4.5 测速发电机.ppt38页PPT
合集下载
第2章 测速发电机--电子课件新
空心杯转子异步测速发电机：由内定子、外定子及在它 们之间的气隙中转动的杯形转子所组成。励磁绕组、输 出绕组嵌在定子上,彼此在空间相差90°电角度。杯形转 子是由非磁性材料制成。其输出绕组中感应电动势大小 正比于杯形转子的转速，输出频率和励磁电压频率相同， 与转速无关。反转时输出电压相位也相反。杯形转子是 传递信号的关键，其质量好坏对性能起很大作用。由于 它的技术性能比其他类型交流测速发电机(空心杯电机)优 越，结构不很复杂，同时噪声低，无干扰且体积小，是 目前应用最为广泛的一种交流测速发电机。
由图2.7（b）可以看出，电枢磁场也是一个两极磁场， 主磁极轴线的左侧相当于该磁场的N极，右侧相当于S极。 另外，在每个主磁极下面，电枢磁场的磁通在半个极下 由电枢指向磁极，在另外半个极下则由磁极指向电枢， 即半个极下电枢磁通和主磁通同向，另外半个极下电枢 磁通和主磁通反向，因此合成磁通的磁通密度在半个极 下是加强了，在另外半个极下是削弱了，如图2.7（c） 所示。 由于有电枢磁场的存在，当它与主磁场发生交链，使气 隙中的磁场发生畸变，这种现象称为电枢反应。
（3）减小电枢反应对输出特性影响的措施 为了减小电枢反应对输出特性的影响，应尽量使电机的 气隙磁通保持不变。
在使用时，转速不应超过最大线性工作转速，所接负载 电阻不应小于最小负载电阻，以保证线性误差在限定范 围内。
3. 延迟换向去磁 （1）直流电动机绕组元件的换向 电机旋转时，当电枢绕组元件从一条支路流过电刷进入 另一条支路，其中电流反向，由+ ia变为-ia的过渡过程。 这个过程叫元件的换向过程。如图2.10
正在进行换向的元件叫换向元件。换向元件从开始换向 到换向结束所经历时间叫换向周期。
在理想换向情况下，当换向元件的两个有效边处于几何 中性线位置时，其电流应该为零，但实际上在直流测速 发电机中并非如此。虽然此时元件中切割主磁通产生的 电势为零，但仍然有电势存在，使电流过零时刻延迟， 这种情况称为延迟换向。 （2）延迟换向对输出特性的影响 元件本身有电感，因此在换向过程中当电流由+ia变为-ia 的过程中，定律 ，eL的方向应与换向前的电流方向相同， 是阻碍换向的。
常用电机与控制—测速发电机
U2∝Φ1·n∝U1·n 上式表明，当励磁绕组加上电源电压 U1，测速发电机以转速 n 转动时，它的输出绕 组就产生输出电压 U2，U2 的大小与转速 n 成正比。当转动方向改变时，U2 的相位也改变 180°。如果转子不动，输出电压为零，这样就把转速信号转换成电压信号。 实际上交流测速发电机没有像上面所讲的那样理想，而存在着一定的线性误差，主 要由于Φ1 并非常数。因为励磁绕组与转子杯间的关系相当于变压器原、副绕组间的关 系，所以Φ1 是由励磁电流和转子电流共同产生的。而转子电动势和转子电流与转速有 关，因此当转速变化时，励磁电流 I1（还有励磁绕组的阻抗压降）和磁通Φ1 都将发生 变化。这样，就破坏了输出电压 U2 与转速 n 之间的线性关系。 二、直流测速发电机 主要介绍他励式直流测速发电机。其结构和直流伺服电动机一样，它的接线图如图 3 所示。
图 3 他励测速发电机接线图 直流测速发电机的主要特性也是输出电压正比转速。直流测速发电机的基本公式之 一是：
E＝TE·Φ·n 上式表明直流测速发电机的电动势 E 是正比于磁通Φ与转速 n 的乘积的。在他励测 速发电机中，如果保持励磁电压 U1 为定值，而磁通Φ也是常数；因此，E 正比于 n。 直流测速发电机的输出电压（即电枢电压）为：
常用电机与控制—测速发电机
在自动控制系统中，测速发电机一般用来测量和调节转速，或将它的输出电压反馈 到电子放大器的输入端以稳定转速。
测速发电机按电流种类可分为直流和交流两种。下面分别介绍交流测速发电机和直 流测速发电机的工作原理。
一、交流测速发电机 交流测速发电机分同步式和异步式两种，现以异步式发电机为例，介绍其工作原理。 它的定子上装有两个绕组，一个作励磁用，称为励磁绕组 1，另一个输出电压，称为输 出绕组 2；两个绕组的轴线互相垂直，在空间上相隔 90°，其原理如图 1 所示。它的转 子一般为杯形转子，通常是由铝合金制成的空心薄壁圆筒。此外，为了减少磁器的磁阻， 在空心杯形转子内放置有固定的内定子。在分析时，杯形转子可视作由无数并联的导体 条组成，和鼠笼转子一样。
图 3 他励测速发电机接线图 直流测速发电机的主要特性也是输出电压正比转速。直流测速发电机的基本公式之 一是：
E＝TE·Φ·n 上式表明直流测速发电机的电动势 E 是正比于磁通Φ与转速 n 的乘积的。在他励测 速发电机中，如果保持励磁电压 U1 为定值，而磁通Φ也是常数；因此，E 正比于 n。 直流测速发电机的输出电压（即电枢电压）为：
常用电机与控制—测速发电机
在自动控制系统中，测速发电机一般用来测量和调节转速，或将它的输出电压反馈 到电子放大器的输入端以稳定转速。
测速发电机按电流种类可分为直流和交流两种。下面分别介绍交流测速发电机和直 流测速发电机的工作原理。
一、交流测速发电机 交流测速发电机分同步式和异步式两种，现以异步式发电机为例，介绍其工作原理。 它的定子上装有两个绕组，一个作励磁用，称为励磁绕组 1，另一个输出电压，称为输 出绕组 2；两个绕组的轴线互相垂直，在空间上相隔 90°，其原理如图 1 所示。它的转 子一般为杯形转子，通常是由铝合金制成的空心薄壁圆筒。此外，为了减少磁器的磁阻， 在空心杯形转子内放置有固定的内定子。在分析时，杯形转子可视作由无数并联的导体 条组成，和鼠笼转子一样。
测速发电机ppt资料
第五页，编辑于星期五：十四点 十分。
以频率f交变的切割电动势与其转子绕组
所切割的直轴磁通 、 切d 割速度n及由电机本
身结
为
构
决定
的
电动势
常数Ce
有关，它的
有
效值
EqCed n
（8-1）
以频率f交变的输出绕组感应电势，与输出绕
组交链的交轴磁通
它的有效值E2为
及输出绕组 q的匝数N2有关，
由此看出，当励E磁2 电4压.4U4ff及N2 频q率f恒定时有（8-2）
（8-3）
机可以即将E其2与转nE 速成2值 正 一比q一关 对系Iq应。 地E 可q转见 换，n成异输步出测电速压发值电。
输出出特电性压，U如2与图转9.速6所的示关。系实曲际线上，由于存称在为漏输 阻抗、负载变化等问题，直轴磁通 是变化
的，U输2 出f(电n) 压与转速不是严格的正比关系， 输出特性呈现非线性，如图8.6中曲线1所示。
1—空心杯转子；2—外定子；3— 内定子；
4—励磁绕组；5—输出绕组
图8.4 空心杯转子测速发电机结构
第三页，编辑于星期五：十四点 十分。
2．基本工作原理
异步测速发电机的工作原理
可励以磁由绕图组8，.5N来2是说输明出。绕图 组中 N。1 由是 于转子电阻较大，为分析方便 起见，忽略转子漏抗的影响， 认为感应电流与感应电动势同 相位。 电发 电压给机U励f的恒磁气定绕隙的组中单N便相1会交加生流频成电率一，f 恒个测定频速， 率向为（f即、方d轴向方为向励）磁的绕组脉N振1轴磁线动方势 及相应的脉振磁通，分别称为 励磁磁动势及励磁磁通。
a
（8-5） R 第它三的页 励，磁编绕U辑组于电星阻期会E五因：电十机四工点作C温十e度分的。变n化而变化，使励L磁电流及其生成的磁通随之变化，产生线性误差。
以频率f交变的切割电动势与其转子绕组
所切割的直轴磁通 、 切d 割速度n及由电机本
身结
为
构
决定
的
电动势
常数Ce
有关，它的
有
效值
EqCed n
（8-1）
以频率f交变的输出绕组感应电势，与输出绕
组交链的交轴磁通
它的有效值E2为
及输出绕组 q的匝数N2有关，
由此看出，当励E磁2 电4压.4U4ff及N2 频q率f恒定时有（8-2）
（8-3）
机可以即将E其2与转nE 速成2值 正 一比q一关 对系Iq应。 地E 可q转见 换，n成异输步出测电速压发值电。
输出出特电性压，U如2与图转9.速6所的示关。系实曲际线上，由于存称在为漏输 阻抗、负载变化等问题，直轴磁通 是变化
的，U输2 出f(电n) 压与转速不是严格的正比关系， 输出特性呈现非线性，如图8.6中曲线1所示。
1—空心杯转子；2—外定子；3— 内定子；
4—励磁绕组；5—输出绕组
图8.4 空心杯转子测速发电机结构
第三页，编辑于星期五：十四点 十分。
2．基本工作原理
异步测速发电机的工作原理
可励以磁由绕图组8，.5N来2是说输明出。绕图 组中 N。1 由是 于转子电阻较大，为分析方便 起见，忽略转子漏抗的影响， 认为感应电流与感应电动势同 相位。 电发 电压给机U励f的恒磁气定绕隙的组中单N便相1会交加生流频成电率一，f 恒个测定频速， 率向为（f即、方d轴向方为向励）磁的绕组脉N振1轴磁线动方势 及相应的脉振磁通，分别称为 励磁磁动势及励磁磁通。
a
（8-5） R 第它三的页 励，磁编绕U辑组于电星阻期会E五因：电十机四工点作C温十e度分的。变n化而变化，使励L磁电流及其生成的磁通随之变化，产生线性误差。
测速发电机
直流测速发电机的工作原理与直流发电机相同。在恒定磁场下，旋转的电枢导体切割磁通，就会在电刷间产 生感应电动势。空载时，电机的输出电压与转速成正比。负载时，由于负载电阻、电枢电阻和电刷接触电阻引起 的电压降，温度变化、磁极和电枢的磁滞及涡流的影响，电枢反应、齿槽效应以及换向过程对感应电动势瞬时值 的影响等，使电机输出特性[输出电压U与转速n的关系，即U=f(n)]的线性度变差；电刷与换向器的接触压降导致 产生不灵敏区。
同步测速发电机采用同步电机结构，输出交流电压的幅值和频率均与转速成正比的测速发电机。同步测速发 电机又分为永磁式、感应子式和脉冲式。永磁式不需要励磁电源，转子为永磁励磁，具有结构简单易于维修的优 点，但极数比较少，用二极管整流后纹波比较大，滤波比较困难。感应子式按定、转子之间可变磁阻效应产生感 应电动势原理工作，极数比较多，整流后纹波比较小且便于滤波，但结构复杂维修困难。以上两种测速发电机既 可用输出电压的幅值去反映转速，也可用输出电压的频率去代表转速。前者是模拟量，需要整流和滤波;后者是数 字量，可以直接输入微处理机。如果将幅值和频率合起来使用，就有可能实现高灵敏度的转速检测，但不能判别 旋转方向，这一点不如直流测速发电机。脉冲式以脉冲频率作为输出信号，可以直接输入微处理机，是测速码盘 中每转发出脉冲数较少的一种。由于其结构简单，坚固耐用，可以判别旋转方向，20世纪90年代后期随着数字技 术的发展被广泛应用。
测速发电机
控制系统中的微型发电机
01 介绍
03 交流
目录
02 直流
测速发电机是输出电动势与转速成比例的微特电机。测速发电机的绕组和磁路经精确设计，其输出电动势E和 转速n成线性关系，即E=Kn，K是常数。改变旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。在被测机构与测速发电机 同轴联接时，只要检测出输出电动势，就能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。
《测速发电机》PPT课件
直流测速发电机除了控制系统中作为测速元件之外， 还能当做阻尼元件以及解算装置中的微分元件和积分元件。
直流测速发电机是控制系统中的一个重要测量转 换元件。另外作为校正元件用于改善系统品质，作为反馈 元件用于速度反馈。
• 分类：永磁式：磁场变化小，稳定。
电磁式：磁场随电阻的改变而改变，不稳定。
• 转子、定子及电刷和换向器组成。电枢绕组在转子上。磁极 在定子上，一般采用永磁体作磁极。
5.2基本关系式与输出特性
一、基本关系式
基本关系式与发电机相似。
Ea
Ra Ia
La
d Ia dt
Ua
Ea Ra Ia Ua
U a RL Ia
Ea Ce n Ke
T T T 1
0
em T1很小，若果很大，会影响被测装置的运行
感应电势的大小与转速成正比，电势的方向由转速 的方向所决定。
二、空载输出特性
k '
Ce0
L 1 Ra
RL
ks
ki kL'
0
Ua0
Ce0
1 Ra
n kL'n
RL
U a
Ua0 Ua U a0
k
L'nFra bibliotek1k k
L s
'
n RL
kL'n
1
1 RL
ksn
转速升高，负载电阻变小，都使输出电压误差增大。 测速发电机的技术条件中都注明最高转速和最小负 载电阻值，以防超差。
• 二、延迟换向去磁
正 方 感比向应于，出大 频E小率r 和与为转电f速流的。变I产2 和压生器转的电速磁势成通，正大比2 小。频为该率磁E为通2f在，C输3方出2向绕为组C交4中n轴
直流测速发电机是控制系统中的一个重要测量转 换元件。另外作为校正元件用于改善系统品质，作为反馈 元件用于速度反馈。
• 分类：永磁式：磁场变化小，稳定。
电磁式：磁场随电阻的改变而改变，不稳定。
• 转子、定子及电刷和换向器组成。电枢绕组在转子上。磁极 在定子上，一般采用永磁体作磁极。
5.2基本关系式与输出特性
一、基本关系式
基本关系式与发电机相似。
Ea
Ra Ia
La
d Ia dt
Ua
Ea Ra Ia Ua
U a RL Ia
Ea Ce n Ke
T T T 1
0
em T1很小，若果很大，会影响被测装置的运行
感应电势的大小与转速成正比，电势的方向由转速 的方向所决定。
二、空载输出特性
k '
Ce0
L 1 Ra
RL
ks
ki kL'
0
Ua0
Ce0
1 Ra
n kL'n
RL
U a
Ua0 Ua U a0
k
L'nFra bibliotek1k k
L s
'
n RL
kL'n
1
1 RL
ksn
转速升高，负载电阻变小，都使输出电压误差增大。 测速发电机的技术条件中都注明最高转速和最小负 载电阻值，以防超差。
• 二、延迟换向去磁
正 方 感比向应于，出大 频E小率r 和与为转电f速流的。变I产2 和压生器转的电速磁势成通，正大比2 小。频为该率磁E为通2f在，C输3方出2向绕为组C交4中n轴
4.5 测速发电机
输出电压的频率为励磁电源频率，有效值正比与转速。 输出电压的频率为励磁电源频率，有效值正比与转速。
5.3.3 感应测速发电机的输出特性
感应测速发电机的输出特性是指当转轴上有转速信号n输入时，定子 输出电压的大小和相位随转速的变化关系，分别称为电压幅值特性和 电压相位特性。
1. 电压幅值特性
电压幅值特性是指当励磁电压U f 和 频率 f1 为常数时，感应测速发电机 输出电压 U 2 与转速 n 间的函数关系， 即
图5-1 直流测速发电机原理电路
当接负载时，电压平衡方程式为 U a = E a − I a Ra
5.2.1 输出特性
由于负载电流 I a = U a / RL ，可得
U a = Ea /(1 + Ra / RL ) = CeΦ n /(1 + Ra / RL )
可以看出，只要保持 Φ、Ra、RL 不变，Ua与n之间就成正比关 系。当负载RL变化时，将使输 出特性斜率发生变化。 改变转子转向，Ua的极性随之改变。 图5-2 不同负载时的理想输出特性
5.2.2 直流测速发电机的误差及其减小方法
5. 电刷接触压降对输出特性的影响
考虑到电刷接触电压的影响，输出特性的方程式可改写为
U a = E a − I a Ra = E a − I a RW − ∆U b
即 ∆U b 的变化规律
U a = (C eΦ n − ∆U b ) /(1 + RW / RL )
5.2 直流测速发电机
按励磁方式不同，直流测速发电机可分为电磁式和永磁式两大类。其 结构和工作原理与普通直流发电机基本相同。
5.2.1 输出特性
输出特性是指输出电压Ua与输入 转速n 之间的函数关系。 当直流测速发电机的输入转速为 n，且励磁磁通恒定不变时，电 枢电动势为
第03章-测速发电机资料
控制电机第三章测速发电机第一节直流测速发电机第二节交流测速发电机第三节特种测速发电机*第四节测速发电机的选用测速发电机是一种把输入的转速信号转换成输出的电压信号的机电式信号元件，它可以作为测速、校正和解算元件，广泛应用于各种自动控制系统之中。
自动控制系统对测速发电机的性能要求，主要是精度高、灵敏度高、可靠性好，包括以下五个方面：（1）输出电压与转速之间有严格的正比关系。
（2）输出电压的脉动要尽可能小。
（3）温度变化对输出电压的影响要小。
（4）在一定转速时所产生的电动势及电压应尽可能大。
（5）正反转时输出电压应对称。
测速发电机主要可分为直流测速发电机和交流测速发电机。
直流测速发电机具有输出电压斜率大，没有剩余电压及相位误差，温度补偿容易实现等优点；而交流测速发电机的主要优点是不需要电刷和换向器，不产生无线电干扰火花，结构简单，运行可靠，转动惯量小，摩擦阻力小，正、反转电压对称等。
第一节直流测速发电机一、基本结构图3-1 直流测速发电机的基本结构(a)(b)fU 2U 2U永磁式直流测速发电机的优点是省略了励磁电源，结构简单，体积小，效率高；缺点是永磁体的磁性能会受到温度变化和电机振动的影响，长期使用电机性能会逐渐衰减。
另外，高性能的永磁材料是这种测速发电机造价较高的主要因素。
这两种直流测速发电机的转子结构及电枢绕组与小功率直流发电机是完全一样的。
二、工作原理直流测速发电机的工作原理与小功率直流发电机完全相同。
当主磁通Φ一定时，直流发电机电枢绕组的感应电动势为nC E Φe a =（3-1）a a a 2R I E U -=（3-2）电压平衡方程电动势系数设负载电阻为R L ，则，所以L2a R U I =a e 2a aL L11E C U n nR R R R Φβ===++（3-3）输出特性斜率e a L 1/C R R Φβ=+在理想情况下，主磁通Φ、电动势系数C e 、电枢电阻R a 和负载电阻R L 都是常数，即输出特性的斜率β保持不变，因此，直流测速发电机的输出电压与转速成正比，如图3-2所示。
初中物理《发电机》(共25张)ppt
思考：如果是线圈在磁场中转动，又会怎样？
二、交流电的产生
1、交流电：周期性改变方向的电流
2、交流电的周期和频率：
（1）交流电完成一次周期性变化需要的时间，叫交流电的周期
（2）1秒内交流电完成周期性变化的次数叫交流电的频率
（3）周期和频率互为倒数
（4）我国交流电的周期 秒，频率是 赫兹
闭合开关，让ab导体在磁场 里静止 电流，让其在磁 场里上下运动 电流， 在磁场左右运动或倾斜一定角度运动， 电流；断开开关，ab运动 电流。
没
没
有
没
结论：
要产生感应电流，电路必须闭合；导体在磁场中必须做切割磁感线的运动
如图所示，当开关闭合后，灵敏电流表G指针会发生偏转的是导线（ ） A、向上运动 B、向下运动 C、向左运动 D、向里运动 D
高电压、弱电流
l. 组成：（1）定子：线圈 转子：电磁铁
01
☞
02
动力机：水轮机、汽轮机、内燃机、蒸汽轮机等。
03
☞
04
实际使用的交流发电机
（用导线远距离输送。） 在我们生活中发电站是否建在用户的周围？发电站供应的电流如何输送到我们家中呢？
减小输电电流
加粗导线以减小电阻 导线那么长，导线的电阻就不能忽略，由于电流的热效应导线要损耗电能，造成资源浪费。有没有办法将这种热能损耗减小到最低呢?
若发电机的输出电压为U，输出电流为I，则输出功率P=______，所以要减小输电电流，在输送功率一定的条件下，必须提高______，因此远距离输电时必须采用______。
二、填充题
如图1所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是[ ] 开关S断开，导线ab竖直向下运动 开关S闭合，导线ab竖直向上运动 开关S断开，导线ab从纸里向纸外运动 开关S闭合，导线ab从纸外向纸里运动
相关主题