1、目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 13.1 13.1 直流測速發電機直流測速發電機 13.2 13.2 交流異步測速發電機交流異步測速發電機 測速發電機是一種反映轉速的信號元件，它將輸入的機測速發電機是一種反映轉速的信號元件，它將輸入的機械轉速變換成電壓信號輸出，這要求電機的輸出電壓與轉速械轉速變換成電壓信號輸出，這要求電機的輸出電壓與轉速成正比關系。成正比關系。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出00060ePNEnCna直流測速發電機結構與普通小型直流發電機相同，按勵磁方式可分為他勵式和永磁式兩種。其原理圖如圖，在恒定磁場中，電樞以轉速n旋轉時，電樞上的導體切割磁通0，在電刷間

2、產生空載感應電動勢E0。在空載時，即電樞電流Ia=0,其輸出電壓就是空載感應電動勢，即U0=E0，因而輸出電壓與轉速成正比。在負載時，因電樞電流Ia0，若不講電樞反應的影響，直流測速發電機的輸出電壓為U=E0-IaRa,電樞電流為 azUIR以上三式整理得01eazCUnRR目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出在理想情況下，Ra、Rz和 均為常數，直流測速發電機的輸出電壓U與轉速n仍成線性關系。對于不同的負載電阻，測速發電機的輸出特性的斜率也有所不同，它隨負載電阻的減小而降低，如圖。直流測速發電機的輸出特性目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 直流測速發電機輸出電壓U與轉速n成線性關系

3、的條件是、Ra、Rz保持不變，實際上，在運行時，有一些因素會引起這些量發生變化，這些因素是：周圍環境溫度的變化，特別是勵磁繞組長期通電熱而引起周圍環境溫度的變化，特別是勵磁繞組長期通電熱而引起的勵磁繞組電阻的變化，將引起勵磁電流及磁通的勵磁繞組電阻的變化，將引起勵磁電流及磁通00的變化，的變化，從而造成線性誤差。從而造成線性誤差。直流測速發電機有負載時電樞反應的去磁作用，使測速發直流測速發電機有負載時電樞反應的去磁作用，使測速發電機氣隙磁通減小，引起線性誤差。電機氣隙磁通減小，引起線性誤差。因為電樞電路總電阻中包括電刷與換向器的接觸電阻，而這因為電樞電路總電阻中包括電刷與換向器的接觸電阻，而這

4、種接觸電阻是隨負載電流變化而變化的。當發電機轉速較低時，種接觸電阻是隨負載電流變化而變化的。當發電機轉速較低時，相應的電樞電流較小，而接觸電阻較大，這時測速發電機雖然相應的電樞電流較小，而接觸電阻較大，這時測速發電機雖然有輸入信號轉速），但輸出電壓卻很小，因而在輸出特性上有輸入信號轉速），但輸出電壓卻很小，因而在輸出特性上引起線性誤差。引起線性誤差。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出為了減小由溫度變化而引起的磁通變化為了減小由溫度變化而引起的磁通變化一方面可在實際使用時在勵磁回路中串聯一個電阻值較大的一方面可在實際使用時在勵磁回路中串聯一個電阻值較大的附加電阻。附加電阻。另一方面設計時可

5、使發電機磁路處于較飽和狀態另一方面設計時可使發電機磁路處于較飽和狀態為了減小電樞反應的去磁作用為了減小電樞反應的去磁作用在設計時可在定子磁極上安裝補償繞組，并選取較小的線負在設計時可在定子磁極上安裝補償繞組，并選取較小的線負荷和適當加大發電機氣隙，荷和適當加大發電機氣隙，在使用時盡可能采用大的負載電阻，并選用適當的電刷，以在使用時盡可能采用大的負載電阻，并選用適當的電刷，以減小電刷接觸壓降。減小電刷接觸壓降。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出空心杯形轉子異步測速發電機結構和杯空心杯形轉子異步測速發電機結構和杯形轉子伺服電動機相似，轉子是一個薄形轉子伺服電動機相似，轉子是一個薄壁非磁性杯，

6、通常用高電阻率的硅錳青壁非磁性杯，通常用高電阻率的硅錳青銅或鋁鋅青銅制成。定子的兩相繞組在銅或鋁鋅青銅制成。定子的兩相繞組在空間位置上嚴格保持空間位置上嚴格保持9090電角度，其中電角度，其中一相作為勵磁繞組，外施穩頻穩壓的交一相作為勵磁繞組，外施穩頻穩壓的交流電源勵磁；另一相作為輸出繞組，其流電源勵磁；另一相作為輸出繞組，其兩端的電壓即為測速發電機的輸出電壓，兩端的電壓即為測速發電機的輸出電壓，如圖。如圖。交流異步測速發電機的工作原理目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出轉子不動時轉子不動時d d軸的脈振磁通只能在空心杯轉子中軸的脈振磁通只能在空心杯轉子中感應出變壓器電動勢，這一變壓器感應

7、出變壓器電動勢，這一變壓器電動勢將產生轉子電流，此電流所電動勢將產生轉子電流，此電流所產生的磁通與勵磁繞組產生的磁通產生的磁通與勵磁繞組產生的磁通在同一軸線上，阻礙在同一軸線上，阻礙11的變化，所的變化，所以合成磁通仍為沿以合成磁通仍為沿d d軸的磁通軸的磁通dd。而輸出繞組的軸線和勵磁繞組軸線而輸出繞組的軸線和勵磁繞組軸線空間位置相關空間位置相關9090電角度，它與電角度，它與d d軸軸磁通沒有耦合關系，故不產生感應磁通沒有耦合關系，故不產生感應電動勢，輸出電壓為零。電動勢，輸出電壓為零。交流異步測速發電機的工作原理 當電機的勵磁繞組外施電壓U1時，便有電流I1流過繞組，在電機氣隙中沿勵磁繞

8、組軸線d軸產生一頻率為f的脈動磁通1。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出轉子轉動后轉子轉動后轉子繞組中除了感應有變壓器電動勢外，同時因轉子導體切轉子繞組中除了感應有變壓器電動勢外，同時因轉子導體切割磁通割磁通dd，而在轉子繞組中同還感應一旋轉電動勢，而在轉子繞組中同還感應一旋轉電動勢ErqErq，其，其有效值為有效值為 rqqdnECCq比例常數。2224.44qEfN K而q的軸線則與輸出繞組軸線q軸重合，由于q作用在q軸，因而在定子輸出繞組中感應出變壓器電動勢，其頻率仍為f，而有效值為式中N2Kw2輸出繞組的有效匝數，對一定的電機，其值為常數。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出

9、考慮到qErq而Erqn，故輸出電動勢E2可寫成E2=C1n C1比例常數。 即輸出繞組中所感應產生的電動勢E2與轉速n成正比，由這個電動勢產生輸出電壓U2。若轉子轉動方向相反，則轉子中的旋轉電動勢Erq，電流Irq及其所產生的磁通q的相位均隨之相反，因而輸出電壓的相位也相反。這樣，異步測速發電機就能將轉速信號轉變成電壓信號，實現測速的目的。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 自動控制系統對異步測速發電機的要求： 輸出電壓與轉速成嚴格的線性關系。 輸出電壓與勵磁電壓壓一樣。 轉速為零時，沒有輸出電壓，即所謂剩余電壓為零。輸出電壓U2與轉速n成嚴格的線性關系的前提是勵磁繞組軸線d軸上產生變

10、壓器電動勢的脈振磁通d的振幅應保持恒定。但是實際上勵磁繞組有電阻和漏抗d的振幅是變化的，這就破壞了輸出電壓與轉速應保持的線性關系。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出減少誤差方法:設法減小定子阻抗和增大轉子電阻。 可提高電源頻率以增加同步轉速，減小相對轉速，降低測速發電機的最大誤差。 輸出電壓與勵磁電壓之間的相位誤差是由勵磁繞組的漏阻抗壓降所引起的。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出測速發電機已勵磁而轉子不轉即零信號狀態下時，輸出繞組所出現的電壓，稱為剩余電壓，亦稱零信號電壓。產生剩余電壓的原因主要有兩個方面:制造工藝不良，如內定子橢圓，造成磁路不對稱，繞組匝間短路以及兩相繞組在空間

11、下完全成90電角度等原因，使勵磁繞組與輸出繞組之間存在著耦合作用。導磁材料不均勻以及非線性，產生高次諧波磁場，就會在輸出繞組中感應出諧波電動勢。為此，應合理地選擇磁性材料和提高加工質量，采用補償繞組和磁路補償等措施，晝減少剩余電壓。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 在選用時，應根據系統的頻率電壓、工作轉速和具體用途夾選擇交流測速發電機的規格，用作解元件的應著重考慮精度要高，輸出電壓穩定性好；用于一般轉速檢測或作阻尼元件時，應著重考慮輸出斜率要大。與直流測速發電機比較，交流異步測速發電機與直流測速發電機比較，交流異步測速發電機優點：結構簡單，維護容易，運行可靠；沒有電刷和換向器，優點：結構簡單，維護容易，運行可靠；沒有電刷和換向器，因而無滑動接觸，輸出特性穩定、精度高；摩擦力矩小，轉動因而無滑動接觸，