任务四其他电机认知与运行控制课件.pptx

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1、知识要知识要点点l 同同步电机的结构和类别步电机的结构和类别l 同同步电机的工作原理步电机的工作原理l 同同步电动机步电动机V V形曲线和功率因素调节形曲线和功率因素调节l 同同步电动机的启动步电动机的启动l 直直流伺服电动机的结构和工作原理流伺服电动机的结构和工作原理l 交交流伺服电动机的结构和工作原理流伺服电动机的结构和工作原理l 步步进电动机的原理进电动机的原理l 步步进电动机的运行特性进电动机的运行特性l 驱驱动电源动电源l 直直流测速发电机工作原理和误差分析流测速发电机工作原理和误差分析l 交交流测速发电机工作原理和误差分析流测速发电机工作原理和误差分析任务任务四四 其其他电机认知与

2、运行控制他电机认知与运行控制技能目标技能目标l 能能测定同步电动机的测定同步电动机的V V形曲线形曲线l 能能完成三相同步电动机的异步起动完成三相同步电动机的异步起动l 能能用实验测得交流伺服电动机机械特性用实验测得交流伺服电动机机械特性和调节特性和调节特性l 能能进行步进电动机基本特性的测定进行步进电动机基本特性的测定任务四任务四 其他电机认知与运行控制其他电机认知与运行控制关联知识关联知识1 1 同同步步电电机机 关联知识关联知识2 2 伺伺服电动服电动机机关联知识关联知识3 3 步步进电动进电动机机关联知识关联知识4 4 测测速发电速发电机机关联知识关联知识5 5 旋旋转变压转变压器器实

3、践技能训练实践技能训练 1.1 1.1 同同步电机的分步电机的分类类 1.1.1 分分类方式类方式 同步电机可以按运行方式、结构形式和原动机的类别进行分类。 1.1.2 分类分类 1. 按运行方式: 发电机、电动机和调相机三类。 2. 按结构形式: 旋转电枢式和旋转磁极式两种。 3. 按原动机类别: 汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机等。1.2 1.2 同同步电机的基本结构步电机的基本结构以汽轮发电机为例以汽轮发电机为例: :定子铁心定子铁心：硅钢片叠成。：硅钢片叠成。机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。电枢绕组电枢绕组：三相对称绕组：三相对称绕组铜

4、线制成铜线制成定子定子( (电枢电枢) )转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出励磁绕组：铜线制成励磁绕组：铜线制成滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动转子转子机械端口机械端口转子转子定子绕组定子绕组定子铁心定子铁心电端口电端口ABC 根据容量大小和转速高低转子结构分凸极和隐极两种， 凸凸极式：极式：结构简单，制造方便，制成多极比较容易，但机械强度低 ，适用于

5、低速、多极的同步电机。+-SSNN1.2 1.2 同同步电机的基本结构步电机的基本结构 隐隐极式极式: 转子呈圆柱形,无明显磁极,在整块铸铁上的三分之二部分铣有槽和齿,槽中有分布式直流励磁绕组。 优优 点点：气隙均匀，电抗无变化。 特特点点: 机械强度高,适用于极数少、速度高的 同步电动机。NS1 1、汽轮发电机结构、汽轮发电机结构 （1 1）定子铁心）定子铁心返回示例示例返回1.3 1.3 同步电机的基本工作原理同步电机的基本工作原理 1.1.3 3. .1 1 同步发电机工作原理同步发电机工作原理 同步发电机被原动机拖动到同步转速，励磁绕组中通入直流电流 ，定子绕组开路的运行称为空载运行。

6、fI电磁关系：fIfF0 f 0E 空载电动势 大小：0E01104 44wE.fN k 空载特性：00Nfn n ,I,Ef(I ) 电枢反应:电机带上负载后，电枢磁动势的基波在气隙中使气隙磁通的大小及位置均发生变化, 这种影响称为电枢反应.电枢反应的性质，取决于电枢磁动势基波 和励磁磁动势基波 之间的相对位置，即与空载电动势 和电枢电流 之间的夹角 有关.0E I fFaF励磁磁势和电枢磁势的区别基波基波波形波形大小大小位置位置转速转速转向转向励磁磁动励磁磁动势势正弦正弦波波恒定，由励恒定，由励磁电流决定磁电流决定由转子位置由转子位置决定决定由原动机的转由原动机的转速决定速决定由原动机由原

7、动机决定决定电枢反应电枢反应磁动势磁动势正弦正弦波波恒定，由电恒定，由电枢电流决定枢电流决定由电流瞬时由电流瞬时值决定值决定由磁极对数和由磁极对数和电流频率决定电流频率决定由电流相由电流相序决定序决定1.3.2 1.3.2 同步电动机的工作原理同步电动机的工作原理 当转子的S极与旋转磁场的N极对齐，转子的N极与旋转磁场的S极对齐时，根据磁极异性相吸、同性相斥的原理，定转子磁场（极）间就会产生电磁转矩（称同步转矩），促使转子的磁极跟随旋转磁场一起同步转动，即n=n1，称为同步电动机。 同步电动机转子转速 与旋转磁场转速必 相等,不能有转速差. 否则电动机不能运转。 图4-5同步电动机工作原理图（

8、a）实际空载时（b）理想空载时 （c）负载时1.4 1.4 同步电机的额定值及励磁方式同步电机的额定值及励磁方式 1.1.4 4. .1 1 额定值额定值NNPS 额定功率额定容量 指电机额定运行时，输出功率的保证值。同步发电机是指输出的额定视在功率或有功功率，单位是KVA或KW。电动机额定容量是指额定条件下转轴上输出的机械功率，单位是KW。调相机用KVA或Kvar表示。)(kVUN额定电压额定运行时加在三相定子绕组上的线电压。)(AIN额定电流在额定运行状态下三相定子绕组的线电流.fNfNNNNUInf额定励磁电压额定励磁电流额定转速额定效率额定频率额定功率因数Ncos 1.1.4 4. .

9、2 2 励磁方式励磁方式 同步电机运行时，必须在励磁绕组中通人直流电流，通常称之为励磁电流。所谓励磁方式是指同步电机获得直流励磁电流的方式，而供给励磁电流的整个系统称为励磁系统。（一）直流励磁机励磁同步电机的励磁方式有以下几种：（二）静止的交流整流励磁系统1、他励式静止半导体励磁系统2、自励式静止半导体励磁系统（三）旋转的交流整流励磁系统（四）三次谐波励磁1.5 1.5 同步电动机同步电动机的的V V形曲线形曲线 与同步发电机相似,当同步电动机的输入有功功率恒定而调节励磁电流时,也有三种励磁状态,“正常励磁”时,电动机没有无功功率输出；“过励”时电动机从电网吸收容性无功（或发出感性无功）;“欠

10、励”时电动机从电网吸收感性无功（或发出容性无功）.也可以调节无功功率. 调节励磁电流可以调节同步电动机的无功功率和功率因数,这是同步电动最可贵的特点. 同步电动机正常工作时是靠合成磁场对转子磁极的磁拉力牵引转子同步旋转的，转子转速只有与合成磁场同步才有稳定的磁拉力，形成一定的同步转矩。恒频起动时，在0180之间时，定、转子磁极相吸引，转矩起拖动作用在180360之间时，转矩起制动作用。无法使电动机起动。SNNSn1n1TFF01.6 1.6 同步电动机的启动同步电动机的启动 同步电动机起动方法：同步电动机起动方法：1.6.1 1.6.1 辅助电动机起动辅助电动机起动 用一台与同步电动机极数相同

11、和小型异步电动机把同步电动机拖动到异步转速,然后投入电网,加入直流,靠同步转矩把转子牵入同步。此法投入大、不经济，不适合带负载起动，个别用于起动同步补偿机。、变频起动、变频起动 在起动之前将转子加入直流,然后使变频器的频率从零缓慢上升旋转磁场牵引转子缓慢地同步加速,直到额定转速.此法性能好,起动电流小,对电网冲击小.、异步起动、异步起动 同步电动机转子上都装有笼型绕组,主要靠它在起动的第一阶段把转子加速到正常的异步转速,其值大于同步转速的95%.准同步. 笼型绕组只在异步起动过程中起作用,同步运行后不切割磁场,无电流,但在同步电动机出现振荡时,笼型绕组感生的瞬时电流起稳定作用。 当同步电动机异

12、步起动到准同步转速时，及时给直流励磁绕组加入励磁电流，由于此时旋转磁场相对于转子转速已经很低，功角 在0180之间，旋转磁场对转子一直是拉力，与异步转矩一起把电机拉入同步转速。牵入同步阶段。几点注意事项：1、异步起动过程中直流励磁不能加入,否则将在定子回路产生与电源频率不同的电流,与定子绕组起动电流叠加,使定子电流过大,不允许。2、直流励磁绕组不能开路,否则在异步起动时其上将产生过高的电动势,击穿绕组绝缘,对操作人员的人身安全也会构成一定的威胁。3、直流励磁绕组不能短路,否则将使同步电动机升不到准同步转速。 处理办法是将直流励磁绕组串一电阻闭合。4.4.牵入同步进行是否顺利取决于负载大小、转动

13、惯量及加入直流牵入同步进行是否顺利取决于负载大小、转动惯量及加入直流励磁的瞬间。励磁的瞬间。=0=0时加入最理想，但要在控制回路中加入测量功时加入最理想，但要在控制回路中加入测量功角的环节角的环节。5.5.如果牵入同步有困难如果牵入同步有困难, ,可加大直流励磁可加大直流励磁, ,有利于牵入同步有利于牵入同步。 伺服电动机又称执行电动机，伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大分为直流和交流伺服电动机两大类，交

14、流伺服电动机又分为异步类，交流伺服电动机又分为异步伺服电动机和同步伺服电动机。伺服电动机和同步伺服电动机。 特点特点：(1)调速范围宽，改变控制电压，要求伺服电调速范围宽，改变控制电压，要求伺服电动机的转速在宽广的范围内连续调节；动机的转速在宽广的范围内连续调节；(2)机械特性和调机械特性和调节特性为线性，线性的机械特性和调节特性有利于提高节特性为线性，线性的机械特性和调节特性有利于提高控制系统的精度；控制系统的精度；(3)无无“自转自转”现象，伺服电动机在控现象，伺服电动机在控制电压消失后，应立即停转；制电压消失后，应立即停转；(4)动态响应快，伺服电动动态响应快，伺服电动机的机电时间常数要

15、小，而它的堵转转矩要大，转动惯机的机电时间常数要小，而它的堵转转矩要大，转动惯量要小小，改变控制电压时电机的转速能快速响应。量要小小，改变控制电压时电机的转速能快速响应。 按照控制电压来分，伺服电动机可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两类。 直流伺服电动机的输出功率通常为1600W，用于功率较大的控制系统中。交流伺服电动机的输出功率一般为0.1100W，用于功率较小的控制系统。2.1 2.1 伺服电动机分类伺服电动机分类2.2 2.2 直流直流伺服电动机伺服电动机直流伺服电动机的控制电源为直流电压，根据其结构可分为：普通型直流伺服电动机，盘型电枢直流伺服电动机、空心杯直流伺服电动机和无槽直流

16、伺服电动机等。2.2.1 2.2.1 直流伺服电动机的结构直流伺服电动机的结构 1.普通型直流伺服电动机 普通型直流伺服电动机的结构与他励直流电机的结果相同，由定子和转子两部分组成。根据励磁方式不同，可将普通型直流伺服电动机分为电磁式伺服电动机和永磁式伺服电动机。 定子定子由永久磁钢和前后软磁铁组成，磁钢放置在圆盘的一侧，并产生由永久磁钢和前后软磁铁组成，磁钢放置在圆盘的一侧，并产生轴向磁场，一般制成轴向磁场，一般制成6、8、10极电机；电枢绕组可以是绕线式绕组或印极电机；电枢绕组可以是绕线式绕组或印制绕组。制绕组。2.2.盘型电枢直流伺服电动机盘型电枢直流伺服电动机传统型传统型直流伺服电动机

17、：结构形式与普通直流电动机相同，直流伺服电动机：结构形式与普通直流电动机相同，只是它的容量和体积要小的多。只是它的容量和体积要小的多。1）空心杯形转子）空心杯形转子外磁场式：外定子由永久磁钢制成或外磁场式：外定子由永久磁钢制成或通常的电磁式结构，内定子由软磁材通常的电磁式结构，内定子由软磁材料制成，空心杯电枢可以采用印制绕料制成，空心杯电枢可以采用印制绕组，也可采用环氧树脂固化先行绕制组，也可采用环氧树脂固化先行绕制的成型绕组。的成型绕组。内磁场式：内定子采用永久磁钢，外内磁场式：内定子采用永久磁钢，外定子采用软磁材料的结构。定子采用软磁材料的结构。3.3. 空心杯直流伺服电动机空心杯直流伺服

18、电动机 无槽直流伺服电动机与普通伺服电动机的区别是无槽伺服电动机的转子铁心上不开元件槽，电枢绕组直接排列在铁心表面，再用环氧树脂将其与电枢铁心固化成整体。4.4.无槽直流伺服电动机无槽直流伺服电动机无槽直流伺服电动机结构图2.直流直流伺服电动机的工作原理伺服电动机的工作原理控制方法控制方法电枢控制电枢控制：通过改变电枢电压来控制电机转速。：通过改变电枢电压来控制电机转速。1）机械特性（）机械特性（Ua=常数时，常数时，n=f(Te)）2）调节特性（）调节特性（TL=常数时，常数时，n=f(Ua)） 当电机的控制电压大于相应的始动当电机的控制电压大于相应的始动电压，伺服电动机便能起动并在一定的转

19、速下运行。电压，伺服电动机便能起动并在一定的转速下运行。磁极控制：用调节磁通来控制电机转速。磁极控制：用调节磁通来控制电机转速。2.3 2.3 交流伺服电动机交流伺服电动机2.3.1 交流交流异步伺服电动机结构异步伺服电动机结构： 传统传统的交流伺服电机是指两相伺服电机，有笼型转子和杯的交流伺服电机是指两相伺服电机，有笼型转子和杯型转子两种。型转子两种。 定子铁心中安放着空间互成定子铁心中安放着空间互成90o电角度的两相绕组，其中一电角度的两相绕组，其中一相作为励磁绕组，运行时接至电压为相作为励磁绕组，运行时接至电压为Uf的交流电源上；另一相的交流电源上；另一相作为控制绕组，输入控制电压作为控

20、制绕组，输入控制电压Uc，电压，电压Uc和和Uf的频率相同。的频率相同。 转子通常有两种型式：高电阻率导条的笼式转子、非磁性转子通常有两种型式：高电阻率导条的笼式转子、非磁性空心杯形转子。空心杯形转子。 1.高高电阻率导条的笼型转子电阻率导条的笼型转子： 结构结构与普通鼠笼式异步电动机类似，但为了减少转子的转动与普通鼠笼式异步电动机类似，但为了减少转子的转动惯量，做的细而长。导条及端环可用高电阻率的导电材料（黄惯量，做的细而长。导条及端环可用高电阻率的导电材料（黄铜、青铜等），也可用铸铝转子。国产的铜、青铜等），也可用铸铝转子。国产的SL系列就采用这种结系列就采用这种结构形式。构形式。2. 非

21、非磁性空心杯形转子磁性空心杯形转子： 定子定子分外定子铁心和内定子铁心两部分，由硅钢片冲制后叠成。外定子分外定子铁心和内定子铁心两部分，由硅钢片冲制后叠成。外定子铁心槽中放置空间相距铁心槽中放置空间相距90电角度的两相分布绕组。内定子铁心中不放绕组，电角度的两相分布绕组。内定子铁心中不放绕组，仅作为磁路的一部分，以减小主磁通磁路的磁阻。空心杯转子用非磁性铝仅作为磁路的一部分，以减小主磁通磁路的磁阻。空心杯转子用非磁性铝或铝合金制成，放在内、外定子铁心之间，并固定在转轴上。或铝合金制成，放在内、外定子铁心之间，并固定在转轴上。2.3.2 2.3.2 交流伺服电动机的工作原理交流伺服电动机的工作原

22、理防止防止出现出现“自转自转”现象现象:两相异步伺服电动机在取消控制电压（两相异步伺服电动机在取消控制电压（Uc=0）后，便成为单）后，便成为单相异步电动机运行，气隙中只有励磁绕组产生的脉动磁场。当转子电阻较小，在电相异步电动机运行，气隙中只有励磁绕组产生的脉动磁场。当转子电阻较小，在电动机运行的转差率范围内，动机运行的转差率范围内，0s1,T1T2,合成的合成的Te=T1 - T20，只要，只要TL Tem,电机转电机转子将一直运转，并不会因为控制电压的消失而停转，这就是子将一直运转，并不会因为控制电压的消失而停转，这就是“自转自转”，在自控系统，在自控系统中是绝不允许出现的。中是绝不允许出

23、现的。 当当转子电阻足够大，正序磁场产生的最大转矩所对应的转差率转子电阻足够大，正序磁场产生的最大转矩所对应的转差率Sm11，电机的，电机的Tem在电动机运行范围内均为负值，即在电动机运行范围内均为负值，即Te 0，如图（，如图（c），在某一控制电压下，电机），在某一控制电压下，电机带有一定负载稳定运行，当控制电压消失，励磁绕组所产生的带有一定负载稳定运行，当控制电压消失，励磁绕组所产生的Tem为一制动转矩而使为一制动转矩而使电机迅速停转。电机迅速停转。 交流伺服电动机的控制方式交流伺服电动机的控制方式1.1.幅值控制：幅值控制： 保持保持励磁电压的幅值和励磁电压的幅值和相位不变，通过调节控制

24、相位不变，通过调节控制电压的大小来调节电机的电压的大小来调节电机的转速，而转速，而Uc与与Uf之间始终之间始终保持保持90度电角度相位差。度电角度相位差。当当Uc=0时，电机停转；当时，电机停转；当控制电压反相时，电机反控制电压反相时，电机反转。转。 交流交流异步伺服电动机运行时，励磁绕组接至电压值恒定的励磁电源，而异步伺服电动机运行时，励磁绕组接至电压值恒定的励磁电源，而控制绕组所加的控制电压控制绕组所加的控制电压Uc是变化的，一般来说得到的是椭圆形旋转磁场，是变化的，一般来说得到的是椭圆形旋转磁场，由此产生电磁转矩驱动电机旋转。若改变控制电压的大小或改变它相对于励由此产生电磁转矩驱动电机旋

25、转。若改变控制电压的大小或改变它相对于励磁电压之间的相位差，就能改变气隙中旋转磁场的椭圆度，从而改变电磁转磁电压之间的相位差，就能改变气隙中旋转磁场的椭圆度，从而改变电磁转矩。矩。2.2.相位控制：相位控制： 保持保持控制电压的幅值控制电压的幅值不变，通过调节控制电不变，通过调节控制电压的相位，即改变控制压的相位，即改变控制电压相对励磁电压的相电压相对励磁电压的相位角，实现对电机的控位角，实现对电机的控制。制。 相位控制接图3.幅幅值值-相位控制（或称电容控相位控制（或称电容控制）制）： 将将励磁绕组串联电容励磁绕组串联电容C后，接到后，接到励磁电源上，调节控制电压的幅励磁电源上，调节控制电压

26、的幅值来改变电动机的转速时，由于值来改变电动机的转速时，由于转子绕组的耦合作用，励磁回路转子绕组的耦合作用，励磁回路中的电流中的电流If也发生变化，使也发生变化，使Uf及及Uca也随之改变。也就是说，控制也随之改变。也就是说，控制电压电压Uc和和Uf的大小及它们之间的的大小及它们之间的相位角也都跟着改变。是一种较相位角也都跟着改变。是一种较常用的控制方式。常用的控制方式。幅值相位控制接线图机理：步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号 转换成线位移或角位移的电机。每来一个 电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移 动一小段距离。特点： (1)来一个脉冲，转一个步距角。 (2)控制脉冲频率，可控制电机转

27、速。 (3)改变脉冲顺序，改变方向。种类： 步进电动机的种类很多，根据励磁方式的不同，步进电动机分为反应式、永磁式和感应子式（又叫混合式），而反应式步进电动机应用较多。励磁式步进电机的转子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。应用： 步进机的应用非常广泛。如：在数控机床、自动绘图仪等设备中都得到应用。3.1 步进电动机的工作原理 3.1.1 结构 步进机主要由两部分构成：定子和转子。它们均由磁性材料构成，其上分别有六个、四个磁极 。定子转子定子绕组 定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组成一相。 注意：这里的相和三相交流电中的“相”的概念不同。步进机通的是直流电脉冲，这主要是

28、指线图的联接和组数的区别。ABC定子转子IAIBIC3.1.2 工作方式 步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。一、三相单三拍（1）三相绕组联接方式：Y 型（2）三相绕组中的通电顺序为：A 相 B 相 C 相通电顺序也可以为： A 相 C 相 B 相 （3）工作过程A 相通电，A 方向的磁通经转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的作用下，转子被磁化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻最小，使转、定子的齿对齐停止转动。A 相通电使转子1、3齿和 AA 对齐。CABBCA3412CABBCA3412同理，B相通电，转子2、4齿和B相轴线

29、对齐，相对A相通电位置转30；C相通电再转30。1C342CABBA 这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。三相单三拍的特点：（1）每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为步距角，用S表示。（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。二、三相单双六拍三相绕组的通电顺序为： AABBBCCCAA 共六拍。工作过程：A相通电，转子1、3齿和A相对齐。CABBCA3412所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA 通电，转子转了15。（1）BB 磁场对 2、4 齿有磁拉力，该拉力使 转子顺时针方向转动。A、B 相同

30、时通电（2）AA 磁场继续对1、3齿有拉力。CABBCA3412总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称为三相六拍，步距角为15。CABBCA3412B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。三、三相双三拍三相绕组的通电顺序为： AB BC CA AB 共三拍。AB通电CABBCA3412CABBCA3412BC通电以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。工作方式为三相双三拍时，每通入一个电脉冲，转子也是转30，即 S = 30。CA通电CABBCA3412f：电脉冲的频率 转速36060sfn 步进机通过一个电脉冲,转子转过的角度,称为步距角。m:一个

31、周期的运行拍数Zr：转子齿数mZrS360如：Zr=40 , m=3 时3340360S步距角3.3 驱动电源 有一定规律的电脉冲信号的电源称为驱动电源。3.3.1 对驱动电源的基本要求（1）驱动电源的相数、通电方式、电压和电流都应满足步进电机的控制要求。（2）驱动电源要满足起动频率和运行频率的要求，能在较宽的频率范围内实现对步进电机的控制。（3）能抑制步进电机的振荡（4）工作可靠，对工业现场的各种干扰有较强的抑制作用。2.步进电源的组成 步进电动机的驱动电源主要包括变频信号源、脉冲分配器和脉冲放大器三个部分。步进电机驱动电源方框图3.4 步进电机应用 步进电动机的应用已十分广泛。 在机械、冶

32、金、电力、纺织、电信、电子、仪表、化工以及医疗、印刷等行业，几乎都有应用步进电机的实例。 具有速度快、精度高、自适应能力强等特点。步进电动机的控制方式主要有开环控制和闭环控制两种。4.1. 直流测速发电机直流测速发电机 工作原理与普通直流发电机相同。电枢电势为：aeeECnK n 空载时，Ia=0, Ua=EanU0负载时，aaaaRIEULaaRUI 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。nUa01LR2LR2LR1LRLRaLaaaRRUEUCnnRRKRREULaeLaa

33、a11 产生误差的原因和改进方法q电枢反应电枢反应措施： 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；q电刷接触电压降电刷接触电压降beLabLaebaaaaUKCCnRRUnRRKURIEU11对策：选用导电性能较好的电刷q温度温度的影响的影响措施：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4.2 交流测速发电机交流测速发电机1） 同步测速发电机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

34、步测速发电机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。转子静止时转子静止时转子旋转时转子旋转时空心杯转子异步测速发电机工作原理图4.2.1 交流异步测速发电机工作原理4.3 4.3 测速发电机测速发电机的应用举例的应用举例转速自动调节系统转速自动调节系统1-放大器；放大器；2-电动机；电动机；3-负载；负载；4-测速发电机测速发电机 旋转变压器是一种旋转变压器是一种能旋转的变压器能旋转的变压器。旋转变压器是自动控制装置中的一类精密旋转变压器是自动控制装置中的一类精密

35、电机。旋转变压器的电机。旋转变压器的输出电压输出电压与与转子转角转子转角呈一定的呈一定的函数关系函数关系, 它又是一种精密测位用它又是一种精密测位用的机电元件的机电元件, 在伺服系统、在伺服系统、 数据传输系统和数据传输系统和随动系统中也得到了广泛的应用。随动系统中也得到了广泛的应用。 旋转变压器的用途主要是用来进行旋转变压器的用途主要是用来进行坐坐标变换标变换、 三角函数计算三角函数计算、 将旋转角度转换将旋转角度转换成信号成信号电压电压等等。 5.1 旋转变压器分类旋转变压器分类 1.按按电机极对数的电机极对数的多少分：多少分： 可将旋转变压器分可将旋转变压器分为为单极对单极对和和多极对多

36、极对两种。两种。 采用多极对是为了采用多极对是为了提高系统的精度。提高系统的精度。 2.2.按按有无电刷与滑环间的滑动接触有无电刷与滑环间的滑动接触来分：旋转来分：旋转变压器变压器可分为可分为接触式接触式和和无接触式无接触式两大类。两大类。 非接触式旋转变压器又可分为有限转角旋非接触式旋转变压器又可分为有限转角旋转变压器和无限转角旋转变压器。转变压器和无限转角旋转变压器。 旋转变压器的典型结构与一般绕线式异旋转变压器的典型结构与一般绕线式异步电动机相似。步电动机相似。 它由定子和转子两大部分组成。定子的它由定子和转子两大部分组成。定子的电磁部分仍然由可电磁部分仍然由可导电的绕组导电的绕组和和能

37、导磁的铁能导磁的铁心心组成。组成。 定子绕组有两个定子绕组有两个, 分别叫分别叫定子励磁定子励磁绕组和定子交轴绕组绕组和定子交轴绕组。 两个绕组结构上完两个绕组结构上完全相同全相同, 它们都布置在定子槽中它们都布置在定子槽中, 而且两绕组而且两绕组的轴线在空间互成的轴线在空间互成90 设设该旋转变压器空载该旋转变压器空载, , 即转子输出绕组和即转子输出绕组和定子交轴绕组开路定子交轴绕组开路, , 仅将定子绕组仅将定子绕组D D1 1- -D D2 2加交流加交流励磁电压励磁电压 。那么那么气隙中将产生一个脉振磁气隙中将产生一个脉振磁通通 , ,其其轴线在定子励磁绕组的轴线上轴线在定子励磁绕组

38、的轴线上。 据据电磁理论电磁理论, , 磁通磁通 将将在副边即转子的两个输在副边即转子的两个输出绕组中感应出出绕组中感应出变压器电势变压器电势。 1fUDBDB 设图中余弦输出绕组设图中余弦输出绕组Z1-Z2Z1-Z2轴线与脉振磁密轴线与脉振磁密 轴线夹角为轴线夹角为 ，仿照自整角机，仿照自整角机结论可结论可写出励写出励磁磁通磁磁通 在正、余弦输出绕组中的感应电势：在正、余弦输出绕组中的感应电势：DB正余弦旋转变压器的空载运行 cos1RREEZ1-Z2中sin2RREEZ3-Z4中式中，ER为转子输出绕组轴线与定子励磁绕组轴线重合时，磁通 在输出绕组中感应的电势。 假设 在励磁绕组中感应的电

39、势为ED，则旋转变压器变比为： DDDRDRuWWEEk(5-2)式中，WR表示输出绕组的有效匝数；WD表示励磁绕组的有效匝数。(5-1)式（5-2）代入式（5-1）得sincos21DuRDuREkEEkE(5-3) 与变压器类似，忽略定子励磁绕组内阻和漏电抗，则ED=Uf1，空载时转子输出绕组电势等于电压，则式5-3可写成：sincos2211fuRfuRUkUUkU(5-4) 旋转变压器常在自动控制系统中作解算元件可进行矢量求解、坐标变换、加减乘除运算、微分积分运算，也可在角度传输系统中作自整角机使用。利用正余弦旋转变压器计算反三角函数的接线，如图下图所示。5.4 旋转变压器的应用求解反正弦函数接线图及示意图