微特電機(jī)的選用
第五講測速發(fā)電機(jī)的選用(1)
宋凱 宋立偉 宋杰(哈爾濱工業(yè)大學(xué)150001)
測速發(fā)電機(jī)是一種將轉(zhuǎn)子速度轉(zhuǎn)換為電氣信號的機(jī)電式信號元件，是伺服系統(tǒng)中的基本元件之一。作為測速、校正、解算元件，它廣泛應(yīng)用于各種速度和位置控制系統(tǒng)中。根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理，測速發(fā)電機(jī)可分為直流測速發(fā)電機(jī)、異步測速發(fā)電機(jī)和同步測速發(fā)電機(jī)。因后者使用較少，只針對前兩種電機(jī)介紹其選用方法。本文介紹的是直流測速發(fā)電機(jī)的選用方法。
1 對直流測速發(fā)電機(jī)的要求
一般，自動控制系統(tǒng)對其元件的要求主要是高的精確度、靈敏度、可靠性等。因此．直流測速發(fā)電機(jī)在電氣性能方面應(yīng)滿足以下要求：
(1)輸出電壓和轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系。
(2)輸出特性的斜率大，即其靈敏度高。
(3)溫度變化對輸出特性的影響小。
(4)輸出電壓紋波小。
(5)正、反轉(zhuǎn)的輸出特性應(yīng)一致。
不難看出，(1)、(3)、(4)、(5)的要求是為了提高測速機(jī)的精度。
2直流測速發(fā)電機(jī)的選擇
直流測速發(fā)電機(jī)具有輸出電壓斜率大、沒有剩余電壓及相位誤差、溫度補(bǔ)償容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，因此它在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用還是很廣泛的。
從直觀上看，直流測速發(fā)電機(jī)只能用于測速。實(shí)際上，當(dāng)初它用于自動控制系統(tǒng)時，有以下三方面的用途：
(1)作為系統(tǒng)的阻尼元件或校正元件。
(2)對旋轉(zhuǎn)機(jī)械作速度控制。
(3)實(shí)現(xiàn)輸入量對時間的積分。
當(dāng)作為阻尼元件或測速用時，應(yīng)首先考慮其輸出斜率，即選擇靜態(tài)放大倍數(shù)大的直流測速發(fā)電機(jī)，而對其線性度和紋波電壓的要求則放在第二位。
當(dāng)作為解算元件或用于恒速控制時，應(yīng)首先考慮其線性度和紋波電壓，即選擇精度高或線性誤差小、輸出電壓穩(wěn)定的直流測速發(fā)電機(jī)，而對輸出斜率的要求則放在第二位。
如確定選擇直流測速發(fā)電機(jī)，則還要在電磁式和永磁式中作選擇。永磁式直流測速發(fā)電機(jī)不需要直流激磁電源，因而使用簡單，且無激磁損耗，效率高。電機(jī)的重量與體積相對比較小，溫度變化對其輸出特性影響小。但是它的磁場受機(jī)械振動影響比較大，而且磁性隨時間而退化。近年，隨著新型材料加工工藝的發(fā)展，它的技術(shù)性能已有很大改善，所以廣泛應(yīng)用于小功率控制檢測系統(tǒng)中，在低速伺服系統(tǒng)中，一般應(yīng)選用永磁式低速直流測速發(fā)電機(jī)作為速度反饋元件，因?yàn)樗哂旭詈蟿偠群�、靈敏度高、反應(yīng)快、低速精度高等優(yōu)點(diǎn)。
3 直流測速發(fā)電機(jī)的誤差及其減少的方法
3．1溫度的影響
直流測速發(fā)電機(jī)的輸出特性為線性條件之一，即激磁磁通為常數(shù)。實(shí)際上，由于電機(jī)周圍環(huán)境溫度的變化以及電機(jī)本身的損耗所引起的溫度變化都會引起電機(jī)繞組電阻的變化。當(dāng)溫度升高時，激磁繞組電阻增大，激磁電流減少，磁通也隨之減少，輸出電壓就降低。反之當(dāng)溫度下降時，輸出電壓就升高。一般，測速發(fā)電機(jī)的磁路被設(shè)計得比較飽和，因此激磁電流變化所引起的磁通變化不大。但由于繞組電阻隨溫度變化而變化的量是相當(dāng)可觀的，因此溫度變化仍然對輸出電壓有影響。若要使輸出特性很穩(wěn)定就必須采取措施以減弱溫度的影響。一般，可以在激磁回路中串聯(lián)一個低溫度系數(shù)的阻值比激磁繞組電阻大幾倍的附加電阻穩(wěn)流。若用負(fù)溫度系數(shù)的合金材料，則效果更佳。對于要求較嚴(yán)格的場合，可以串聯(lián)熱敏電阻并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并使激磁繞組電阻及并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)電阻兩者隨溫度變化的曲線斜率一致，前者溫度系數(shù)為正，后者為負(fù)。
3．2電樞反應(yīng)的影響
電樞反應(yīng)會使磁路的總磁通變小，而且負(fù)載越小或轉(zhuǎn)速越高，負(fù)載電流就越大，磁通被削弱得越多。因此在使用直流測速發(fā)電機(jī)時，轉(zhuǎn)速不得超過規(guī)定的****轉(zhuǎn)速，所接負(fù)載電阻不得小于給定的電阻值，否則非線性誤差將變大。
3．3延遲換向的影響
換向元件被電刷短路，在換向元件中會產(chǎn)生附加電流，其方向與感應(yīng)電勢的方向一致。此電流產(chǎn)生的磁通對主磁通起去磁作用，其數(shù)值大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比。因此為改善線性度，一般采取限制轉(zhuǎn)速的措施削弱延遲換向產(chǎn)生的去磁作用。這一點(diǎn)與限制電樞反應(yīng)去磁作用所采取的措施是一致的。
3．4紋波的影響
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。它對于測速機(jī)用于阻尼或速度控制都是不利的。因此若要降低輸 |
