交流异步测速发电机课件.ppt

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1、第8章交流异步测速发电机8.1概述8.2交流异步测速发电机结构和工作原理8.3异步测速发电机的特性和主要技术指标8.4异步测速发电机的使用8.5交流伺服测速机组思考题与习题8.1概述交流异步测速发电机与直流测速发电机一样，是一种测量转速或传感转速信号的元件，它可以将转速信号变为电压信号。理想的测速发电机的输出电压U2与它的转速n成线性关系，如图8-1所示，其数学表达式为U2=kn(8-1)式中，k为比例系数。图8-1输出电压与转速的关系在自动控制系统中，交流测速发电机的主要用途也有两种：一种是在计算解答装置中作为解算元件；另一种是在伺服系统中作为阻尼元件。其典型用途及工作原

2、理与直流测速发电机相同。当交流测速发电机作为解算元件时，为了精确地对输入函数进行某种运算，要求测速发电机应有很好的线性度(输出电压应与转速严格地成正比)，由于温度变化而引起的变温误差要小，转速为0时的剩余电压要低。但对单位转速的输出电压(输出斜率)则要求不高。图8-2交流阻尼伺服系统交、直流测速发电机虽然都可用来作为解算元件，但由于直流测速发电机结构上需要电刷和换向器，使输出特性不稳而影响电机精度，线性度也差，所以在计算解答装置中，交流测速发电机获得更多的应用。采用交流测速发电机的阻尼伺服系统如图8-2所示。这里，交流测速发电机被用作阻尼元件以提高系统的稳定度和精确度，其作

3、用原理与直流测速发电机相同(参见2-6节)。用作阻尼元件的交流测速发电机，要求其输出斜率大，这样阻尼作用就大，而对线性度等精度指标的要求是次要的。8.2交流异步测速发电机结构和工作原理交流异步测速发电机的结构与交流伺服电动机的结构是完全一样的。它的转子可以做成非磁杯形的，也可以是鼠笼式的。鼠笼转子异步测速发电机输出斜率大，但特性差、误差大、转子惯量大，一般只用在精度要求不高的系统中。非磁杯形转子异步测速发电机的精度较高，转子的惯量也较小，是目前应用最广泛的一种交流测速发电机。所以，本章重点介绍这种结构的交流测速发电机。杯形转子异步测速发电机的结构与杯形转子交流伺服电动机一样

4、，它的转子也是一个薄壁非磁性杯，通常用高电阻率的硅锰青铜或锡锌青铜制成。定子上嵌有空间互差90°电角度的两相绕组，其中一个绕组W1为励磁绕组，另一个绕组W2为输出绕组。在机座号较小的电机中，一般把两相绕组都放在内定子上；机座号较大的电机中，常把励磁绕组放在外定子上，把输出绕组放在内定子上。这样，如果在励磁绕组两端加上恒定的励磁电压U1，当电机转动时，就可以从输出绕组两端得到一个其值与转速n成正比的输出电压U2，如图8-3所示。交流异步测速发电机的工作原理可由图8-4来说明，图中W1为励磁绕组，W2为输出绕组，它们在空间互差90°电角度。转子是一个非磁空心杯。在上一章已经说明

5、，这杯子可看成是一个鼠笼条数目非常之多的鼠笼转子。图8-3交流异步测速发电机的示意图图8-4交流异步测速发电机的工作原理当转子不动，即n=0时，若在励磁绕组中加上频率为f1的励磁电压U1，则在励磁绕组中就会有电流通过，并在内外定子间的气隙中产生频率与电源频率f1相同的脉振磁场。脉振磁场的轴线与励磁绕组W1的轴线一致，它所产生的脉振磁通Φ10与励磁绕组和转子杯导体相匝链并随时间进行交变。这时励磁绕组W1与转子杯之间的情况如同变压器原边与副边之间的情况完全一样。假如忽略励磁绕组W1的电阻R1及漏抗X1，则可由变压器的电压平衡方程式看出，电源电压U1与励磁绕组中的感应电势E1相平

6、衡，电源电压的值近似地等于感应电势的值，即U1≈E1(8-2)由于感应电势E1∝Φ10，故Φ10∝U1(8-3)所以当电源电压一定时，磁通Φ10也保持不变。图8-4中画出了某一瞬间磁通Φ10的极性。由于励磁绕组与输出绕组相互垂直，因此磁通Φ10与输出绕组W2的轴线也互相垂直。这样，磁通Φ10就不会在输出绕组W2中感应出电势，所以转速n=0时，输出绕组W2也就没有电压输出。图8-5气隙磁通密度的分布当转子以转速n转动时，若仍忽略R1及X1，则沿着励磁绕组轴线脉振的磁通不变，仍为Φ10。由于转子的转动，转子杯导体就要切割磁通Φ10而产生切割电势ER2(或称旋转电势)，同时也就

7、产生电流IR2。假设励磁绕组中通入的是直流电，那末这时它所产生的磁场是恒定不变的，气隙磁通密度Bδ近似地可看作为正弦分布，如图8-5所示。这相当于直流电机的情况，根据直流电机中所述，每个极下转子导条切割电势的平均值可表示为ER2=Bplv式中，Bp为磁通密度的平均值，如图8-5所示。由于每极磁通Φ10=Bplτ及v=πDn/60(式中，τ为极距，D为定子内径;l为定、转子铁心长度)，因此导条电势ER2∝Φ10n(8-4)由于杯形转子导条电阻RR比漏抗XR大得多，当忽略导条漏抗的影响时，导条中电流(8-5)与此