1、（五）比例积分控制在自控系统中，采用比例调节器的闭环转速负反馈控制系统是有静差的调速系统。要想实现调速系统的无静差，就必须改变单纯的比例控制规律，从根本上找出消除静差的方法。1积分调节器由线性集成运算放大器构成的积分调节器（简称I调节器）的组成如图4-6所示。从该图可以看出积分调节器具有如下特点：作用：作用：对当前时刻的偏差信号对当前时刻的偏差信号e(t)进行放大或衰减，控进行放大或衰减，控 制作用的强弱取决于比例系数；制作用的强弱取决于比例系数；特点：特点：Kp越大系统动态特性越好，但越大系统动态特性越好，但Kp过过大大y(t)可能会可能会 引起系统振荡使稳定性变差，也有可能出现比例引起系统
2、振荡使稳定性变差，也有可能出现比例 饱和现象。饱和现象。缺点：缺点：不能消除静态误差。不能消除静态误差。作用：作用：通过对误差累积的作用影响控制量，并通过系统通过对误差累积的作用影响控制量，并通过系统 的负反馈作用减小偏差；的负反馈作用减小偏差；特点：特点：与与e(t)存在全部时段有关，只要有足够的时间存在全部时段有关，只要有足够的时间,积分控制将能够积分控制将能够消除稳态误差。消除稳态误差。缺点：缺点：不能不能及时及时地克服扰动的影响。地克服扰动的影响。作用：作用：有助于减小有助于减小 超调和调整时间，改善系统的动态超调和调整时间，改善系统的动态 品质品质;特点：特点：反应反应e(t)变化的
3、速度，在偏差刚刚出现时产生很变化的速度，在偏差刚刚出现时产生很 大的控制作用，具有超前控制作用；大的控制作用，具有超前控制作用；缺点：缺点：不能消除系统的不能消除系统的稳态误差稳态误差。直流测速发电机的原理和结构直流测速发电机的原理和结构一、一、直流测速发电机的结构直流测速发电机的结构NS+-n直流电机直流电机定子定子转子转子空空气气隙隙定定子子铁铁心心励励磁磁绕绕组组机机壳壳端端盖盖电电刷刷电电枢枢绕绕组组电电枢枢铁铁心心换换向向器器转转轴轴直流电机的定子直流电机的定子直流电机的转子直流电机的转子励磁方式：电磁式和永磁式励磁方式：电磁式和永磁式直流永磁电机直流永磁电机直流永磁电机直流永磁电机
4、永磁直流测速发电机永磁直流测速发电机永永磁磁直直流流测测速速发发电电机机稀土直流伺服测速机组稀土直流伺服测速机组 用途：在随动系统中提供驱动力矩和用途：在随动系统中提供驱动力矩和速度反馈信号，本产品已用于某机光学瞄速度反馈信号，本产品已用于某机光学瞄准具随动系统中准具随动系统中。二、二、直流测速发电机的工作原理直流测速发电机的工作原理导体ab,cd切割磁力线产生感应电势，N极下电势方向由b指向a，s极下导体cd中电势由c指向d,因此电刷A为正，B为负NS+-nabcdABNS+-nabcdAB 当线圈转动当线圈转动180180o o,导体导体cdcd处于处于N N极下，电极下，电势由势由d d
5、到到c c ，S S极下极下导体导体电势电势由由a a到到b b，仍然，仍然A A刷刷为正，为正，B B刷为负。刷为负。电枢连续旋转，导体电枢连续旋转，导体ab.cd轮流交替地切割轮流交替地切割N极和极和S极下的磁力线极下的磁力线,ab.cd中产生交中产生交变电势，但是换向器的作用，变电势，但是换向器的作用，使电刷通过换向片只与处于使电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，一定极性下的导体相连接，从而使电刷两端得到的电势从而使电刷两端得到的电势极性不变，这就是直流发电极性不变，这就是直流发电机的最基本工作原理。机的最基本工作原理。直流测速发电机的输出特性直流测速发电机的输出特性 根据已学
6、过的直流发电机的工作原理根据已学过的直流发电机的工作原理知，电刷两端的感应电势知，电刷两端的感应电势：由上可知：由上可知：1.1.电刷两端的感应电势与电刷两端的感应电势与电机的转速成正比。电机的转速成正比。2.2.直流发电机能够把直流发电机能够把转速信号换成电势信号，从而用来测速。转速信号换成电势信号，从而用来测速。一、基本概念一、基本概念Ea=Cen=Ke n二、自动控制系统对测速发电机的要求：二、自动控制系统对测速发电机的要求：1.1.输出电压与转速的关系曲线（即输输出电压与转速的关系曲线（即输出特性）应为线性。出特性）应为线性。2.2.输出特性的斜率要大。输出特性的斜率要大。3.3.温度
7、变化对输出特性的影响要小。温度变化对输出特性的影响要小。4.4.输出电压的纹波要小，即要求在一输出电压的纹波要小，即要求在一定的转速下输出电压要稳定，波动要小。定的转速下输出电压要稳定，波动要小。5.5.正，反转两个方向的输出特性要一正，反转两个方向的输出特性要一致。致。三、三、输出特性输出特性UaEaIaRLUjUa=Ea-IaRaIa=Ua/RL负载时测速发电机的输出电压为：负载时测速发电机的输出电压为：nRR1CULaea/Ea=Cen=Ke n由直流电机电势公式得：由直流电机电势公式得：在图示正方向下得：在图示正方向下得：nUaRL=无穷大无穷大RL1RL2RL1 RL2输出特性曲线：
8、输出特性曲线：nRR1CULaea/由上式知：若由上式知：若、RL、Ra 都能保持常数，则都能保持常数，则 但随但随RL减小，减小，特性斜率变小，实特性斜率变小，实际特性与理论特性际特性与理论特性间存在误差。间存在误差。Ua nnUaRL=无穷大无穷大RL1RL2RL1 RL2 图中实线为图中实线为直流测速发电机直流测速发电机理想输出特性，理想输出特性，虚线为实际输出虚线为实际输出特性，实际特性特性，实际特性与要求的线性特与要求的线性特性间存在误差，性间存在误差，且该误差与负载且该误差与负载电阻有关。电阻有关。直流测速发电机的误差和减小方法直流测速发电机的误差和减小方法一一 温度的影响温度的影
9、响 由于电机周围环由于电机周围环境温度的变化以及电境温度的变化以及电机本身发热，使电机机本身发热，使电机绕组的电阻发生变化。绕组的电阻发生变化。温度温度t t 升高，励磁绕升高，励磁绕组电阻组电阻R R 增大，磁通增大，磁通减小输出电压减小输出电压U U 降降低。反之，低。反之，U U 升高。升高。UaEaIaRLUjIf 为了减小温度变化对输出特性的影响，测为了减小温度变化对输出特性的影响，测速发电机的速发电机的磁路应较为饱和磁路应较为饱和。当磁路饱和时，。当磁路饱和时，励磁电流变化引起的磁通变化较小。但是，由励磁电流变化引起的磁通变化较小。但是，由于绕组电阻随温度变化的变化太大，要使输出于
10、绕组电阻随温度变化的变化太大，要使输出稳定，还必须采取措施以减小温度对输出特性稳定，还必须采取措施以减小温度对输出特性的影响。的影响。减小误差的考虑：减小误差的考虑：UEIaRLUjIf (2)(2)如果对于温度变化引起的误差要求比较如果对于温度变化引起的误差要求比较严格时，可在励磁回路串联严格时，可在励磁回路串联负温度负温度系数的系数的热敏热敏电阻并联网络电阻并联网络。具体方法：具体方法：(1(1）在励磁回路中串联一个阻）在励磁回路中串联一个阻值比励磁绕组值比励磁绕组电阻大几倍的附电阻大几倍的附加电阻来稳流加电阻来稳流。UEIaUj 附加电阻用附加电阻用温度系数较低的合金温度系数较低的合金材
11、料制成，材料制成，如锰镍铜合金。虽然温度升高励磁电阻增大，如锰镍铜合金。虽然温度升高励磁电阻增大，但整个励磁回路的总电阻增加不多。但整个励磁回路的总电阻增加不多。热敏网络参数选择方法：热敏网络参数选择方法：1 1）作出励磁绕组电阻随温度变）作出励磁绕组电阻随温度变化的曲线化的曲线1 1；2 2）作并联网络电阻随温度变化）作并联网络电阻随温度变化的曲线的曲线2 2。曲线曲线1 1温度系数为正温度系数为正;曲线曲线2 2温度系数为负；温度系数为负；当两条曲线的斜率当两条曲线的斜率相等，励磁回路的总电相等，励磁回路的总电阻就不随温度而变化阻就不随温度而变化,曲曲线线3 3。12tR03RR(t)Uf
12、Rf(t)NS电枢磁场电枢磁场NS主磁场主磁场 不论转子转不论转子转到哪个位置，电到哪个位置，电枢导体电流在空枢导体电流在空间分布情况始终间分布情况始终不变，因此电枢不变，因此电枢磁场在空间是固磁场在空间是固定不动的恒定磁定不动的恒定磁场。场。二二 电枢磁场的影响电枢磁场的影响 电枢磁场产生电枢磁场产生附加去磁作用附加去磁作用，负载时的气，负载时的气隙磁通较空载时小，从而产生误差。隙磁通较空载时小，从而产生误差。减小误差的考虑：减小误差的考虑：当负载电阻越小或转速越高，负载电流就当负载电阻越小或转速越高，负载电流就越大，电枢磁场产生的附加去磁作用就越强，越大，电枢磁场产生的附加去磁作用就越强，
13、磁通被削弱的就越多，输出特性偏离直线越远，磁通被削弱的就越多，输出特性偏离直线越远，非线性误差越大。非线性误差越大。nUaNS 除了以上两种原因引起输除了以上两种原因引起输出特性的误差外，还有出特性的误差外，还有延迟换延迟换向去磁、电势的纹波以及电刷向去磁、电势的纹波以及电刷接触压降等都会接触压降等都会引起输出特性引起输出特性的误差，对此在电机中都采用的误差，对此在电机中都采用了相应减小误差的措施。了相应减小误差的措施。三、其它影响三、其它影响 为了减小电枢反应对输出特性的影响，测为了减小电枢反应对输出特性的影响，测速发电机在使用时，速发电机在使用时，转速不得超过转速不得超过技术条件中技术条件
14、中规定的最大转速规定的最大转速；负载电阻不得小于负载电阻不得小于技术条件技术条件给定的电阻值给定的电阻值，以保证非线性误差较小。，以保证非线性误差较小。UEIaUj直流测速发电机的性能指标及使用直流测速发电机的性能指标及使用一、主要性能指标一、主要性能指标1、线性误差、线性误差 在工作转速范围内，在工作转速范围内，输出电压与理想输出电压输出电压与理想输出电压之差对最大理想输出电压之差对最大理想输出电压之比之比%100UUmx 左左右右一一般般为为一一般般为为%.,max50n65nxb 理论值理论值实测值实测值UmnmaxnbU(V)on2、输出斜率、输出斜率 在额定的激磁条件下，单位转速（在
15、额定的激磁条件下，单位转速（1000r/min）时产生的输出电压。时产生的输出电压。3、最大线性工作转速、最大线性工作转速nmax 在允许的线性误差范围内的电枢最高转速。在允许的线性误差范围内的电枢最高转速。额定转速就是最大线性工作转速。额定转速就是最大线性工作转速。4、负载电阻、负载电阻RL 保证输出特性在误差范围内的最小负载电阻值。保证输出特性在误差范围内的最小负载电阻值。此外，还包括不灵敏区、输出电压的不对称度、此外，还包括不灵敏区、输出电压的不对称度、纹波系数、变温输出误差和输出电压温度系数等纹波系数、变温输出误差和输出电压温度系数等性能指标。性能指标。二、直流测速发电机的使用二、直流
16、测速发电机的使用1、直流测速发电机的选用、直流测速发电机的选用 选用直流测速发电机时，应根据其在系统选用直流测速发电机时，应根据其在系统中的用途来选择。中的用途来选择。1）当作为运算元件或用于恒速控制时，应着重）当作为运算元件或用于恒速控制时，应着重考虑其考虑其线性度和纹波电压线性度和纹波电压，而对输出斜率的要，而对输出斜率的要求则是第二位的；求则是第二位的；2）当作为校正元件时，应着重考虑其输出）当作为校正元件时，应着重考虑其输出斜率斜率，而对其其线性度和纹波电压的要求并不是很严而对其其线性度和纹波电压的要求并不是很严格的。格的。2、直流测速发电机的接线、直流测速发电机的接线 电磁式直流测速
17、发电机在使用前必须区别清电磁式直流测速发电机在使用前必须区别清楚电枢绕组端头和激磁绕组端头。楚电枢绕组端头和激磁绕组端头。S2S1F2F1 一般标有一般标有F1和和F2的为的为激磁绕组，标有激磁绕组，标有S1和和S2的的为电枢绕组。为电枢绕组。直流测速发电机的应用举例直流测速发电机的应用举例 直流测速发电机在自动控制系统和计算装直流测速发电机在自动控制系统和计算装置中可以作为置中可以作为测速元件测速元件、校正元件校正元件、解算元件解算元件和和角加速度信号元件角加速度信号元件。它可以测量各种机械在。它可以测量各种机械在有限范围内的有限范围内的摆动摆动或非常缓慢的或非常缓慢的转速。转速。下面以测速
18、发电机在速度控制系统中作为下面以测速发电机在速度控制系统中作为转速负反馈元件转速负反馈元件调节电动机的转速，以稳定系调节电动机的转速，以稳定系统的转速为例，介绍测速发电机的使用。统的转速为例，介绍测速发电机的使用。系统由异步电动机、电磁滑差离合器、测速发电机系统由异步电动机、电磁滑差离合器、测速发电机和控制电路组成。通过离合器来调节负载速度。和控制电路组成。通过离合器来调节负载速度。UuUvUwML电磁滑差电磁滑差离合器离合器电枢电枢测速发电机测速发电机控制器控制器信号处信号处理电路理电路给定给定磁极磁极直流励直流励磁绕组磁绕组电磁滑差离合器的异步调速系统电磁滑差离合器的异步调速系统UuUvU
19、wML电磁滑差电磁滑差离合器离合器电枢电枢测速发电机测速发电机控制器控制器信号处信号处理电路理电路给定给定磁极磁极直流励直流励磁绕组磁绕组电磁滑差离合器的电枢与异步电动机同轴旋转，其电磁滑差离合器的电枢与异步电动机同轴旋转，其中有短路绕组；磁极与负载同轴旋转，其中的励磁中有短路绕组；磁极与负载同轴旋转，其中的励磁绕组通入直流电流，在离合器的磁路中产生磁通。绕组通入直流电流，在离合器的磁路中产生磁通。电枢旋转时，其绕组切割气隙磁场，感应电势，产电枢旋转时，其绕组切割气隙磁场，感应电势，产生电流，该电流与气隙磁场作用就产生电磁转矩，生电流，该电流与气隙磁场作用就产生电磁转矩，使磁极和负载随着电枢向
20、同一个方向旋转。使磁极和负载随着电枢向同一个方向旋转。S2N2n1Tem1N1S1n2Tem2电磁滑差离合器的电枢旋转时，其绕组切割气隙磁电磁滑差离合器的电枢旋转时，其绕组切割气隙磁场，感应电势，产生电流，该电流与气隙磁场作用场，感应电势，产生电流，该电流与气隙磁场作用就产生电磁转矩，使磁极和负载随着电枢向同一个就产生电磁转矩，使磁极和负载随着电枢向同一个方向旋转。方向旋转。UuUvUwML电磁滑差电磁滑差离合器离合器电枢电枢测速发电机测速发电机控制器控制器信号处信号处理电路理电路给定给定磁极磁极直流励直流励磁绕组磁绕组调节电磁滑差离合器的励磁电流，可以调节电磁转调节电磁滑差离合器的励磁电流，
21、可以调节电磁转矩的大小，从而可以控制磁极和负载的速度。矩的大小，从而可以控制磁极和负载的速度。电磁滑差离合器的电枢与磁极必须有电磁滑差离合器的电枢与磁极必须有转差转差，才能产，才能产生电磁转矩，所以叫电磁滑差离合器。生电磁转矩，所以叫电磁滑差离合器。电磁滑差离合器的机械特性电磁滑差离合器的机械特性TemnIf1If2If3If4If4If3If2If1TL机械特性特点：机械特性特点：1、励磁固定时，负载转矩增加，、励磁固定时，负载转矩增加，转速下降很大，即特性软。转速下降很大，即特性软。2、励磁电流越小特性越软。、励磁电流越小特性越软。3、对恒转矩负载，电磁滑差离、对恒转矩负载，电磁滑差离合器
22、本身的调速范围小。合器本身的调速范围小。为了提高特性的硬度扩大调速范围，需要采用速度负反为了提高特性的硬度扩大调速范围，需要采用速度负反馈构成的闭环系统。由于负载的变化而引起的转速变化馈构成的闭环系统。由于负载的变化而引起的转速变化由速度负反馈系统进行自动调节，使转速维持恒定。调由速度负反馈系统进行自动调节，使转速维持恒定。调速范围可达速范围可达10：1。该系统采用该系统采用测速发电机测速发电机检测速度，来构成速度负反馈的检测速度，来构成速度负反馈的闭环系统。改变速度给定控制信号，就可以得到不同的闭环系统。改变速度给定控制信号，就可以得到不同的闭环特性，从而实现调速。闭环特性，从而实现调速。U
23、uUvUwML电磁滑差电磁滑差离合器离合器电枢电枢测速发电机测速发电机控制器控制器信号处信号处理电路理电路给定给定磁极磁极直流励直流励磁绕组磁绕组Ua-+UC交流异步测速发电机概述交流异步测速发电机概述 交流异步测速发电机是一种测量转速交流异步测速发电机是一种测量转速或转速信号的元件。理想的测速发电机的或转速信号的元件。理想的测速发电机的输出电压输出电压U2与它的转速与它的转速n成线性关系，如成线性关系，如图所示，其数学表达式为：图所示，其数学表达式为：其主要用途有两种：其主要用途有两种：U U2 2=k n =k n U2no运算元件和阻尼元件。运算元件和阻尼元件。交流异步测速发电机的结构和
24、工作原理交流异步测速发电机的结构和工作原理一、交流异步测速发电机结构一、交流异步测速发电机结构 定子上装有两个绕组，一个作励磁用，称为定子上装有两个绕组，一个作励磁用，称为励磁绕组励磁绕组1；另一个输出电压，称为输出绕组；另一个输出电压，称为输出绕组2；两个绕组的轴线互相垂直，在空间上相隔两个绕组的轴线互相垂直，在空间上相隔90。U2U1U2U1转子一般为转子一般为杯形转子杯形转子，通常是由非铁磁材料（硅锰青，通常是由非铁磁材料（硅锰青铜）制成的空心薄壁圆筒，为了铜）制成的空心薄壁圆筒，为了减少转子漏电抗减少转子漏电抗、增增加电阻加电阻。此外，为了减少磁路的磁阻，在空心杯形转。此外，为了减少磁
25、路的磁阻，在空心杯形转子内放置有固定的内定子。在分析时，杯形转子可视子内放置有固定的内定子。在分析时，杯形转子可视作由无数并联的导体条组成，和鼠笼转子一样。作由无数并联的导体条组成，和鼠笼转子一样。U2U1励磁绕组励磁绕组输出绕输出绕组组励磁绕组励磁绕组输出输出绕组绕组交流测速发电机结构图交流测速发电机结构图交交流流测测速速发发电电机机定定转转子子铁铁心心下下好好线线的的定定子子1、是脉振磁通、是脉振磁通2、与励磁绕组、与励磁绕组W1的轴线一致，的轴线一致，与输出绕组与输出绕组W2的轴线垂直。的轴线垂直。3、与、与W1和转子导体相匝链。和转子导体相匝链。励磁绕励磁绕组接组接U1（交流）（交流）
26、i0Fo=W1i0 dtdWe11 dtdWeRR U1 w1U2w2 10ERIR杯形转子杯形转子E1E2e2=0二、工作原理二、工作原理W1为励磁绕组、为励磁绕组、W2为输出绕组为输出绕组(一一)、当、当n=0时，物理过程时，物理过程励磁励磁绕组绕组接接U1i0Fo=W1i0 dtdWe11 dtdWeRR e2=01、励磁磁通、励磁磁通 在在W1的的轴线上脉振，与轴线上脉振，与W1和和转子导体相环链。转子导体相环链。2、与输出绕组与输出绕组W2的的轴线垂直，不穿过轴线垂直，不穿过W2，因此其中此时不感应因此其中此时不感应电势。电势。10ERE1W1轴线W2轴线励磁绕组励磁绕组 励磁绕组励
27、磁绕组W1与转子杯之与转子杯之间的电磁关系，如同变压器间的电磁关系，如同变压器原边与副边之间的情况完全原边与副边之间的情况完全一样。若忽略励磁绕组一样。若忽略励磁绕组W1的的电阻电阻R1及漏抗及漏抗X1，则有，则有U1 E1 由于感应电势由于感应电势 E1=4.44fw110,故故10 U1所以所以励磁电压一定时，磁通也保持不变励磁电压一定时，磁通也保持不变。U1 w1U2w2 10ERIR杯形转子杯形转子E1结论结论:n=0 时，磁通时，磁通不在输出绕组不在输出绕组W2中感应出中感应出电势，输出绕组电势，输出绕组W2也就没有电压输出。也就没有电压输出。(二二)、当转子旋转时，转子导体当转子旋
28、转时，转子导体切割磁场切割磁场10，感应电势，感应电势ER 2，且且 E ER2 R2=B Bp plvlv，由于由于1010=B=Bp pll，v=Dn/60v=Dn/60U1 w1U2w2 10ER2杯形转子杯形转子n平均平均磁密磁密导条导条长度长度导条导条速度速度nknDDnllEeR10101026060转子切割电势与转速成正比转子切割电势与转速成正比。由于在励磁绕组中通入的由于在励磁绕组中通入的是交流电，是交流电，10 都是随时都是随时间交变的，间交变的，频率为频率为 f1。因。因而，转子导体切割磁通产而，转子导体切割磁通产生的电势生的电势E ER2R2及电流及电流I IR2R2也都
29、也都是交变的是交变的,频率为频率为 f1。由于导条处于短路状态，因此其由于导条处于短路状态，因此其中会产生电流，忽略导条漏抗的中会产生电流，忽略导条漏抗的影响时，其中影响时，其中电流为电流为：U1 w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子nReRRRRnkREI1022tRnkReitnknketRmeRRRmeeRmsin;sin;sin1221102110流过转子导体中的电流过转子导体中的电流流IR2又要产生磁通又要产生磁通2，其值与电流其值与电流IR2成正比，成正比，即即2 IR2210 n故故 2与与w2的轴线一致，的轴线一致，因因此，会在此，会在w2中感应电势中感应电势，E2=
30、4.44fw22,从而输出从而输出电压电压U2=E2。U2 2U2 10 nU2U1 n故故即即U1 w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子n 2E2ReRRRRnkREI1022U1 w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子n 2E2U2no所以所以，当转子旋转时，转子导体切割磁场当转子旋转时，转子导体切割磁场10，感应电势，感应电势ER 2，产生电流，产生电流IR 2。建立磁场。建立磁场2，该磁场在输出绕组中，该磁场在输出绕组中感应感应电势电势ER2，其，其大小与转速成正比大小与转速成正比。且与励磁电压。且与励磁电压同频同频率率。异步测速发电机的特性和主要技术指标异步测速发电
31、机的特性和主要技术指标一、输出特性和线性误差一、输出特性和线性误差 理想的测速发电机输出电压应正比理想的测速发电机输出电压应正比于它的转速，即于它的转速，即U2=Kv。但是实际。但是实际的异步测速发电机输出电压与转速的异步测速发电机输出电压与转速间并不是严格的线性关系，而是非间并不是严格的线性关系，而是非线性的。线性的。U2=f(v)测速发电机输出电压与转速间的关系测速发电机输出电压与转速间的关系称为输出特性。称为输出特性。上式中上式中v为相对速度，它是实际转速为相对速度，它是实际转速n与同步转与同步转速速ns的比值，即的比值，即v=n/ns。U1w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子
32、n 2E21-1-线性输出特性线性输出特性2-2-实际输出特性实际输出特性输出特性和线性误差输出特性和线性误差 为了便于衡量实际输出特性的线性度，为了便于衡量实际输出特性的线性度，一般把实际输出特性上对应于一般把实际输出特性上对应于 （为最（为最大相对速度）的一点与坐标原点的连线作为大相对速度）的一点与坐标原点的连线作为线性输出特性，直线与曲线之间的差异就是线性输出特性，直线与曲线之间的差异就是误差，这种误差通常用线性误差（又称幅值误差，这种误差通常用线性误差（又称幅值相对误差）相对误差）x 来度量。来度量。maxv23maxv23maxvmaxLT2U12maxU 2Uv式中，式中，Umax
33、为实际输出电压与线性为实际输出电压与线性输出电压的最大差值；输出电压的最大差值；U2lTmax为对应为对应于最大转速于最大转速 n max（技术条件上有规定）（技术条件上有规定）的线性输出电压。的线性输出电压。%100UUmaxLT2maxx 异步测速发电机在控制系统中的用途不同，异步测速发电机在控制系统中的用途不同，对线性误差的要求也不同。作为对线性误差的要求也不同。作为阻尼元件阻尼元件时允许时允许线性误差可大一些；而作为线性误差可大一些；而作为解算元件解算元件时，线性误时，线性误差必须很小。目前，高精度的异步测速发电机线差必须很小。目前，高精度的异步测速发电机线性误差可小到性误差可小到0.
34、05%左右。左右。maxv23maxvmaxLT2U12maxU 2U二、输出相位移与相位误差二、输出相位移与相位误差 在自动控制系统中，希望异步测速发电机的在自动控制系统中，希望异步测速发电机的输出电压与激磁电压同相位，但在实际的异步测输出电压与激磁电压同相位，但在实际的异步测速发电机中，两者之间却存在相位移。速发电机中，两者之间却存在相位移。U1w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子n 2E2 1 2 2RI 2RE 1I 2U 1E 2E 1U 11xI j 11rI 1E 相位移存在的原因：相位移存在的原因：图中：图中：E1为磁通为磁通 1在激磁在激磁绕组中产生的变压器电势；绕
35、组中产生的变压器电势；ER2为转子切割磁通为转子切割磁通 1产生的切割产生的切割电势；电势；E2为磁通为磁通 2在输出绕组在输出绕组中产生的变压器电势；中产生的变压器电势；称为异步测速发电机的输出相称为异步测速发电机的输出相位移位移U1w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子n 2E21E三、剩余电压三、剩余电压Us 测速发电机的激磁绕组已经供电，转子处于测速发电机的激磁绕组已经供电，转子处于不动情况下（即零速时）输出绕组所产生的电压，不动情况下（即零速时）输出绕组所产生的电压，此即剩余电压，又称为零速电压。此即剩余电压，又称为零速电压。产生剩余电压的原因是多产生剩余电压的原因是多种多样
36、的，它由两部分组成：种多样的，它由两部分组成：一部分是固定分量一部分是固定分量U Us0s0，其值与，其值与转子位置无关；另一部分是交转子位置无关；另一部分是交变分量变分量U Usjsj，它的值与转子位置，它的值与转子位置有关，当转子位置变化时，其有关，当转子位置变化时，其值作周期性的变化。值作周期性的变化。U Us sU Us0s0U Usjsj0 0四、输出斜率四、输出斜率 与直流测速发电机一样，异步测速发电机的输与直流测速发电机一样，异步测速发电机的输出斜率出斜率Un通常也规定为转速通常也规定为转速1000r/min时的输出电压。时的输出电压。输出斜率越大，输出特性上比值输出斜率越大，输
37、出特性上比值 U2/n越大，测速越大，测速发电机对于转速变化的灵敏度就越高。但是与同样发电机对于转速变化的灵敏度就越高。但是与同样尺寸的直流测速发电机相比较，交流测速发电机的尺寸的直流测速发电机相比较，交流测速发电机的输出斜率较小，一般为输出斜率较小，一般为0.55V/kr/min。1000n（r/min）U2 nUnU2OU1w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子n 2E2交流异步测速发电机的使用交流异步测速发电机的使用 在选用时，应根据系统的频率，电压，工作转速的在选用时，应根据系统的频率，电压，工作转速的范围和具体用途来选择交流测速发电机的规格。用作范围和具体用途来选择交流测速发
38、电机的规格。用作解解算元件算元件的应着重考虑的应着重考虑精度精度要高，输出电压要高，输出电压稳定性稳定性要好；要好；用于一般转速检测或做用于一般转速检测或做阻尼元件阻尼元件时，应着重考虑时，应着重考虑输出斜输出斜率率要大，而不宜既要精度高，又要输出斜率大。要大，而不宜既要精度高，又要输出斜率大。鼠笼转子异步测速发电机输出特性斜率鼠笼转子异步测速发电机输出特性斜率大，但是它的特性比较差、线性误差大、大，但是它的特性比较差、线性误差大、转子惯性大，转子惯性大，通常只用于精度要求不高通常只用于精度要求不高的系统中。的系统中。U1w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子n 2E2空心杯转子异步测
39、速发电机的精度比较高，线形空心杯转子异步测速发电机的精度比较高，线形误差小，转动惯量小，应用在要求精度比较高的误差小，转动惯量小，应用在要求精度比较高的系统中，是最广泛应用的一种异步测速发电机。系统中，是最广泛应用的一种异步测速发电机。一、负载性质对输出特性的影响及改善方法一、负载性质对输出特性的影响及改善方法 测速发电机正常工作测速发电机正常工作时时,其输出电压仅为转速的其输出电压仅为转速的函数不受负载的性质和大函数不受负载的性质和大小的影响小的影响,实际工作中输出实际工作中输出电压的大小和相位与负载电压的大小和相位与负载的大小和性质有关的大小和性质有关。U1w1U2w2 10ER2IR2杯
40、形转子杯形转子n 2E2 1、负载阻抗足够大时，在测速发电机转速一、负载阻抗足够大时，在测速发电机转速一定时，负载阻抗稍有变化，输出电压的大小和相定时，负载阻抗稍有变化，输出电压的大小和相位几乎不变。位几乎不变。.2Ir2jx2ZL.2U.2E2222ZIEU 2、电阻负载电阻负载，在测速发电机转速一定时，负，在测速发电机转速一定时，负载阻值减小，输出电压的大小减小和相位增加。载阻值减小，输出电压的大小减小和相位增加。1 2 2U2E1U 22xI j22rI2E2I2U2I.2Ir2jx2ZL.2U.2E2222ZIEU 3、容性负载容性负载，在测速发电机转速一定时，负，在测速发电机转速一定
41、时，负载阻值减小，输出电压的大小增加和相位增加。载阻值减小，输出电压的大小增加和相位增加。1 2 2U2E1U 22xI j22rI2E2I2U2I.2Ir2jx2ZL.2U.2E2222ZIEU 4、感性负载感性负载，在测速发电机转速一定时，负，在测速发电机转速一定时，负载阻值减小，输出电压的大小减小和相位减小。载阻值减小，输出电压的大小减小和相位减小。1 2 2U2E1U 22xI j22rI2E2I2U2I 结论：结论：1、电阻电容性负载，阻抗、电阻电容性负载，阻抗值的改变会引起输出电压大小的变化趋值的改变会引起输出电压大小的变化趋势是相反的，即他们对输出电压的大小势是相反的，即他们对输
42、出电压的大小的影响可以互相补偿，的影响可以互相补偿，输出电压不受负输出电压不受负载大小的影响载大小的影响。但是电阻电容性负载。但是电阻电容性负载不不能补偿输出相位的偏差能补偿输出相位的偏差。2、电阻电感性负载，阻抗值的改变引起、电阻电感性负载，阻抗值的改变引起相位的改变是相反的，即对相位的改变是相反的，即对输出电压相输出电压相位的影响可以互相补偿位的影响可以互相补偿，但是电阻电感，但是电阻电感性负载对性负载对输出电压大小的影响不能补偿输出电压大小的影响不能补偿。U1w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子n 2E2 综上所述究竟采用哪种负综上所述究竟采用哪种负载，主要根据系统的需要而定，
43、载，主要根据系统的需要而定，通常总是希望保持输出电压的通常总是希望保持输出电压的大小不受不在阻抗的影响。因大小不受不在阻抗的影响。因此，此，多数采用电阻电容性负载多数采用电阻电容性负载。U1w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子n 2E2二、激磁电源的影响二、激磁电源的影响 交流异步测速发电机交流异步测速发电机激磁电源电压幅值的不稳定激磁电源电压幅值的不稳定，会直接引起输出电压的不稳定，因而影响输出特性的线会直接引起输出电压的不稳定，因而影响输出特性的线形误差。因此，对于要求稳定性高，误差小的异步测速形误差。因此，对于要求稳定性高，误差小的异步测速发电机，都采用专用的电源供电，其电源的
44、幅值和频率发电机，都采用专用的电源供电，其电源的幅值和频率不受其他因素的影响。不受其他因素的影响。三、温度的影响三、温度的影响 环境温度的变化和电机长时间工作环境温度的变化和电机长时间工作的的发热发热，会使定子绕组和杯形转子的电，会使定子绕组和杯形转子的电阻以及磁性材料的性能发生变化，这样阻以及磁性材料的性能发生变化，这样就会对电机的性能产生影响，使输出特就会对电机的性能产生影响，使输出特性不稳定。性不稳定。U1w1U2w2 10ER2IR2杯形转子杯形转子n 2E2四、移相问题四、移相问题 在自动控制系统中，往往希望输出电压与激在自动控制系统中，往往希望输出电压与激磁电压相位相同，因而要进行
45、移相。移相可以在磁电压相位相同，因而要进行移相。移相可以在激磁回路中进行，也可以在输出回路中进行，或激磁回路中进行，也可以在输出回路中进行，或者在两回路中同时进行。最简单的方法是在激磁者在两回路中同时进行。最简单的方法是在激磁回路中串联移相电容进行移相，电容值可用实验回路中串联移相电容进行移相，电容值可用实验办法确定。办法确定。R1U2C1U1R3R2RC网络网络输出移相的相量分析输出移相的相量分析R1U2C1U1R3R22U-jxcRL2U2U2IU11U2U2I2U 1 2 2RI 2RE 1I 2U 1E 2E 1U 11xIj 11rI 1E 移相前的相量图移相前的相量图移相后的相量图
46、移相后的相量图五、最大线性工作转速五、最大线性工作转速 在测速发电机的技术条件在测速发电机的技术条件中还规定了最大线性工作转速，中还规定了最大线性工作转速，它表示当电机在转速情况下工它表示当电机在转速情况下工作时，其线性误差不超过标准作时，其线性误差不超过标准规定的范围。所以在使用中，规定的范围。所以在使用中，若对于测速发电机线性度有一若对于测速发电机线性度有一定要求时，则电机的工作转速定要求时，则电机的工作转速就不应超出最大线性工作转速。就不应超出最大线性工作转速。maxv23maxvmaxLT2U12maxU 2Uv编码器编码器0 0 0 0 0 0 0 0 1 22.5 0 0 1 0
47、45 1 1 1 1 337.5 输出输出n位二进制编码，每一位二进制编码，每一个编码对应唯一的角度。个编码对应唯一的角度。编码器编码器4 4位二进制码盘位二进制码盘 最小分辨角最小分辨角 3602n 当当n4，3602422.5 导电为导电为“1”，非导电为，非导电为“0”编码器编码器LED光敏光敏元件元件编码器编码器 输出信号为一串脉冲，每一输出信号为一串脉冲，每一个脉冲对应一个分辨角个脉冲对应一个分辨角，对，对脉冲进行计数脉冲进行计数N，就是对，就是对 的的累加，即，角位移累加，即，角位移 N。如：如：0.352，脉冲，脉冲N1000，则：，则：0.352 1000 352 编码器编码器
48、码盘码盘光栏板光栏板LED零位标志零位标志（一转脉冲）（一转脉冲）光敏元件光敏元件 360条纹数条纹数 36010240.352 透光条纹透光条纹编码器编码器90 ABAB 光敏元件所产光敏元件所产生的信号生的信号A、B彼此相差彼此相差90 相相位，用于辨向。位，用于辨向。当码盘正转时，当码盘正转时，A信号超前信号超前B信信号号90；当码盘；当码盘反转时，反转时，B信号信号超前超前A信号信号90。编码器编码器 一转（360）CC 在码盘里圈，还有一条在码盘里圈，还有一条狭缝狭缝C，每转能产生一个脉，每转能产生一个脉冲，该脉冲信号又称冲，该脉冲信号又称“一一转信号转信号”或零标志脉冲，或零标志脉冲，作为测量的起始基准。作为测量的起始基准。()aaateUIRRnC人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
