直流电动机调速常用的转速检测装置

直流调速系统中常用的转速检测装置通常采用测速发电机作为转速检测装置。测速发电机有交流、直流两种。交流测速发电机有CK型及AT型。它具有结构简单、价廉、无碳刷接触、易维护且无碳刷压降造成的误差等优点。但用在直流调速系统中时，需要进行整流变换，影响反馈信号的准确度。因此直流调速系统通常选用直流测速发电机来检测转速。为了保证测速发电机输出电压与转速之间有严格的比例关系，其关键是严格保证测速发电机磁场恒定。直流测速发电机磁场有两种形式：永磁式(CY型测速发电机)及他励式(ZCY型测速发电机)。永磁式电机在使用时，需注意所处环境温度不能太高或有强烈振动，否则，永久磁铁的磁性将会很快减弱，使检测数据不准。他励式测速发电机在使用时，为使励磁电流保持不变，最好采用恒流电源。此外，在使用测速发电机时，不要使其负载电流太大，以免测速发电机电枢反应过大而影响测量精度。选用测速发电机时，最好使它的额定转速与主电动机额定转速相适应。如做不到这一点，则需考虑增设齿轮变速装置或直接选用直流电动机—测速发电机的配套设备。1．转速测量的一般方法转速表转速表是测量转速的基本仪器。目前常见的有机械式和数字式两大类，均有系列产品。2.使用的一般转速检测方法与注意事项1)转速表的选择：根据被测量的要求精度和测量范围，合理选择。原则上机械式转速表的基本误差为；而显示式转速表精度较高。在满足要求的条件下，尽量选用机械式转速表，这样可以降低测试费用。转速表的量程选择是很值得注意的，应尽量减少量程变换，从而可以减少量程误差。例如，须测量200—1500r／min变化范围内的转速，当选用LZ型手持离心式转速表时，应该注意到该型号所对应的转速测量范围的不同规格，见表2.1.1。表2.1.1LZ型手持式离心转速表规格型号规格与量程档数LZ-30LZ-45LZ-60Ⅰ30—12045—18060—240Ⅱ100—400150—600200—800Ⅲ300—1200450—1800600—2400Ⅳ1000—40001500—60002000—8000Ⅴ3000—120004500—180006000—24000若选用LZ—30，则要用100—400、300—1200、1000—4000三档；而选用LZ—45则只要用150—600、450—1800两档，选用LZ—60时，也用200—800、600—2400两档。根据尽量减小量程切换所引起的误差的要求，应选用LZ—45或LZ—60．而LZ型转速表的基本误差为，；那么LZ—45两档的基本误差分别为、；而LZ—60的基本误差则为、。由此可见，选用LZ—45较为合适。2)使用接触式转速表时，应尽量保持转速系的轴线与被测电机的轴线在一条直线上，而且压力大小亦要适宜(如手持式数字转速表的启动力仅需5g)，否则将影响到测量的精确性，甚至会损坏转速表。3)带有传感器的数字式转速表，对传感器的位置必须按规定要求安装：4)对于磁性式转速表，在使用时，其周围应尽量避免大电流导线靠近。3．低转速的测量。在测定调速系统的技术指标时，常常遇到要测低于30r／min的转速。一些宽调速系统或一些特殊的稳速系统，其转速低至0.1r／min，即10min一转，甚至更低。对于这种低转速，上述的转速表均已无法使用。目前，—般采用下列办法测定：⑴计时法计时法是在读取电动机转数N的同时，用秒表计取时间t的办法，然后计算转速，即：n＝N／t(r／min)（2.1.1）式中N——转数(r)；t——对应的时间(min)这种低转速的测量方法，在任何场合下都可方便地采用。但应注意计时操作误差。这种测量方法，随着转速的变低，所花的测量时间就越多。由式(2.1.1)可知，这种测量误差，除了计时秒表的基本误差外，主要来自操作误差，即在读取转数时，由秒表的配合操作误差以及读取转数时的视觉误差等所引起的。采取读转速和计时由同一个测量者进行，可以减少这种误差；增长测量时间，也是减少测量误差的一种办法。例如：在测量转速N时的视觉误差为，而计时操作误差为，则，若测量时间增加K倍，则，当测量时间的倍数K越大，则和就越小，测量结果就越精确。当然这有一个前提，就是在整个测量期间，电机的转速一直是均匀的。应该注意到，在用这种测量方法时，必须以读取转速为整数，把时间t带有小数的办法为宜。如果以读取时间t为整数，必然会出现转数不一定是整数，这将会导致测量误差的增大。(2)脉冲计数法将转速转换成脉冲数，送到计数器(或频率计)中计数的办法测定转速，称为脉冲计数法。令转速为n(r/min)：每转发出的脉冲为m个；计数时间为t，它由一个控制门控制，如图2.1.3所示。图2.1.3脉冲计数法原理图此时计数器记录的脉冲数为M，则(2.1.2)这种测量方法，也适用于测高转速。应该指出，测量高转速时，门电路的开门与关门时间对计数器是有影响的，将是造成测量误差的原因之一。上述两种测量方法，所得的测量结果均为在测量时间t内的平均转速值，不是瞬时值。所以对于评价稳速系统的稳速精度而言，并不是合适的。从稳速的角度看，减少测量时间反而是有利的。4．小功率电机转速的测量对于1kw以下，通常为几十瓦的小功率电机，若采用接触式转速表相当于在电机的轴上加了一个相当大的负载，于是电机的转速将发生变化，严重影响测量的精确性。因此必须采用非接触式转速表，至于其测定方法，可以来用本节“低转速的测量”中所述的办法进行。5.