【正文】 ，具有硬件電路簡(jiǎn)單、成本低廉、編程方便、通信可靠性高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量以及和PC通信的數(shù)據(jù)傳送?？梢詫?duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性做個(gè)分析。關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感受頗多?？偟膩?lái)說(shuō)是可以的，富有收獲的，盡管其中充滿(mǎn)了艱辛與困難。但看到自己的成果時(shí)，所有的艱辛與疲倦都拋到了九霄云外。一種成就感在心頭油然而生。另外一方面，在自己的親身實(shí)踐中，也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足的地方，有待進(jìn)一步提高與改善。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)是高精度大范圍的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，在實(shí)際調(diào)試中遇到的種種問(wèn)題使我在設(shè)計(jì)與調(diào)試中學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)。整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)歸納總結(jié)和應(yīng)用，也就是把理論知識(shí)用到實(shí)踐之中去。讓理論和實(shí)踐相結(jié)合，以此產(chǎn)生實(shí)際的成果。而這正是我學(xué)習(xí)理論知識(shí)的目的之所在。除此之外，我要在擁有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的前提條件下，在整個(gè)設(shè)計(jì)與調(diào)試過(guò)程中要有信心和耐心，對(duì)自己有信心，相信自己能夠很好的完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。在調(diào)試中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)而解決問(wèn)題，這是一個(gè)再學(xué)習(xí)的過(guò)程，其本身就是對(duì)自己的一次鍛煉，培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考，動(dòng)手解決問(wèn)題的能力。從而從各個(gè)方面得到提高與完善了自己，使自己的各個(gè)方面提高到一個(gè)新的臺(tái)階，同時(shí)為以后的工作打下基礎(chǔ)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，特別要感謝老師以及其他老師和同學(xué)給我的熱心幫助和鼓勵(lì)，才使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠很好的完成。 外文翻譯直流發(fā)電機(jī)對(duì)于所有實(shí)際目的來(lái)說(shuō)，直流發(fā)電機(jī)僅用于特殊場(chǎng)合和地方性發(fā)電廠。這個(gè)局限性是由于換向器要把發(fā)電機(jī)內(nèi)部的電壓整流為直流電壓，因此使大規(guī)模直流發(fā)電不能實(shí)行。結(jié)果，所有大規(guī)模生產(chǎn)的電能都以三相交流電的形式生產(chǎn)和分配。今天固態(tài)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用使交流變直流成為可能。而且，直流發(fā)電機(jī)的操作特性一直重要，因?yàn)榇蟛糠值睦碚撃鼙粦?yīng)用到所有其它機(jī)器上。對(duì)于一個(gè)有四個(gè)電極的機(jī)器其電刷和勵(lì)磁繞組的一般布置如圖1所示。四個(gè)電刷安在換向器上，正極電刷和A1端子相連，負(fù)極電刷和A2端子相連。正如在草圖中所示，電刷被放置在電極下接近中間的位置，它們與線圈相接觸，這些線圈產(chǎn)生很少或不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因?yàn)樗鼈冞叡话苍陔姌O之間。圖1 四極發(fā)電機(jī)模型四個(gè)勵(lì)磁磁極通常串聯(lián)在一起，并且它們的末端與標(biāo)注F1和F2的端子相連。它們這樣連接是為了交替產(chǎn)生N,S極。直流發(fā)電機(jī)的類(lèi)型以勵(lì)磁繞組提供的方式來(lái)劃分。一般來(lái)說(shuō)，用來(lái)連接勵(lì)磁繞組和電樞繞組的方式可歸結(jié)為以下幾組（看圖2）：圖2直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁連接：(a)它勵(lì)發(fā)電機(jī)；(b)自勵(lì)，自并勵(lì)；(c)串勵(lì)發(fā)電機(jī)；(d)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)，短并勵(lì)連接；(e)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)，長(zhǎng)并勵(lì)連接。1． 它勵(lì)發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁繞組被連接到一個(gè)獨(dú)立的直流供電源上。2． 自勵(lì)發(fā)電機(jī)，它們可以進(jìn)一步劃分為：(a)并勵(lì)發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁繞組和轉(zhuǎn)子端部相連。(b)串勵(lì)發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁繞組以串聯(lián)方式和轉(zhuǎn)子繞組相連。(c)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁由一個(gè)并聯(lián)和串聯(lián)的復(fù)合繞組提供。并聯(lián)繞組包括很多匝相對(duì)較細(xì)的細(xì)線，它們只能承載一個(gè)較小的電流，僅為額定電流的很小一個(gè)百分比。另一方面，串聯(lián)繞組有很少匝粗線，因?yàn)樗娃D(zhuǎn)子串聯(lián)，因而承載較重的電流。在討論直流發(fā)電機(jī)端部特性之前，讓我們測(cè)試一下發(fā)電機(jī)在空載時(shí)的電壓和勵(lì)磁電流之間的關(guān)系。發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)和每個(gè)電極的磁通及發(fā)電機(jī)給定的轉(zhuǎn)速成正比，即，EG=knφ,通過(guò)控制讓轉(zhuǎn)速為定值，可以顯示出電勢(shì)EG直接依賴(lài)于磁通，在實(shí)際的發(fā)電機(jī)上測(cè)試這種依賴(lài)關(guān)系并不是非常實(shí)際的，因?yàn)樗獱可娴酱磐ǖ臏y(cè)量。磁通由勵(lì)磁線圈的安培匝數(shù)產(chǎn)生；磁通必需依賴(lài)于勵(lì)磁電流的大小，因?yàn)閯?lì)磁線圈的匝數(shù)是恒定的。這種關(guān)系并不是線性的，因?yàn)樵趧?lì)磁電流達(dá)到某一個(gè)值后將出現(xiàn)磁飽和，EG對(duì)勵(lì)磁電流If的變化關(guān)系可以磁化曲線或開(kāi)路特性曲線來(lái)表示，對(duì)于這臺(tái)給定以恒速運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)，沒(méi)有帶負(fù)載電流，并且它的勵(lì)磁是它勵(lì)方式。If從0逐漸增大到一個(gè)適宜的值，使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓達(dá)到額定電壓以上，并測(cè)量相對(duì)應(yīng)If的每個(gè)機(jī)端電壓EG的值，產(chǎn)生的曲線入圖3所示，當(dāng)If=0時(shí)，即勵(lì)磁回路為開(kāi)路，由于剩磁，測(cè)量到一個(gè)很小的電壓Er，隨著勵(lì)磁電流的增大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)線性地增大到磁化曲線的拐點(diǎn)處，過(guò)了這個(gè)點(diǎn)以后，增大勵(lì)磁電流逐漸引起磁路飽和。 圖3 它勵(lì)支直流發(fā)電機(jī)的磁化曲線或開(kāi)路特性曲線這意味著使電壓達(dá)到一定值時(shí)需要一個(gè)更大的勵(lì)磁電流。因?yàn)楫a(chǎn)生的電壓EG也直接與轉(zhuǎn)速成比例，因此一旦這條曲線確定，對(duì)于任何其它速度，這條磁化曲線能被描出來(lái)，這僅僅要求依照在這條曲線上所有點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。讓我們進(jìn)一步考慮在發(fā)電機(jī)上增加一個(gè)負(fù)載的情況。因?yàn)殡姌欣@組上有電阻，所以機(jī)端電壓將要下降，除非采取一些措施保持它恒定，顯示機(jī)端電壓隨負(fù)載電流變化關(guān)系的曲線被叫做負(fù)載特性曲線或外特性曲線。 圖4 （a）直流它勵(lì)發(fā)電機(jī)負(fù)載特性；(b)電路圖圖4顯示了它勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性，機(jī)端電壓下降主要是因?yàn)殡姌须娮鑂A,即Vt=EGIARA此處Vt是機(jī)端電壓，IA是發(fā)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)的電樞電流（或負(fù)載電流）。另一個(gè)導(dǎo)致機(jī)端電壓下降的因素是由于電樞反應(yīng)而導(dǎo)致磁通的減少。電樞電流建立一個(gè)磁動(dòng)勢(shì)，這個(gè)磁動(dòng)勢(shì)使主磁通發(fā)生畸變，導(dǎo)致弱磁效應(yīng)，這種情況尤其在無(wú)附加磁極機(jī)器上表現(xiàn)更為突出，這種效應(yīng)叫做電樞反應(yīng)。正如圖4所示，因?yàn)殍F心的非線形，機(jī)端電壓對(duì)于負(fù)載電流并沒(méi)有成線形下降。由于電樞反應(yīng)依賴(lài)于電樞電流，使得曲線呈下傾特性。并勵(lì)發(fā)電機(jī)的并勵(lì)勵(lì)磁繞組電樞繞組平行連接，以便機(jī)器本身提供它的自己的勵(lì)磁，正如圖5所示。電壓的建立正如所說(shuō)的，在勵(lì)磁磁極中要有剩磁。通常，假如發(fā)電機(jī)以前已經(jīng)用過(guò)，將會(huì)有剩磁存在。我們已經(jīng)在第三部分中看到假如勵(lì)磁沒(méi)連上的話如果發(fā)電機(jī)已經(jīng)以某速度運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)橛惺４艑⒁行〉碾妷篍r產(chǎn)生，這個(gè)小的電壓將提供給并勵(lì)繞組并驅(qū)動(dòng)一個(gè)小的電流從勵(lì)磁回路中流過(guò)，假如在并勵(lì)繞組中的這個(gè)小的電流的方向正好使剩磁減弱，則這個(gè)電壓將接近于零，機(jī)端電壓不能建立。這種情況下這個(gè)弱化主磁極的磁通與剩磁抵消。圖5 并勵(lì)發(fā)電機(jī)：（a）電路；(b)負(fù)載特性假如關(guān)系是這樣：弱化主磁極的磁通助增了剩磁通，導(dǎo)致電壓變的更大，這反過(guò)來(lái)意味著更大的電壓提供給了主勵(lì)磁，機(jī)端電壓快速增大一個(gè)常值，這個(gè)建立的過(guò)程易看成是漸增的，然后更大的增大了勵(lì)磁電流，它反過(guò)來(lái)又增大了電壓，等。這個(gè)過(guò)程終止于一個(gè)有限的電壓值的原因是磁路的非線性。這個(gè)電路僅有直流電流，以致勵(lì)磁電流僅依賴(lài)于勵(lì)磁回路的電阻Rf,這可能由勵(lì)磁繞組電阻加上與它相串聯(lián)的可變電阻Rin組成。對(duì)于一給定值的勵(lì)磁回路電阻Rf ，按照歐姆定律，勵(lì)磁電流依賴(lài)于所產(chǎn)生的電壓。應(yīng)該是明顯的，在一臺(tái)新機(jī)器上或一臺(tái)閑置了很常時(shí)間已經(jīng)失去剩磁的機(jī)器上，必須要建立磁場(chǎng)，通常做法是通過(guò)連接勵(lì)磁繞組到一獨(dú)立直流電源上幾秒鐘，這個(gè)過(guò)程正是快速建立勵(lì)磁?？傊?，阻止電壓建立有四種條件，發(fā)電機(jī)電壓極性取決于轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，假如一臺(tái)發(fā)電機(jī)在其它條件都滿(mǎn)足的情況下不能建立電壓，那肯定是電刷的極性反了，可以通過(guò)顛倒轉(zhuǎn)動(dòng)方向來(lái)解決 ，顛倒方向后關(guān)于剩磁通的主磁極性也將顛倒，假如現(xiàn)在電壓還不能建立，它意味著主勵(lì)磁和剩磁是對(duì)立的。串勵(lì)發(fā)電機(jī)正如前面提到的，串勵(lì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組串聯(lián)因?yàn)樗休d負(fù)荷電流，因此勵(lì)磁線圈僅由幾匝細(xì)導(dǎo)線?？蛰d時(shí)，僅有剩磁，機(jī)端電壓小，當(dāng)加上負(fù)載時(shí)，磁通增加，機(jī)端電壓也增加，圖6示了串勵(lì)發(fā)電機(jī)在某轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)載特性，虛線指示同臺(tái)機(jī)器電樞開(kāi)路且它勵(lì)情況下所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，這兩條曲線的差值簡(jiǎn)直就是在串勵(lì)繞組和電樞繞組上的IR的壓降，例如，Vt=EGIA(RA+RS)此處，RS是串勵(lì)繞組電阻 圖6串勵(lì)發(fā)電機(jī)：（a）電路圖；（b）負(fù)載特性復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)有一個(gè)并勵(lì)和一個(gè)串勵(lì)勵(lì)磁繞組，后者在并勵(lì)繞組的頂部，圖8顯示了這個(gè)電路圖，這兩個(gè)繞組通常這樣連接是為了使它們的安培匝數(shù)在相同方向，正因?yàn)槿绱?，這種發(fā)電機(jī)被稱(chēng)作積復(fù)勵(lì)。圖7并聯(lián)連接被稱(chēng)作長(zhǎng)復(fù)勵(lì)。假如并勵(lì)繞組直接和電樞端部連接在一塊，這種連接被稱(chēng)作短復(fù)勵(lì)，實(shí)際中這種連接很少應(yīng)用，因?yàn)楹蜐M(mǎn)負(fù)荷電流相比，并勵(lì)繞組承載的電流小，此外串勵(lì)繞組匝數(shù)少，這意味著它的電阻也小，在滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)在它上面所對(duì)應(yīng)的電壓降是最小的。圖8線僅僅反映了并勵(lì)繞組外特性，正如所示隨著一個(gè)小串勵(lì)繞組的增加，機(jī)端壓降隨負(fù)荷增加而減小，這樣的發(fā)電機(jī)被稱(chēng)作欠復(fù)勵(lì)，通過(guò)增加串勵(lì)匝數(shù)，空載和滿(mǎn)載時(shí)機(jī)端電壓能夠相等，這種發(fā)電機(jī)被稱(chēng)作平復(fù)勵(lì)。假如串勵(lì)匝數(shù)比需要的多些以補(bǔ)償電壓降，這種發(fā)電機(jī)被稱(chēng)作過(guò)復(fù)勵(lì)，在這種情況下，滿(mǎn)載電壓比空載時(shí)還高。 圖7勵(lì)發(fā)電機(jī) 圖8勵(lì)發(fā)電機(jī)外特性與并勵(lì)發(fā)電機(jī)外特性比較過(guò)復(fù)勵(lì)可能被用于負(fù)荷與發(fā)電機(jī)存在一定距離的場(chǎng)合，在饋電線上的電壓降隨著負(fù)載增加而得到補(bǔ)償。顛倒和并勵(lì)相對(duì)應(yīng)的串勵(lì)繞組的極性時(shí)，勵(lì)磁將彼此抵消，且隨著負(fù)荷電流的增加而尤為突出，這樣的發(fā)電機(jī)被稱(chēng)作差復(fù)勵(lì)，它被用于負(fù)荷可能發(fā)生或接近短路的場(chǎng)合，例如，饋電線可能斷線或短接發(fā)電機(jī)，不過(guò)短路電流仍被限制在一個(gè)安全的值，這種類(lèi)型的發(fā)電機(jī)的外特性也顯示在圖8。因?yàn)閺?fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性能被設(shè)計(jì)的有很廣的變化范圍，故這種發(fā)電機(jī)比其他類(lèi)型的有更廣的用途。正如插圖中所示，在復(fù)勵(lì)合適的角度下，滿(mǎn)載時(shí)機(jī)端電壓能被保持在空載時(shí)的值上。電壓控制的其他方法是可變電阻的使用。例如，裝在勵(lì)磁回路上。不過(guò)，隨著負(fù)荷的變化，要求恒定調(diào)節(jié)可變電阻來(lái)保持電壓。一個(gè)更有用的現(xiàn)在普遍使用的東西是用一臺(tái)發(fā)電機(jī)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，在本質(zhì)上，電壓調(diào)節(jié)器是一個(gè)反饋控制系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)輸出的電壓能夠被感知并于一個(gè)固定的參考電壓相比較，任何輸出電壓只要偏離參考電壓，就將發(fā)出一誤差信號(hào)，并送入功率放大器，而這個(gè)功率放大器提供勵(lì)磁電流，假如誤差信號(hào)為正，例如，輸出電壓大于設(shè)定電壓，則功率放大器蔣減小它的電流驅(qū)動(dòng)，如此，直到偏差信號(hào)減小為零。DC GENENRATORS1. INTRODUCTIONFor all practical purposes, the directcurrent generator is only used for special applications and local dc power generation. This limitation is due to the mutator required to rectify the internal generated ac voltage, thereby making largescale dc power generators not feasible.Consequently, all electrical energy produced mercially is generated and distributed in the form of threephase ac power. The use of solid state converters nowadays makes conversion to dc economical. However, the operating characteristics of dc generators are still important, because most concepts can be applied to all other machines.2. FIELD WINDING CONNECTIONSThe general arrangement of brushes and field winding for a fourpole machine is as shown in . The four brushes ride on the mutator. The positive brusher are connected to terminal A1 while the negative brushes are connected to terminal A2 of the machine. As indicated in the sketch, the brushes are positioned approximately midway under the poles. They make contact with coils that have little or no EMF induced in them, since their sides are situated between poles. Figure 1 Sketch of fourpole dc matchineThe four excitation or field poles are usually joined in series and their ends brought out to terminals marked F1 and F2. They are connected such that they produce north and south poles alternately.The type of dc generator is characterized by the manner in which the field excitation is provided. In general, the method employed to connect the field and armature windings falls into the following groups (see ):Figure 2 Field connections for dc generators:(a)separately excited generator。(b)selfexcited,shunt generator。(c)series generator。(d)pound generator。shortshu