郝用兴主编 华中科技大学出版社 第二版 机电传动控制课件第5章

1、NoImagel定义：用于自动控制、自动调节、远距离测量的小功率电机。l分类：测量元件、执行元件。l作用：完成控制信号的传递和变换。l特点：性能稳定可靠，动作灵敏，精度高，体积小。NoImageNoImagel伺服系统是用来控制被控对象的某种状态，使其自动地、连续地、精确地复现输入信号的变化规律，通常是闭环控制系统。伺服系统控制的目的就是使伺服系统在可变的外部条件下仍然完成所期望的行为。广义来讲，可分为两种：l(1)使系统保持原来的状态；l(2)使系统沿着所希望的状态轨迹变化；l若系统被控量是位置，则称为位置伺服系统。位置伺服系统的根本任务就是使系统按照给定的速度和运动轨迹实现准确的跟踪和定位

2、，完成功率放大的职能，并在保证系统有足够的能力推动负载按输入指令的规律运动的同时，使输入和输出之间的偏差不超过允许的范围。 伺服电动机分交、直流两类。 NoImage 它的基本结构和工作原理与普通直流他励电动机相同，不同点只是他做得比较细长一些，以满足快速响应的要求。NoImageNoImagel电枢控制（改变控制电压）响应迅速、机械特性硬，调速线性度好，应用较多。 l磁场控制（改变磁通 ）不适合永磁伺服电机。NoImage 电枢控制直流伺服电动机的运行特性包括机械特性和调节特性。 1）机械特性 当控制电压Ua0时，电动机立即停止，因此，无自转现象。 2eetaURnTKK KNoImage

3、调节特性为一上翘的直线。Ua0是电动机处在待动而又未动临界状态时的控制电压，称为始动电压，负载转矩越大，始动电压越高。而且控制电压从0到Ua0一段范围内，电机不转动，称为电动机的死区。1a2eetaURnTkUAKK KNoImagel 机械特性较硬，具有良好的线性调节特性及快速时间响应。但结构复杂，电刷换向使速度受到限制。l 低速运转时， 由于电枢齿槽、电刷接触压降和电刷和换向器之间摩擦的影响，转速会出现时快、时慢，甚至可能会出现低速运转不稳定现象。低速运转的不稳定性可以通过增加稳速控制电路或使用直流力矩电动机加以解决。 优点:精确的速度控制,转矩速度特性很硬,原理简单、使用方便,价格优势

4、缺点:电刷换向,速度限制,附加阻力NoImage 1.空心杯转子直流伺服电动机 空心杯转子直流伺服电动机的特点是惯量低；灵敏度高，时间常数很小； 损耗小，效率高；力矩波动小，低速转动平稳，噪音很小；换向性能好，寿命长。多用于高精度自动控制系统及测量装置等设备中。NoImage图图3-30 杯形转子直流伺服电动机杯形转子直流伺服电动机电刷；电刷；2-换向器；换向器；3-空心杯电枢；空心杯电枢；4-外定子；外定子；5-内定子内定子NoImageNoImagel(1)低惯量。由于转子无铁心，且薄壁细长，惯量极低，有超低惯量电动机之称。l(2)灵敏度高；因转子绕组散热条件好， 绕组的电流密度可取到 3

5、0 A/mm2， 并且永久磁钢体积大， 可提高气隙的磁通密度， 所以力矩大。 加上惯量又小， 因而转矩/惯量比很大， 机电时间常数很小(最小的在 1 ms以下)， 灵敏度高， 快速性好。 l(3)损耗小，效率高；因转子中无磁滞和涡流造成的铁耗， 所以效率可达 80%或更高。l(4)力矩波动小，低速时运转平稳，噪声小；由于绕组在气隙中均匀分布， 不存在齿槽效应， 因此力矩传递均匀， 波动小， 故运转时噪音小， 低速运转平稳。l(5)换向性能好。由于杯形转子无铁心， 换向元件电感很小， 几乎不产生火花， 换向性能好， 因此大大提高了电机的使用寿命。据有关资料介绍， 这种电机的寿命可达 35 kh，

6、 甚至高于10 kh。 而且换向火花很小， 可大大减小对无线电的干扰。 NoImage 印制绕组直流伺服电动机的转子呈薄片圆盘状，用印刷电路制成双面电枢绕组。其特点是结构简单，制造成本低；起动转矩大；力矩波动很小，低速运行稳定；换向性能好；电枢转动惯量小，反应快。NoImage图图3 - 31 印制绕组直流伺服电动机印制绕组直流伺服电动机NoImagel(1) 电机结构简单，制造成本低。l(2) 起动转矩大。由于电枢绕组全部在气隙中，散热良好，其绕组电流密度比一般普通的直流伺服电动机高10倍以上，因此容许的起动电流大，起动转矩也大。l(3) 力矩波动很小，低速运行稳定，调速范围广而平滑，能在1

7、 20的速比范围内可靠平稳运行。这主要是由于这种电机没有齿槽效应以及电枢元件数、换向片数很多的缘故。 l(4) 换向性能好。电枢由非磁性材料组成，换向元件电感小，所以换向火花小。 l(5) 电枢转动惯量小，反应快，机电时间常数一般为1015 ms,属于中等低惯量伺服电动机。NoImage 无槽电枢直流伺服电动机的电枢铁心是光滑、无槽的圆柱体。电枢的制造是将敷设在光滑电枢铁心表面的绕组，用环氧树脂固化成型并与铁心粘结在一起，其气隙尺寸较大，比普通的直流电动机大10倍以上。定子励磁一般采用高磁能的永久磁钢。 其特点是转动惯量低；起动转矩大；反应快；低速运行均匀；换向性能良好。 NoImage无槽电

8、枢直流伺服电动机无槽电枢直流伺服电动机NoImagel由于无槽直流电动机在磁路上不存在齿部磁通密度饱和的问题，因此就有可能大大提高电机的气隙磁通密度和减小电枢的外径。这种电机的气隙磁通密度可达 1 T以上，比普通直流伺服电动机大 1.5 倍左右。电枢的长度与外径之比在5倍以上。所以无槽直流电动机具有转动惯量低、启动转矩大、反应快、启动灵敏度高、转速平稳、低速运行均匀、换向性能良好等优点。目前电机的输出功率在几十瓦到10 kW以内，机电时间常数为510 ms。主要用于要求快速动作、功率较大的系统，例如数控机床和雷达天线驱动等方面。 改变控制电压的大小和相位（或极性）就可以改变伺服电动机的转速和转

9、向。 特点：调速范围广；状态（启动、停止）变换快；控制功率小，过载能力强，可靠性好。0.1100WNoImagel定子：绕组有两个（励磁绕组WF，控制绕组WC）。l转子：一般分为鼠笼式转子和杯形转子两种结构。NoImage交流伺服电机实物图NoImage WF的励磁电压为一定，WC的控制电压可以变化。 输入控制信号，产生旋转磁场，电机转动； 控制电压相位改变180度，电机反转； 控制绕组施加与Uf同频率、大小或相位可调的控制电压Uc，通过Uc控制伺服电动机的起、停及转速NoImagel当激磁绕组与控制绕组所产生的磁势幅当激磁绕组与控制绕组所产生的磁势幅值不相等，即值不相等，即 =Bkm /Bf

10、m （ 0 1）；两绕组电流相位差为两绕组电流相位差为 （0 90），这时产生的磁场为椭圆形磁场。这时产生的磁场为椭圆形磁场。当当 = 1， = 90o ，电机产生圆形磁场；，电机产生圆形磁场；当当 = 0， = 0； = 0， = 90o ， = 1， = 0；电机产生脉振磁场；电机产生脉振磁场；当当0 1 ， 0 1时的特性曲线 如果转子电阻足够大，使正向旋转磁场产生最大转矩对应的转差率Sm1，则可使单相运行时电机的合成电磁转矩Te在电动机运行范围内均为负值，即Te0 NoImage(2)单相单相“自转自转”asTbsTcsTr2a r2b r2c机械特性的形状与转子阻值的大小有关机械特性

11、的形状与转子阻值的大小有关NoImage两相交流伺服电动机的鼠笼导条，通常都是用高电阻材料（如黄铜、青铜）制成，杯形转子的壁很薄，一般只有（0208）mm，因而转子电阻较大，且惯量很小。 NoImage1）幅值控制；2）相位控制；3）幅值-相位控制。 NoImage1.机械特性和调节特性l直流伺服电动机的机械特性和调节特性都是线性的，且在不同控制电压下机械特性是平行的，斜率不变。l两相感应伺服电动机的机械特性和调节特性都是非线性的，且其线性化机械特性的斜率随控制电压的变化而变化，这会在一定程度上影响系统的动态精度。l直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬，通常应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的

12、位置控制等。 NoImage 由于直流伺服电动机转子上有电枢绕组和换向器等，转动惯量要比两相感应伺服电动机大得多。但由于直流伺服电动机的机械特性比两相感应伺服电动机硬得多，若空载转速相同，直流伺服电动机的堵转转矩要大得多。因此，它们的动态响应时间常数相差不多。NoImagel对于两相感应伺服电动机，若参数选择不当或制造工艺不良，可能会使电动机产生“自转”现象，而直流伺服电动机却不存在该问题。 NoImagel为了满足控制系统对电机性能的要求，两相感应伺服电动机的转子电阻很大，因此其损耗大、效率低。而且常运行在椭圆形旋转磁场下，负序电流和反向旋转磁场的存在，一方面产生制动转矩，使电磁转矩减小，另

13、一方面也进一步增加了电机的损耗，降低了电机的利用率。因此当输出功率相同时，两相感应伺服电动机要比直流伺服电动机体积大、重量重、效率低，所以它只适用于较小功率的场合，对于功率较大的控制系统，则较多地采用直流伺服电动机。NoImagel直流伺服电动机由于存在电刷和换向器，使电机结构复杂，维护比较麻烦；由于电刷和换向器的滑动接触，增加了电动机的阻转矩，并且会影响电机运行的稳定性；存在换向火花问题，会对其它仪器和无线电通讯等产生干扰。l两相感应伺服电动机结构简单，运行可靠，维护方便，使用寿命长，特别适宜于在不易检修的场合使用。NoImage分类： 交流（异步同步）。特点 NoImageNoImagel

14、BIFaDlNBIDlNBIDNFTaa222NoImageleaBlv l电枢体积相同的条件下，D大则n0小60Dnv12060200DnNBlDnBlNEUaaDNBlUna11200NoImageNoImageNoImage 小功率同步电动机的功率通常在数百瓦以下，在要求速度恒定不变的控制系统和装置中常用作执行元件，如打印记录机构、电钟、录像机、电影摄/放映机、传真机等控制设备和自动装置。 同步电动机结构上也是由定子和转子两部分组成。它结构简单，运行可靠，维护方便。 根据转子机械结构或转子材料，同步电动机可分为永磁式、磁阻式和磁滞式等类型。 NoImageNoImagel永磁式同步电动机

15、转子主要由永久磁铁、铁心、鼠笼绕组构成。永久磁铁用来产生磁通，鼠笼绕组置于转子铁心槽中。l永磁式同步电动机的工作原理与一般同步电动机基本相似，只是其转子励磁是采用永久磁铁。l启动方法和一般的同步电动机一样，在转子上装有启动用的鼠笼绕组。 NoImagel转子和定子磁场同步旋转。维持转子旋转的电磁转矩是由定子旋转磁场和转子永久磁铁磁场相互作用而产生的。l当轴上负载增加或减小时，定、转子磁极轴线间的夹角也相应地增大或减小，只要负载不超过一定限度，转子始终和定子磁场同步运转，此时转子速度仅决定于电源频率和电动机的极对数，而与负载的大小无关。l只有当负载超过一定限度时（这个限度以最大同步转矩来衡量）电

16、动机就可能会“失步” 。 NoImagel磁阻电动机又称为反应式电动机，这种电机的转子本身没有磁性，只是利用磁场中可移动部件试图使磁路磁阻最小的原理，依靠转子两个正交方向磁阻的不同而产生电磁转矩，这种转矩称为磁阻转矩或反应转矩。l磁阻电动机有单相和三相两种，功率从几瓦到几百瓦。l起动也需要在转子上另外装设起动绕组，以达到异步起动，同步运行。l结构简单，制造方便，成本较低，转速一般在每分钟几十转到上百转之间，是一种常用的低速电动机。 NoImagel电动机的定子圆环内表面有开口槽，齿数为Zs。l转子圆盘外表也有开口槽，齿数为Zr，l一般情况下ZrZs。l定子槽中装有三相或单相定子绕组，定子绕组接

17、通电源便产生旋转磁通s，转子槽内不嵌绕组， NoImagel旋转磁通转过一个定子齿距 转子转过的角度为rsZZ22s2 /Z定子旋转磁场的角速度0和转子旋转角速度之比，称为电磁减速系数 srrrssRZZZZZZK2220NoImagel为获得较大的磁阻转矩，一般ZrZs2p，l电机的输出速度仅和Zr、Zs有关。Zr越大，Zr和Zs越接近，则转子速度就越低。pfZZZZZZrsrrsr20p定子磁场的极对数 NoImagel磁滞电动机的主要优点是结构简单，运转可靠，起动转矩大，不需要装任何起动装置就能平稳地牵入同步。l磁滞电动机也属于交流同步电机，其定子与一般交流电机相同，而转子也没有励磁源，

18、由硬磁材料冲片叠压而成的转子，其涡流转矩小，电动机起动及运行主要依靠磁滞转矩；l由整块硬磁材料做成的转子，除了磁滞转矩外，还有涡流转矩，可以增大起动转矩。l磁滞式电动机的转子是用硬磁材料做成的，这种硬磁材料具有比较宽的磁滞回环，其剩磁密度和矫顽力要比软磁材料大。NoImagel在磁场中，铁磁性转子的单元磁体沿磁场的磁力线方向排列。为了便于说明，转子上只画了两个磁分子1和2。它们都在中心的磁力线上。它们的极性N、S由定子磁极决定。由于磁分子的轴线与定子磁场轴线一致，所以不产生切向力和转矩。l若定子磁场从图a位置旋转一个角度(图b),则由于永磁材料磁分子之间具有很大的内摩擦力，转子单元磁体不能立刻

19、转动同样的角度，故产生磁滞现象,两者的轴线之间有某一夹角,磁力线被扭斜，于是产生切向力和转矩。这种因磁滞现象而产生的转矩称磁滞转矩。如果磁场连续旋转，则转子将被带动一起旋转。 NoImagel步进电动机是将电脉冲控制信号转换成机械角位移的执行元件。l它每接受一个电脉冲，其转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序，即获得所需的转角、转速及转向。l基本要求：在电脉冲的控制下，步进电动机能迅速起动、正反转、制动和停车；调速范围宽广；步进电动机的步距角要小，步距精度要高，不丢步不越

20、步；工作频率高、响应速度快。NoImagel反应式步进电动机l永磁式步进电机l混合式步进电动机步进电动机的种类 NoImagel利用磁阻转矩使转子转动。其结构形式通常分为单段式和多段式两种。可以做成二相、三相、四相、五相或更多的相数。l定子上有六个极，每个极上装有控制绕组，每相对的两极组成一相。转子上有四个均匀分布的齿，其上没有绕组。NoImagel当A相控制绕组通电时，转子在磁场力的作用下与定子齿对齐，即转子齿l、3和定子齿A、A对齐，如图（a）所示。l若切断A相，同时接通B相，在磁场力作用下转子转过30，转子齿2、4与定于齿B、B对齐，如图（b）所示。l如再使B相断电，同时C相控制绕组通电

21、，转子又转过30，使转子齿1、3与定子齿C、C对齐，如图(c)所示。l如此循环往复，并按ABCA顺序通电，步进电机便按一定方向转动。电机的转速取决于控制统组接通和断开的变化频率。若改变通电顺序，即ACBA，则电机反向转动。上述通电方式称为三相单三拍，这里“拍”指定子控制绕组每改变一次通电方式，为一拍；“单”指每次只有一相控制绕组通电；“三拍”指经过三次切换控制绕组的通电状态为一个循环。 NoImagel三相步进电机除上述通电方式外，还有三相单双六拍通电方式，通电顺序为AABBBCCCAA或 AACCCBBBAA，这里“AB” 表示 A、B两相同时通电，依此类推。l采用这种通电方式时，当A相控制

22、绕组单独通电时，转子齿l、3和定子齿A、A对齐，如图(a)所示。l当A、B相控制绕组同时通电时，转子齿2、4在定子极B、B的吸引下使转子沿顺时针方向转动，直至转子齿l、3和定子极A、A之间的作用力与转子齿2、4和定子极B、B之间的作用力相平衡为止，如图(b)所示。l当断开A相控制绕组而由相B控制绕组通电时，转子将继续沿逆时针方向转过一个角度，转子齿2、4和定子极B、B对齐，如图(c)所示，依此类推。NoImage 由上所述，同一步进电动机由于通电方式不同，运行的步距角也不同。单三拍通电方式时，步距角为30，而采用六拍通电方式时，步距角为15，因为该方式下转子在两相定极同时通电时存在一个中间状态

23、。可见采用单双拍通电方式时，步距角要比单拍电方式时减小一半。 步进电机的步距角s的大小是由转子的齿数、控制绕组的相数和通电方式所决定 式中，C为通电状态系数，当采用单拍方式时，Cl；而采用单双拍方式时，C2；m为步进电机的相数；Zr为步进电机转子齿数。 若步进电机通电的脉冲频率为f（每秒的拍数），则步进电机的速度为 式中 f为频率， n为转速，单位为rmin 。 电机在脉冲频率一定时，电机的相数和转子的齿数越多，则步距角s就越小，转速也越低。 60rfnmZ C360srmZ CNoImagel一般将转子使用永磁材料的步进电动机称作永磁式步进电动机。通常转子为一对极或几对极的星形磁钢，定子上绕

24、有二相或多相绕组，定子每相的轴线对应于转子的轴线，这类电动机要求电源提供正负脉冲。l增加转子的磁极数及定子的齿数可以减小步距角，但转子要制成NS相间的多对磁极是较困难的，同时定子极数及绕组线圈数也必须相应增加，这将受到定子空间的限制，因此永磁式步进电动机的步距角都较大。NoImagel混合式步进电动机是在永磁和变磁阻原理共同作用下运转的，故称为混合式或永磁感应式步进电动机。通常转子装有一个轴向磁化永磁体用以产生一个单向磁场，其中一段经永磁体磁化为S极，另一段磁化成N极。定子的齿距和转子的齿距相同。它与反应式的主要区别是转子上置有磁钢。l反应式电动机转子无磁钢，输入能量全靠定子励磁电流供给，静态

25、电流比永磁式大许多。l永磁感应式电动机具有驱动电流小、效率高、过载能力强等优点，是一种有发展前途的步进电动机。NoImage1步进电动机受数字脉冲信号控制，输出角位移与输入脉冲数成正比。2步进电动机的转速与输入的脉冲频率成正比。3步进电动机的转向可以通过改变通电顺序来改变。4步进电动机具有自锁能力，一旦停止输入脉冲，只要维持绕组通电，电动机就可以保持在该固定位置。5步进电动机工作状态不易受各种干扰因素（如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、温度等）影响，只要干扰未引起步进电动机产生“丢步”，就不会影响其正常工作。6步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一

26、转以后，其累积误差为“零”，不会长期积累。7易于直接与微机的I/O接口，构成开环位置伺服系统。l步进电动机被广泛应用于开环控制结构的机电一体化系统，使系统简化，并可靠地获得较高的位置精度。 NoImage（1) 矩角特性及最大静转矩矩角特性是控制绕组通电状态不变时，电磁转矩与转子偏转角的关系，即静态转矩与失调角的关系 。 最大静转矩是指在规定的通电相数下矩角特性上的转矩最大值。通常在技术数据中所规定的最大静转矩是指一相绕组通上额定电流时的最大转矩值。按最大静转矩的大小可把步进电动机分为伺服步进电动机和功率步进电动机。伺服步进电动机的输出转矩较小，有时需要经过液压力矩放大器或伺服功率放大系统放大

27、后再去带动负载。而功率步进电动机可直接带动负载，使系统简化，传动精度提高。NoImageNoImage（2）步距角及步距角精度 步距角是指输入一个电脉冲转子转过的角度。步距角的大小直接影响步进电动机的起动频率和运行频率。相同尺寸的步进电动机，步距角小的起动、运行频率较高。步距角精度是指步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差，用百分比表示：误差/步距角100%。不同运行拍数其值不同。（3）启动频率和启动的矩频特性启动频率是指步进电动机能够不失步启动的最高脉冲频率。技术数据中给出空载和负载启动频率。实际使用时，大多是在负载情况下启动，所以又给出启动的矩频特性，以便确定负载启动频率。NoIm

28、age步进电动机矩频特性NoImage（4）运行频率和运行矩频特性运行频率是指步进电动机起动后，控制脉冲频率连续上升而不失步的最高频率。通常在技术数据中也给出空载和负载运行频率，运行频率的高低与负载阻转矩的大小有关，所以又给出了运行矩频特性。步进电动机的最大动态转矩和脉冲频率的关系，称为矩频特性。矩频特性表明，在一定控制脉冲频率范围内，随频率升高，电机的功率和转速都相应地提高，超出该范围则随频率升高转矩下降，步进电动机带负载的能力也逐渐下降，到某一频率以后，就带不动任何负载，而且只要受到一个很小的扰动，就会振荡、失步以至停转。 NoImage（1）驱动电源的优劣对步进电动机控制系统的运行影响极

29、大，使用时要特别注意，需根据运行要求，尽量采用先进的驱动电源，以满足步进电动机的运行性能。（2）若所带负载转动惯量较大，则应在低频下启动，然后再上升到工作频率，停车时也应从工作频率下降到适当频率再停车。（3） 在工作过程中，应尽量避免由于负载突变而引起的误差。（4）若在工作中发生失步现象，首先，应检查负载是否过大，电源电压是否正常，再检查驱动电源输出波形是否正常，在处理问题时不应随意变换元件。NoImage分类 异步（交流）测速发电机；直流测速发电机；同步发电机。用途 输出电压U0与转速n成正比，用来测量转速；广泛应用于速度或位置控制系统中。 以转子旋转角度为参数变量，可作为机电微分、积分器。

30、常用于PID控制。NoImagel按励磁方式不同，直流测速发电机可分为电磁式和永磁式两大类。l其结构和工作原理与普通直流发电机基本相同。NoImagel只要保持、Ra、RL不变，Ua与n之间就成正比关系。当负载RL变化时，将使输出特性斜率发生变化。改变转子转向，Ua的极性随之改变。 不同负载时的理想输出特性 eEKnNoImagel1） 电枢反应的影响 当发电机带上负载后，电枢中通过的电流Ia产生电枢磁场，使气隙中的合成磁场产生畸变的作用称为电枢反应。负载电阻越小或转速越高，电枢反应越显著。为了减小电枢反应对输出特性的影响，在直流测速发电机的技术条件中标有最高转速和最小负载电阻。l2）延迟换向

31、的影响 延迟换向是指换向元件中的总电动势eK阻碍电流变化，使换向延迟的现象。 通常采用限制最高转速的措施来减小延迟换向去磁效应的影响。NoImagel4）纹波电动势的影响 直流测速发电机因换向片数有限，而电枢绕组电动势是每一支路中有限个元件感应电动势的叠加，因此输出电动势总是带有微弱的波动，这种微小的波动称为纹波，纹波造成了线性误差。减小该误差的方法是增加电机绕组匝数和相应的换向片数，并在输出电路中加入滤波电路。l3）温度的影响 在应用中，发电机本身会发热，而且环境温度也是变化的。导致励磁绕组电阻变化，将引起励磁电流和磁通的变化，造成线性误差。减少误差的方法是把磁路设计得足够饱和，或者在励磁回

32、路串联阻值较大、温度系数很小的附加电阻。l5） 电刷接触压降对输出特性的影响 电刷接触电压的影响导致输出特性存在不灵敏区。可采用接触电阻小的电刷。NoImagel1）线性误差l2）灵敏度l3）最高线性工作转速和最小负载电阻 保证工作在允许线性误差范围内的两个使用条件。l4）不灵敏区 由电刷接触压降Ub而导致输出特性斜率显著下降(几乎为零)的转速范围。该性能指标在超低速控制系统中是重要的。l5）输出电压的不对称度 指在相同转速下，测速发电机正、反转时，输出电压绝对值之差与两者平均值之比。对要求正、反转的控制系统需考虑该指标。l6）纹波系数 测速发电机在一定转速下，输出电压中交流分量的有效值与直流

33、分量之比。高精度速度伺服系统对该指标的要求较高。NoImageNoImagel交流测速发电机分为同步测速发电机和感应测速发电机两大类。l而同步测速发电机定子输出绕组感应电动势的大小和频率都随转速n的变化而变化，不宜用于自动控制系统中。NoImagel1异步测速发电机的结构特点l感应测速发电机的定子上有两相正交绕组，其中一相接电源励磁，另一相则用作输出电压信号。转子有鼠笼式和非磁性空心杯式两种。l空心杯形转子感应测速发电机性能好，是目前应用最广泛的一种交流测速发电机。NoImagervvwrrf0wrrf01f04.444.4460pEf k Nk Nnkn1）电压幅值特性 理想状态下测速发电机

34、的输出特性为过原点的一条直线，实际特性由于各绕组漏阻抗和磁通等都有些变化，使输出电压的大小与转速不是严格的直线关系。2）电压相位特性 是指当励磁电压和频率为常数时，交流测速发电机输出电压与励磁电压之间的相位差与输入转速n间的函数关系。实际上，输出电压和励磁电压之间总是存在着相位移，并且相位移的大小随着转速的改变而变化。NoImagel（1）线性误差严格来说，输出电压和转速之间不是直线关系，由非线性引起的误差称为线性误差l（2）相位误差l相位误差是指交流测速发电机实际输出电压与励磁电压之间相位移的变化量，它随转速的改变而变化。 NoImagel（3）剩余电压l剩余电压是指交流测速发电机在励磁绕组

35、接额定励磁电压，转子静止时输出绕组中所产生的电压。l （4）输出斜率（灵敏度）l输出斜率是在额定励磁电压下，转速为1000 rmin时测速发电机的输出电压。 NoImage没有相位波动，没有剩余电压输出特性较软结构复杂，摩擦转矩大，换向时有火花和无线电干扰信号，输出特性不稳定且正反向不对称。结构简单，易维护，惯量小，输出特性稳定（正反转对称），精度高，工作可靠。存在剩余电压和相位误差，且负载的大小和性质会影响输出电压的幅值和相位。NoImagel特点特点在随动系统中，用于角度的传输、变换和指示。通常是两台或多台组合使用，异地两根轴同步旋转。l分类： 发送机接收机；力矩式（指示系统）控制式（随动

36、系统）；三相（电轴）单相（角度传递系统）。 NoImageNoImage定子包括三对相隔等距分布的磁极，磁极上绕着定子绕组。l每个定子绕组的一端连接到一个公共点。各绕组的输出端用引线引出。 控制式自整角机的的作用是把机械角位移变为电量。它由一个由变压器铁心制成的定子，一个在定子内自由转动的转子组成。NoImagel当转子离开零位时，在 绕组中的感应电压将按照如下方程变化rzsKEEcos22sEzEr绕组中感应电压的均方根值，为转子励磁电压的均方根值，K为根据转子与定子之间的匝数比和磁耦合得出的比例系数，为逆时针方向测出的转子离开零位的转角。2sNoImage)120cos(3rzsKEE)120cos(1rzsKEErzsKEEcos2rzsKEEsin331)120sin(312rzsKEE)120sin(323rzsKEENoImage力矩式自