直流测速发电机的结构和原理都与他励直流发电机基本相同，也是由装有磁极的定子、电枢和换向器等组成。按照励磁方式的不同，可分为永磁式和电磁式两种。永磁式直流测速发电机采用矫顽力高的磁钢制成磁极，结构简单，不需另加励磁电源，也不因励磁绕组温度变化而影响输出电压，应用较广。电磁式直流测速发电机由他励方式励磁。
直流测速发电机的输出电压U与转速n之间的关系U=f（n）称为输出特性。
前面已分析过，当定子每极磁通Φ为常数时，发电机的电枢电动势为
式中：Ce为电势常数。
此时，输出电压U为
式中：
指的是常数，即输出特性的斜率。此时，输出电压U与转速n成正比，如图7-16所示。当负载增加时，由式（7-14）可知，k将减小，输出特性下移。曲线1为空载时的输出特性，曲线2为负载时的输出特性。
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图7-16 直流测速发电机的输出特性
实际运行中，直流测速发电机的输出电压与转速之间并不能保持严格的正比关系，实际输出特性如图7-16中的曲线3所示，实际输出电压与理想输出电压之间产生了误差。产生误差的原因主要有以下几个方面。
1.电枢反应
产生误差的主要原因是电枢反应的去磁作用。电枢反应使得主磁通发生变化，式（7-12）中的电动势常数Ce将不是常值，而是随负载电流变化而变化的，负载电流升高则电动势系数Ce略有减小，特性曲线向下弯曲，如图7-16中的曲线3所示。转速愈高，Ea愈大，Ia也愈大，电枢反应的去磁作用就愈强，误差也愈大。为消除电枢反应的影响，除在设计时采用补偿绕组进行补偿，结构上加大气隙削弱电枢反应的影响外，使用时应使发电机的负载电阻阻值等于或大于负载电阻的规定值，并限制测速发电机的转速不能太高。这样可使负载电流对电枢反应的影响尽可能小。此外增大负载电阻还可以使发电机的灵敏性增强。
2.电刷接触电阻的影响
电刷接触电阻为非线性电阻，当测速发电机的转速低，输出电压也低时，接触电阻较大，电刷接触电阻压降在总电枢电压中所占比重大，实际输出电压较小；而当转速升高时接触电阻变小，接触电阻压降也变小。因此在低转速时转速与电压间的关系由于接触电阻的非线性影响而有一个不灵敏区。考虑电刷接触电阻影响后的特性曲线如图7-17所示。为减小电刷接触电阻的影响，使用时可对低输出电压进行非线性补偿。
3.纹波影响
由于换向片数量有限，实际输出电压是一个脉动的直流，虽然脉动分量在整个输出电压中所占比重不大（高速时约为1%），但对高精度系统是不允许的。为消除脉动影响可在电压输出电路中加入滤波电路。
图7-17 直流测速发电动机实际输出特性
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