4.7　直流测速发电机的应用

（1）转速闭环调速系统

测速发电机在转速闭环调速系统中作为测速元件是最主要的应用，通过对转速的检测，构成转速负反馈闭环调速系统，达到改善系统调速性能的目的。

转速闭环调速系统（又称转速自动调节系统）的原理图如图4-14所示。直流测速发电动机TG与直流电动机M同轴连接，直流测速发电机作为转速负反馈元件，其输出与被调量成正比的转速负反馈电压 U _n ，与转速给定电压 相比较，得到转速偏差电压Δ U _n ，经放大器A，产生电力电子变换器UPE所需的控制电压 U _c ，再得到大小和方向均可调节的电压 U _d ，用以控制直流电动机的转速，这就是转速负反馈的闭环直流调速系统。如果放大器改用比例积分（PI）调节器，则可以构成无静差调速系统。

调节转速给定电压 ，转速闭环调速系统可达到所要求的转速。若电动机的转速 n 由于某种原因（如负载转矩增大）减小，则此时测速发电机输出的反馈电压 U _n 减小，转速给定电压 和转速反馈电压 U _n 的差值增大，差值电压信号Δ U _n 经放大器A放大后，使电动机的电压 U _d 增大，直流电动机开始加速，测速发电机输出的反馈电压 U _n 增加，差值电压信号Δ U _n 减小，直到近似达到所要求的转速为止。

同理，若电动机的转速 n 由于某种原因（如负载转矩减小）增加，则测速发电机的输出反馈电压 U _n 增加，转速给定电压 和测速反馈电压 U _n 的差值减小，差值电压信号Δ U _n 经放大器A放大后，使电动机的电压 U _d 减小，直流电动机开始减速，直到近似达到所要求的转速为止。

通过以上分析可以了解到，只要系统转速给定电压不变，无论由于何种原因企图改变电动机的转速，由于测速发电机输出电压反馈的作用，系统能自动调节到所要求的转速（有一定的误差，近似于恒速）。

（2）位置伺服控制系统的速度阻尼及校正

位置伺服控制系统又称随动控制系统，图4-15所示为模拟式随动系统原理图。在直流伺服电动机的轴上耦合一台直流测速发电机，测速发电机也作转速反馈元件，但其作用却不同于转速自动调节系统。它使得由伺服电动机及其负载的惯性所造成的振荡受到了阻尼，起速度阻尼作用，因此可改善系统的动态性能。

1—手轮；2—自整角机；3—放大器；4—直流伺服电动机；5—控制对象（火炮）；6—直流测速发电机

在不接直流测速发电机时，假如火炮手向某一方向摇动手轮，使自整角发送机和自整角接收机的转角不相等，设 θ ₁ > θ ₂ ，产生失调角 θ （ θ = θ ₁ - θ ₂ ），则自整角接收机输出一个与失调角 θ 成正比的电压 U = K ₁ θ （ K ₁ 为比例系数），经放大器放大，加到直流伺服电动机上。电动机带动火炮一起转动，此时自整角接收机也跟着一起转动，使 θ ₂ 增加， θ 值减小。当 θ ₁ = θ ₂ 时，虽然 θ =0°， U =0，但由于电动机和负载的惯性，当转到 θ ₁ - θ ₂ =0°的位置时，其转速不为零，继续向 θ ₂ 增加的方向转动，使 θ ₂ > θ ₁ ， θ <0°，自整角接收机输出电压的极性变反。在此电压的作用下，电动机由正转变为反转。同理，反转时 θ 过0°后伺服电动机又由反转变为正转，这样系统就产生了振荡。

如果接上直流测速发电机，它输出一个与转速成正比的直流电压 ，并负反馈到放大器的输入端。当 θ ₁ = θ ₂ 时，由于 ，测速发电机仍有电压输出，使放大器的输出电压极性与原来（ θ ₁ > θ ₂ 时）的相反，此电压使直流伺服电动机制动，因而直流伺服电动机就很快地停留在 θ ₁ = θ ₂ 的位置。可见，由于系统中加入了直流测速发电机，就使得由直流伺服电动机及其负载的惯性所造成的振荡受到了阻尼，从而改善了系统的动态性能。