最新chap03-测速发电机..课件PPT.ppt 47页

'chap03-测速发电机.. 测速发电机是一种测量转速的信号元件，它将输入的机械转速变换成为电压信号输出。要求：输出电压与转速成正比，U2=Kn,并保持稳定；剩余电压(转速为零时的输出电压）要小；输出电压的极性或相位能反映被测对象的转向；温度变化对输出特性的影响小；灵敏度高，即输出电压对转速的变化反应灵敏，输出特性斜率要大；转动惯量和摩擦转矩小，以保证反应迅速。3.测速发电机河南科技大学电信学院 主要类型测速发电机直流交流异步同步电磁式永磁式3.测速发电机河南科技大学电信学院 电刷接触电压降对策：选用导电性能较好的电刷3.测速发电机河南科技大学电信学院 电刷位置的影响温度的影响对策：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纹波的影响直流测速发电机在和n固定时，输出电压也不是稳定的直流电压，而总带有微弱的波动，成为纹波对策：增加支路元件数，电枢采用斜槽结构，无槽3.测速发电机河南科技大学电信学院 线性误差U%最大线性工作转速nm输出斜率Kg最小负载电阻RL不灵敏区n输出电压的不对称度直流测速发电机的性能指标3.测速发电机 2.交流测速发电机1）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。3.测速发电机 转子静止时转子旋转时3.测速发电机 转子杯导条切割磁通d当磁通d的幅值恒定输出特性3.测速发电机产生旋转电动势Er 负载阻抗对输出特性的影响异步测速发电机的输出特性3.测速发电机 纯电阻负载时输出电压的变化空载时I2=0，负载时：OC=U2=I2RLOC的方向也是I2的方向。因为三角形OBA为直角三角形，且E2为常数，所以，B点的轨迹为以OA为直径的圆弧。又因为、为常数，所以C点轨迹应为圆弧OCA。3.测速发电机 纯电感负载时输出电压的变化3.测速发电机 纯电容负载时输出电压的变化3.测速发电机 CRL00负载阻抗对输出特性的影响3.测速发电机河南科技大学电信学院(A)幅值(B)相位CRL转速一定，当负载阻抗足够大时，不论什么性质的负载，负载阻抗的变化不会引起输出电压明显变化；2.当容抗大于一定值时，容性负载与电阻负载的变化对输出电压的影响可以互补，但却扩大了对相位移的影响；3.电阻—电感负载，可获得相位移不受负载阻抗改变的影响，但却扩大了对输出电压幅值的影响。 负载性质输出斜率线性误差Ｕ相位误差相位移电阻负载RLRL，斜率比空载时小比空载时小RL，向滞后方向移动电感负载XLXL，斜率比空载时大比R、C误差小XL，向超前方向移动电容负载XcXC，斜率开始增大然后下降比R、L误差小比空载时大XC，向滞后方向移动各种性质的负载对异步测速发电机性能的影响3.测速发电机河南科技大学电信学院 产生误差的原因及减小的措施：气隙磁通d的变化；励磁电源的影响；温度的影响。3.测速发电机河南科技大学电信学院 气隙磁通d的变化改进措施：减小励磁绕组漏阻抗；增大转子电阻；提高励磁电源频率3.测速发电机河南科技大学电信学院 励磁电源的影响电源电压幅值不稳定，会直接引起输出电压的波动。频率的变化对输出电压的大小和相角也有明显的影响。随着频率的增加，在电感性负载时，输出电压稍有增长；而在电容性负载时，输出电压的增加比较明显；在电阻负载时，输出电压的变化是最小的。频率的变化对相角的影响更为严重。因为频率的增加使得电机中的漏阻抗增加，输出电压的相位更加滞后。但当转子电阻较大时，相位滞后的要小一些。此外，波形的失真会引起输出电压中含有高次谐波分量。3.测速发电机河南科技大学电信学院 温度的影响电机温度的变化，会使励磁绕组和空心杯转子的电阻以及磁性材料的磁性能发生变化，从而使输出特性发生改变。温度升高使输出电压降低，而相角增大。为此，在设计空心杯时应选用电阻温度系数较小的材料。在实际使用时，可采用温度补偿措施。最简单的方法是在励磁回路、输出回路或同时在两个回路串联负温度系数的热敏电阻来补偿温度变化的影响。3.测速发电机河南科技大学电信学院 异步测速发电机的技术指标：线性误差相位误差3.测速发电机河南科技大学电信学院 剩余电压（零速电压）转速为零时输出绕组所产生的电压，包括基波分量和高次谐波分量。一般几十毫伏。剩余电压对输出特性的影响3.测速发电机河南科技大学电信学院 剩余电压基波分量变压器分量、旋转分量和电容分量内定子椭圆引起的剩余电压产生变压器分量的原因：励磁绕组轴线与输出绕组轴线不垂直；定子加工不良，造成气隙不均匀。3.测速发电机河南科技大学电信学院 旋转分量由于铁心材料各向磁滞变化的情况不同，或者铁心片间短路以及空心杯转子的材料和壁厚不均匀，都会导致去磁效应不同，使电机气隙圆周上各点磁密相位不一致，而形成一个椭圆形旋转磁场，使输出绕组产生感应电动势，产生剩余电压。电容分量由于励磁绕组和输出绕组之间会存在寄生的分布电容,当励磁绕组加交流电压时，通过寄生的分布电容也会在输出绕组中产生电压。3.测速发电机河南科技大学电信学院 剩余电压的交变分量剩余电压的基波分量也可分为交变分量和固定分量。交变分量是由于转子形状不规则及材料各向异性等原因所引起，其大小与转子位置有关，随转子位置成周期性变化。除此之外，其他原因所引起的剩余电压与转子位置无关，即为剩余电压的固定分量。3.测速发电机河南科技大学电信学院 减小剩余电压的措施改进制造材料和工艺，降低磁路饱和程度；采用内外定子铁心可调结构；采用补偿绕组（可补偿剩余电压的固定分量）；剩余电压的高次谐波分量主要是由于两个原因产生：1.励磁电源电压波形为非正弦波；2.电机磁路的饱和。3.测速发电机河南科技大学电信学院 外接补偿装置校正补偿电桥补偿3.测速发电机河南科技大学电信学院 3.其他型式的测速发电机(1).霍尔无刷直流测速发电机霍尔效应KH—霍尔元件灵敏度；RH—霍尔系数。3.测速发电机河南科技大学电信学院 转子不动时，定子绕组中无电势，霍尔元件的控制电流为零，所以霍尔电动势为零。霍尔测速发电机原理图霍尔测速发电机接线图3.测速发电机河南科技大学电信学院 绕组中的感应电势：霍尔电势：3.测速发电机河南科技大学电信学院 调节RA和RB，使若将两个霍尔元件反向串联，则总的输出电压为优点：无剩余电压，不含脉动成份，转子惯量小，寿命长。3.测速发电机河南科技大学电信学院 测速发电机的应用举例转速自动调节系统3.测速发电机河南科技大学电信学院1-放大器；2-电动机；3-负载；4-测速发电机 在自动控制系统中用作解算元件作积分运算只要放大器放大倍数足够大，便有3.测速发电机河南科技大学电信学院 三环控制系统结构框图(测速发电机用作校正元件)1-测速发电机，2-直流电动机电压环和电流环主要是为了改善系统的动态特性，并在动态过程中起保护主电动机和整个装置的作用。3.测速发电机河南科技大学电信学院 软件系统的设计思路航向QQ:543582534 本文档的范围这里只讲总体设计、概要设计、详细设计，没讲需求分析，也没有讲架构设计。 系统架构与各阶段设计系统子系统子系统子系统子系统子系统模块模块模块模块模块模块模块模块模块子系统模块模块子模块子模块子模块原子模块总体设计概要设计详细设计图例说明 以车载监控系统为例车载监控中心系统客户端 总体设计一、总体设计的任务：1、将系统划分为子系统，也可能包含模块，如跟别的系统对接，需要一个单独的模块。子系统（及模块）之间的通信机制。2、整个系统的DFx设计。二、车载监控系统划分为：1、传感器子系统：采集传感器数据，A/D转换，485传输。2、控制器子系统：通过485采集传感器子系统的数据，计算重量，通过仪表显示，通过DTU上传数据。3、中心系统：提供监控和管理车载系统的界面。三、车载监控系统的DFx设计：1、可靠性：（1）车上震动剧烈，如何保证元器件的正常工作？如何保证通信稳定？（2）如何防潮？2、可维护性：（1）中心系统如何维护？（2）车载系统如何维护？车载部件坏了如何维修？如何标定？如何升级？3、安全性：（1）车载系统和中心系统之间的通信安全。（2）……4、…… 总体设计的另一个任务“技术实现对需求的满足度”是需要在总体设计考虑的。如需求是至少1%的精度，而通过总体设计发现最多可以达到3%的精度，那么应该中断该项目。技术的可行性一般在立项前验证，但总体设计阶段从产品级全面考虑系统的可行性，可以将冒险立项而无法实现的项目尽早终止。 总体设计的分层如果系统很庞大，总体设计要分层，第二次分解第一层的某个子系统，直到分解到最小的子系统为止。什么是最小的子系统？划分子系统（及模块）的指导思想是“高内聚、低耦合”，子系统之间一般是按某一成熟的外部协议或接口进行交互的。按这种思路再也划分不下去，那么就是留下的单元就是最小子系统。 总体设计的思路1、需求列表描述，从《需求规格说明书》直接拷贝过来，包括业务需求和非业务需求。2、逻辑架构图的形成（正向描述）（1）对于业务需求，通过用例图的方式，“逐层”分解成“逻辑子系统（或模块）”。（2）将逻辑子系统（或模块）归纳，成逻辑架构图。（3）分解非业务需求，描述在逻辑子系统（或模块）之间的协作实现，以及要求逻辑子系统（或模块）配合实现。2`、逻辑架构图的形成（反向描述）（1）直接拿出逻辑架构图。（2）针对每一条业务需求和非业务需求，描述如何通过逻辑子系统（或模块）的协作来完成的“流程”。3、输出一张列表，列出所有需求和实现模块的对应关系，可以看出哪些模块式多余的，哪些模块工作量比较大。4、（可选）结合组网、环境等要求，将逻辑架构图映射成物理架构图。5、输出一张列表，来描述每一个子系统（或模块）得到了哪些需求输入。以此作为概要设计的输入。 概要设计一、概要设计是针对子系统的，这一阶段将子系统分解为模块。——所以概要设计文档是“XXX子系统的概要设计”。如果系统中有模块，在总体设计对该模块提出功能需求之后，直接进入详细设计。二、概要设计的任务：1、将子系统分解为模块，定义模块间的交互方式。（1）根据技术领域划分；如软件、硬件、结构。（2）根据载体划分；如不同程序分成不同的模块，不同的容器划分成不同的模块。（3）根据业务功能划分；如管理模块和监控模块。2、该子系统的DFx设计。——重点三、注意：1、概要设计划分出来的只有模块，不会再有子系统。如果再有子系统，一定是在总体设计阶段把它划分出来的。2、概要设计没有层级，如果划分出来的模块还要划分为子模块，那是详细设计要做的事情。 概要设计的目的概要设计这个阶段存在的目的是什么？1、子系统的DFx设计。子系统的DFx设计是整个系统DFx的最重要的基础。2、把技术领域分开。让专业的人做专业的事。如软件、硬件、结构，如数据库、Web应用、通信，等等。3、把任务分解到最终的开发小组。所以概要设计的模块划分受资源部门划分的影响。研发的组织结构一般是结合开发流程和企业的产品形态来划分的。最小的开发小组一般是技能划分，这样做的目的是为了更好地做到资源共享、复用、交流。 详细设计1、详细设计是针对模块的。2、详细设计可以将模块分解为子模块。3、对软件而言，模块或子模块有自己的动态设计和静态设计。（1）动态设计描述模块运行起来之后的状态，如多少个进程、线程？每个进程或线程的执行逻辑，等。（2）静态设计描述有多少个“原子模块”4、详细设计的目的是为了转换成实现。只要专业但不熟悉业务的人不能按照详细设计实现，说明详细设计不到位。但详细设计也不必细化到伪码级，除了关键算法和代码。'