角增大。为此，在设计空 心杯时应选用电阻温度系数较小的材料。在实际使用时， 可采用温度补偿措施。最简单的方法是在励磁回路、输出 回路或同时在两个回路串联负温度系数的热敏电阻来补偿 温度变化的影响。
3.3 交流异步测速发电机
1. 基本结构
1） 同步测速发电机 因感应电势频率随转速而变，致使电机本身的阻抗 及负载阻抗均随转速而变化，因此，输出电压不再与 转速成正比关系，应用较少。 2） 异步测速发电机 结构与杯形转子交流伺服电动机类似，由内、外定 子，非磁性材料制成的杯形转子等部分组成。 定子上放置两个在空间相互垂直的单相绕组，一个 为励磁绕组，另一个为输出绕组。
电刷位置的影响
• 当直流测速发电机带负载运行时，若电刷 没有严格位于几何中心线上，会造成测速 发电机正反转时输出电压不对称。 • 即：在相同的转速下，发电机正反向旋转 时，输出电压不完全相等。 • 措施：让电刷严格位于中性线上。
温度的影响
对策： 将磁路设计的较饱和； 在励磁回路中串电阻； 在励磁回路中串联具有负温度系数的热敏 电阻； 励磁回路由恒流源供电
电枢反应 对策： 选用较大气隙和较小线负荷； 转速不超过最大线性工作速度，负载电阻不小于 最小负载电阻； 补偿绕组；
电刷接触电压降
U a Ea I a Ra U b Ke U b n Ra Ra 1 1 RL RL Cn C U b Ke
对策：选用导电性能较好的电刷
Ua Ea Ke n Cn Ra Ra 1 1 RL RL
Ua
RL RL1 RL 2
n
可见，理想情况下C为常数，所 以，直流测速发电机负载时的输出 特性仍然是一条直线。负载电阻越 大，直线斜率就越大。 实际情况是，输出特性会偏离直 线，如图中虚线所示。
0
RL1 > RL 2
产生误差的原因和改进方法
异步测速发电机的技术指标：
1. 线性误差
U m 100% U 2m
3 * n nm 2
* c
2. 相位误差
3.剩余电压（零速电压）
转速为零时输出绕组所产生的电压，包括基波分量和高次谐波分量。一 般几十毫伏。
剩余电压对输出特性的影响
剩余电压基波分量
变压器分量、旋转分量和电容分量
产生变压器分量的原因：
1. 气隙磁通d的变化； 2. 励磁电源的影响；
3. 温度的影响。
气隙磁通d的变化
改进措施：
减小励磁绕组漏阻抗； 增大转子电阻； 提高励磁电源频率
励磁电源的影响
电源电压幅值不稳定，会直接引起输出电压 的波动。 频率的变化对输出电压的大小和相角也有明 显的影响。 随着频率的增加，在电感性负载时，输出电 压稍有增长；而在电容性负载时，输出电压的增 加比较明显；在电阻负载时，输出电压的变化是 最小的。 频率的变化对相角的影响更为严重。因为频率 的增加使得电机中的漏阻抗增加，输出电压的相 位更加滞后。但当转子电阻较大时，相位滞后的 要小一些。此外，波形的失真会引起输出电压中 含有高次谐波分量。
得
Ra (
Ke
U ao 52 n 3000
U a Ke n /(1 Ra / 3000 1) RL ( 1) 2000 80 Ua 50
U a Ke n /(1 Ra / RL )
=(52/3000)(1500)/[1+(80/5000)]=26/1.016=25.5V