电机学 第2版 教学课件 作者 徐德淦 李祖明 chap07_测速发电机.ppt

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1、测速发电机7.测速发电机7.1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。7.测速发电机7.2主要类型测速发电机直流交流异步同步电磁式永磁式7.测速发电机脉冲1.直流测速发电机7.测速发电机直流测速发电机有他励式和永磁式两种。他励式与直流伺服电机在结构上并无差别；永磁式亦只是定子磁极为永久磁铁外，其余部

2、分与他励式相同，主要优点是省去了一个励磁电源。空载电枢电动势直流测速发电机7.测速发电机2.直流测速发电机的误差直流测速发电机的理想输出特性RL1〉RL2直流测速发电机的实际输出特性7.测速发电机此外，如励磁绕组的电阻因温度变化而变化，则将导致励磁电流和气隙每极磁通发生相应变化，从而影响输出电压的数值。为此，可采用恒流源来励磁，或在机外串一比励磁绕组电阻大得多的电阻，以减小因温度变化而引起的励磁电流的变化。直流测速发电机主要的缺点是存在换向器和电刷，会产生自控系统所不允许有的火花和无线电干扰。7.测速发电机3.无刷直流测速发电机霍尔无刷直流测速发电机原理示意图1—外定子2—霍尔元件3—永

3、磁内定子4—轴5—空心杯形转子7.测速发电机7.3同步测速发电机和脉冲测速发电机同步测速发电机实际上就是一台单相永磁微型同步发电机，转子为永久磁铁制成的磁极，定子为一单相绕组，该绕组作为输出绕组。当转子以n（单位为r/min）旋转时，该绕组感应的电动势大小及频率为可见感应电动势的大小和频率均随转速变化，前者是所需要的测速发电机的功能，但是后者却导致电机本身的阻抗和负载阻抗都随转速而改变，所以这种测速发电机的输出特性就不是线性。通常只用作指示式转速计。以软铁制成的齿轮直接安装在被测对象的转轴上，齿轮可以制得很薄，转动惯量很小。定子由条形永久磁铁和软铁组成门形组件，两个门柱软铁上绕有线圈，串

4、联后输出电动势。齿轮旋转槽和齿交替擦过门柱，使永久磁铁磁路的磁阻交替变化，相应地使输出线圈匝链的磁通发生变化而感应出电动势。该电动势经数字电子线路整形成为矩形脉冲波。根据脉冲数及齿轮齿数便知被测转轴的转速。7.测速发电机一种脉冲测速发电机的示意图7.4交流异步测速发电机7.测速发电机1.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。a)转子不动时(n=0)b)转子旋转时(n≠0)转子静止时转子旋转时7.测速发电机7.测速发电机2.异步测速发电机的输出特性分析异步测速发电机通常应

5、用旋转磁场理论或交轴磁场理论.将，两个空间相距电角度，时间上不同相的脉动磁场，分解为两对向相反方向旋转，幅值不等的圆形磁场，然后分别考虑各个旋转磁场的作用，再合成以获得测速发电机的特性，这种方法也就是对称分量分析方法。输出特性的表示式为CRL00负载阻抗对输出特性的影响7.测速发电机(A)幅值(B)相位3.误差和负载阻抗对输出电压的影响可见：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；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；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

6、输出电压幅值的影响。7.测速发电机7.测速发电机当为某一定值时，理想输出电压Ui与实际输出电压Uout绝对值的差，称为幅值误差。7.测速发电机由图可见，不论什么负载，当时，接近于零。为此，为减小幅值误差，宜采用高频励磁电源的测速发电机，因为提高同步速就可以降低相对转速。由于材料和工艺不良等原因，当n=0时，这个电压称为剩余电压或零态信号。为消除这个电压，常采用各种补偿措施，即输出回路中加入一个电压去抵消剩余电压。剩余电压对输出特性的影响7.测速发电机