控制电机第四章 交流异步测速发电机

10
，则转子感应电动势与转速成正比。交变
的感应电流产生交变的磁通 Φ。2
其脉振方向与输出绕组轴 线一致。转子脉振磁场与 输出绕组相交链而产生感 应电势（空载电压）。其 大小正比于转速，其频率 为励磁电源的频率。
h
U 2 Φ 2 Φ 1n 0 U 1n15
结论：忽略励磁绕组中的电阻及漏抗，当电压 U1恒定不变 时，产生的励磁磁通φ10也恒定不变， 当电机以转速n旋转时， 测速发电机的输出绕组产生输出电压U2，其值与n转速成正比， 这样，发电机就把被测装置的转速信号转变成了电压信号， 输出给控制系统。
h
9
1 概述
➢ 一种测量转速或传感转速信号的元件。 ➢ 在自控系统中，用途有两种：一种作为解算装置；
一种为阻尼元件。 ➢ 交流测速发电机分为同步测速发电机和异步测速
发电机。在实际应用中异步测速发电机使用较广 泛。
h
10
h
11
图 8 - 2 交流阻尼伺服系统
h
12
2 交流异步测速发电 机的结构和工作原理
h
6
6直流测速发电机的性能指标
线性误差ΔU%
最大线性工作转速nm 输出斜率Kg 最小负载电阻RL 不灵敏区Δn 输出电压的不对称度
h
7
h
8
本章学习内容
概述 交流异步测速机的结构和工作原理 交流异步测速电动机的特性和主要技术指标★ 交流异步测速电动机的使用 交流伺服测速机组
n Cn
RL
对测速机的要求：线性度好、灵敏度、纹波小 产生误差的原因：温度、电枢反应、纹波、电刷换向。
h
3
5 直流测速发电机的误差及减 小方法
原因：温度
影响：不为常数
措施：
设计为饱和磁路；励磁回路串附加电阻稳流； 或串联负温度系数热敏电阻网络。
原因：电枢反应
U2
影响：去磁作用
措施：限制最大转速和
最小负载电阻
RL2<RL1
RL=
RL1 RL2
h
0
n4
RL越小、n 越大，误差越大
原因：延迟换向
Ua
影响：对主磁通有去磁作用
措施：限制最高工作转速。
0
n
原因：纹波 影响：不利于阻尼和速度控制 措施：无槽电枢直流
h
5
原因：电刷接触压降 影响：Ra不为常数 措施：石墨电刷，铜电刷
因素：电刷和换向器材料； 电刷的电流密度； 电流的方向； 电刷单位面积上的压力； 接触表面的温度； 换向器圆周线速度； 换向器表面的化学状态和机械方面。
➢尽可能减小励磁绕组的漏阻抗， 并且采用 由高电阻率材料制成的非磁杯形转子（转子 电阻值不宜选得过大）， 这样就可略去转子 漏抗的影响， 并使引起励磁电流变化的转子 磁通削弱。
h
22
➢输出相位移与相位误差
在自控系统中，希望输出的电压与励磁电压相位相同， 而实际异步测速发电机中，两者存在相位移。
h
1 是转子杯导体切割磁 转子磁通 2 是转子杯 所产生的， 故有
Φ′1∝nΦ10
Φ″1∝n2 Φ 10
结果：线性误差将随着转速升高而增大。
h
21
减小线性误差的措施：
➢在测速发电机的技术条件中规定了最大线性 工作转速n max ， 它表示当电机在转速n＜ nmax 情况下工作时， 其线性误差不超过标准 规定的范围。
➢结构
交流异步测速发电机与 交流伺服电动机的结构相 似，其转子结构有鼠笼型 的，也有杯型的，在自动 控制系统中多用空心杯转 子异步测速发电机。
空心杯转子异步测速发 电机定子上有两个在空间 上互差90°电角度的绕组， 一为励磁绕组，另一为输 出绕组。
36CK05
输出绕组 励h磁绕组
定子
•1 •
•
•
转子13
理想输出曲线
实际输出曲线
h
16
3 交流异步测速发电机的特性和 主要技术指标
➢输出特性和线性误差
输出特性： U2 f(v)
v n ns
实际转速 同步转速
输出特性的线性误差：
δx
ΔUmax 10% 0 ΔU2LTmax
h
异步测速发电机的输出特性 17
？产生线性误差的原因
上述分析的前提是 忽略X1、R1，认 为 U1 E1，励磁 磁通不变。
第四章 交流异步测速发电机
h
1
直流测速发电机学习内容
直流测速发电机的用途及分类 直流测速发电机的工作原理和结构 直流测速发电机的电枢电势 电压平衡方程和输出特性★ 直流测速发电机的产生误差原因和减小方法★ 直流测速发电机的性能指标
h
2
U2 RL2<RL1
RL=
RL1 RL2
0
n
Ua
CeΦ 1 Ra
E1jK11
h
19
式中， K1为比例常数。 若采用比例复常数K，
使K= j K1， 则
E1K1
(8 - 13)
将式(8 - 13)代入式(8 - 12)， 可得
U 1K 1I1Z1
(8 - 14)
因而
1
U1
I1Z1 K
(8 - 15)
h
20
由于转子磁通 1 及 通导体切2 割所磁产通生的，10
h
18
励磁绕组和转子杯之间的关系相当于变压器的 原边和副边（励磁绕组为原边，转子杯导体为 副边），原边电流随副边电流变化而变化。
仿照变压器，得出励磁绕组的电压平衡方程：
U 1 E 1 I 1 ( R 1 j1 ) X E 1 I 1 Z 1
绕的与组值漏还，磁有1通而电Φ相阻σ位1R相落1对，后应由90的于°就，感是应因励电此磁势可绕写组成的漏E值抗1 正X比1，于同磁时通励磁
➢工作原理
（1）转子静止时
在转子不动时，励磁绕组产生与励磁电源同频率的脉振磁场，
脉振磁通在空心杯转子中感应电动势，励磁绕组与转子之间类
似于变压器原边与副边。
h
14
（2）转子转动时
转子杯导条切割磁力线产生旋转电动势ER2，交变的 频率为f,其大小为
ER2 Φ10n
忽略漏抗，主磁通
Φ
可以认为幅值恒定
23
固 定 相 移 的 补 偿
图 8 - 9 相量图
h
24
➢剩余电压Us
剩余电压：指测速发电机已供电，转子处于不动情况下 （n=0）,输出绕组产生的电压，又称零速电压。
剩余 电压
固定分量Us0：与转子的 位置无关。
交变分量Usj ：又称波动 分量，随转子位置的变 化而变化 。
h
25
固定分量：两相绕组不正交，磁路不对称，绕组匝间短路。
h
26
交变分量（波动分量）：转 子电流不对称引起。如转子 杯材料不均匀，杯壁厚度不 一致，为不对称转子。
当短路于 转子和磁路的不对称性所引 起的剩余电压可减到最小。