电机及电力拖动第13章测速发电机ppt课件

1、目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 13.1 13.1 直流测速发电机直流测速发电机 13.2 13.2 交流异步测速发电机交流异步测速发电机 测速发电机是一种反映转速的信号元件，它将输入的机测速发电机是一种反映转速的信号元件，它将输入的机械转速变换成电压信号输出，这要求电机的输出电压与转速械转速变换成电压信号输出，这要求电机的输出电压与转速成正比关系。成正比关系。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出00060ePNEnCna直流测速发电机构造与普通小型直流发电机一样，按励磁方式可分为他励式和永磁式两种。其原理图如图，在恒定磁场中，电枢以转速n旋转时，电枢上的导体切割磁通0，在电刷间

2、产生空载感应电动势E0。在空载时，即电枢电流Ia=0,其输出电压就是空载感应电动势，即U0=E0，因此输出电压与转速成正比。在负载时，因电枢电流Ia0，假设不讲电枢反响的影响，直流测速发电机的输出电压为U=E0-IaRa,电枢电流为 azUIR以上三式整理得01eazCUnRR目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出在理想情况下，Ra、Rz和 均为常数，直流测速发电机的输出电压U与转速n仍成线性关系。对于不同的负载电阻，测速发电机的输出特性的斜率也有所不同，它随负载电阻的减小而降低，如图。直流测速发电机的输出特性目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 直流测速发电机输出电压U与转速n成线性关

3、系的条件是、Ra、Rz坚持不变，实践上，在运转时，有一些要素会引起这些量发生变化，这些要素是：周围环境温度的变化，特别是励磁绕组长期通电热而引起周围环境温度的变化，特别是励磁绕组长期通电热而引起的励磁绕组电阻的变化，将引起励磁电流及磁通的励磁绕组电阻的变化，将引起励磁电流及磁通00的变化，的变化，从而呵斥线性误差。从而呵斥线性误差。直流测速发电机有负载时电枢反响的去磁作用，使测速发直流测速发电机有负载时电枢反响的去磁作用，使测速发电机气隙磁通减小，引起线性误差。电机气隙磁通减小，引起线性误差。由于电枢电路总电阻中包括电刷与换向器的接触电阻，而这由于电枢电路总电阻中包括电刷与换向器的接触电阻，而

4、这种接触电阻是随负载电流变化而变化的。当发电机转速较低时，种接触电阻是随负载电流变化而变化的。当发电机转速较低时，相应的电枢电流较小，而接触电阻较大，这时测速发电机虽然相应的电枢电流较小，而接触电阻较大，这时测速发电机虽然有输入信号转速，但输出电压却很小，因此在输出特性上有输入信号转速，但输出电压却很小，因此在输出特性上引起线性误差。引起线性误差。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出为了减小由温度变化而引起的磁通变化为了减小由温度变化而引起的磁通变化一方面可在实践运用时在励磁回路中串联一个电阻值较大的一方面可在实践运用时在励磁回路中串联一个电阻值较大的附加电阻。附加电阻。另一方面设计时可使

5、发电机磁路处于较饱和形状另一方面设计时可使发电机磁路处于较饱和形状为了减小电枢反响的去磁作用为了减小电枢反响的去磁作用在设计时可在定子磁极上安装补偿绕组，并选取较小的线负在设计时可在定子磁极上安装补偿绕组，并选取较小的线负荷和适当加大发电机气隙，荷和适当加大发电机气隙，在运用时尽能够采用大的负载电阻，并选用适当的电刷，以在运用时尽能够采用大的负载电阻，并选用适当的电刷，以减小电刷接触压降。减小电刷接触压降。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出空心杯形转子异步测速发电机构造和杯空心杯形转子异步测速发电机构造和杯形转子伺服电动机类似，转子是一个薄形转子伺服电动机类似，转子是一个薄壁非磁性杯，通

6、常用高电阻率的硅锰青壁非磁性杯，通常用高电阻率的硅锰青铜或铝锌青铜制成。定子的两相绕组在铜或铝锌青铜制成。定子的两相绕组在空间位置上严厉坚持空间位置上严厉坚持9090电角度，其中电角度，其中一相作为励磁绕组，外施稳频稳压的交一相作为励磁绕组，外施稳频稳压的交流电源励磁；另一相作为输出绕组，其流电源励磁；另一相作为输出绕组，其两端的电压即为测速发电机的输出电压，两端的电压即为测速发电机的输出电压，如图。如图。交流异步测速发电机的任务原理目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出转子不动时转子不动时d d轴的脉振磁通只能在空心杯转子中轴的脉振磁通只能在空心杯转子中感应出变压器电动势，这一变压器感应出

7、变压器电动势，这一变压器电动势将产生转子电流，此电流所电动势将产生转子电流，此电流所产生的磁通与励磁绕组产生的磁通产生的磁通与励磁绕组产生的磁通在同一轴线上，妨碍在同一轴线上，妨碍11的变化，所的变化，所以合成磁通仍为沿以合成磁通仍为沿d d轴的磁通轴的磁通dd。而输出绕组的轴线和励磁绕组轴线而输出绕组的轴线和励磁绕组轴线空间位置相关空间位置相关9090电角度，它与电角度，它与d d轴轴磁通没有耦合关系，故不产生感应磁通没有耦合关系，故不产生感应电动势，输出电压为零。电动势，输出电压为零。交流异步测速发电机的任务原理 当电机的励磁绕组外施电压U1时，便有电流I1流过绕组，在电机气隙中沿励磁绕组

8、轴线d轴产生一频率为f的脉动磁通1。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出转子转动后转子转动后转子绕组中除了感应有变压器电动势外，同时因转子导体切转子绕组中除了感应有变压器电动势外，同时因转子导体切割磁通割磁通dd，而在转子绕组中同还感应一旋转电动势，而在转子绕组中同还感应一旋转电动势ErqErq，其，其有效值为有效值为 rqqdnECCq比例常数。2224.44qEfN K而q的轴线那么与输出绕组轴线q轴重合，由于q作用在q轴，因此在定子输出绕组中感应出变压器电动势，其频率仍为f，而有效值为式中N2Kw2输出绕组的有效匝数，对一定的电机，其值为常数。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出

9、思索到qErq而Erqn，故输出电动势E2可写成E2=C1n C1比例常数。 即输出绕组中所感应产生的电动势E2与转速n成正比，由这个电动势产生输出电压U2。假设转子转动方向相反，那么转子中的旋转电动势Erq，电流Irq及其所产生的磁通q的相位均随之相反，因此输出电压的相位也相反。这样，异步测速发电机就能将转速信号转变成电压信号，实现测速的目的。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 自动控制系统对异步测速发电机的要求： 输出电压与转速成严厉的线性关系。 输出电压与励磁电压压一样。 转速为零时，没有输出电压，即所谓剩余电压为零。输出电压U2与转速n成严厉的线性关系的前提是励磁绕组轴线d轴上产

10、生变压器电动势的脉振磁通d的振幅应坚持恒定。但是实践上励磁绕组有电阻和漏抗d的振幅是变化的，这就破坏了输出电压与转速应坚持的线性关系。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出减少误差方法:设法减小定子阻抗和增大转子电阻。 可提高电源频率以添加同步转速，减小相对转速，降低测速发电机的最大误差。 输出电压与励磁电压之间的相位误差是由励磁绕组的漏阻抗压降所引起的。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出测速发电机已励磁而转子不转即零信号形状下时，输出绕组所出现的电压，称为剩余电压，亦称零信号电压。产生剩余电压的缘由主要有两个方面:制造工艺不良，如内定子椭圆，呵斥磁路不对称，绕组匝间短路以及两相绕组在

11、空间下完全成90电角度等缘由，使励磁绕组与输出绕组之间存在着耦协作用。导磁资料不均匀以及非线性，产生高次谐波磁场，就会在输出绕组中感应出谐波电动势。为此，应合理地选择磁性资料和提高加工质量，采用补偿绕组和磁路补偿等措施，昼减少剩余电压。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 在选用时，应根据系统的频率电压、任务转速和详细用途夹选择交流测速发电机的规格，用作解元件的应着重思索精度要高，输出电压稳定性好；用于普通转速检测或作阻尼元件时，应着重思索输出斜率要大。与直流测速发电机比较，交流异步测速发电机与直流测速发电机比较，交流异步测速发电机优点：构造简单，维护容易，运转可靠；没有电刷和换向器，优点：构造简单，维护容易，运转可靠；没有电刷和换向器，因此无滑动接触，输出特性稳定、精度高；摩擦力矩小，转动因此无滑动接触，输