测速发电机
测速发电机的工作原理
测速发电机的工作原理
1.测速原理：流体通过装置时，会带动装置旋转，同时间隙上面开有
触头，而在这个装置上旋转的转子采用磁钢做产生磁场，触头与转子表面
上的磁场穿过铁芯引线产生感应电动势。
2.法拉第电磁感应定律：根据法拉第电磁感应定律，当导体相对于磁
场发生运动时，磁场中的磁感线将穿过导体，从而在导体上引起电势差。
当与导体相连的电阻接通时，将产生电流。
3.贴近斯密斯效应原理：当流体通过测速发电机时，将带动转子旋转。
转子上的励磁磁场由磁钢提供。
当流体通过转子的旋转，磁感线将穿过转
子上的铁芯，从而在铁芯内产生感应电动势。
同时，为了使转子旋转更为
顺畅，常常在环形的转子上放置一些电刷，把通过铁芯产生的感应电动势
剥离出来，形成短路电流。
4.电流产生：出于测速发电机的负载特性需要，通常在电刷处放置一
组分流电阻。
当感应电动势的大小超过了分流电阻的电压降，剩余的电势
差将用于驱动负载电压。
因此，负载电压的大小主要取决于流体流速和负
载电阻。
需要注意的是，测速发电机的转子和外转子发电机相比相对较为复杂，因为它需要通过电刷将感应电动势输出到外部负载。
此外，流体流速越快，产生的电流也就越大，最大电流取决于流体流速的限制。
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机的工作原理直流测速发电机是一种常用的测速、测量设备，它通过转动磁场产生电势差来测量物体的转速。
它是基于霍尔效应和电磁感应原理设计制造的一种精密仪器。
本文将详细介绍直流测速发电机的工作原理及其应用。
直流测速发电机的内部结构包括转子、定子和霍尔元件。
转子由永磁体和几个磁极组成，固定在被测物体上。
定子由线圈组成，是发电机的主要发电部件。
霍尔元件位于定子上方，并与磁铁相对应，用于感应磁场的变化。
当被测物体旋转时，磁铁的磁场也随之变化。
这种变化被霍尔元件感应到，霍尔元件将磁场变化转化为电压变化，并将其输出给直流测速发电机。
发电机接收到电压信号后，将其转换为测量物体的转速信息。
直流测速发电机的工作原理主要依赖于两个物理规律，即霍尔效应和电磁感应。
首先是霍尔效应。
霍尔效应是指当导电材料通过电流的作用，竖立在磁场中时，会在其两侧产生一定的电压。
这是因为磁场会使电子在导体内发生偏移，产生一种电势差。
直流测速发电机中的霍尔元件利用了这一效应，将转速变化转化为电压变化。
其次是电磁感应。
根据电磁感应原理，当导体相对磁场运动时，导体内部会产生感应电流。
直流测速发电机中的定子线圈通过电磁感应的方式，将被测物体的转速转化为电流输出。
基于霍尔效应和电磁感应原理，直流测速发电机能够准确测量物体的转速。
通过将测得的电压信号进行放大和处理，可以得到精确的转速数据。
直流测速发电机的应用非常广泛。
在工业生产中，它常被用于测量各种旋转设备的转速，如发动机、风机、电机等。
此外，直流测速发电机还可以用于运动控制系统中，实时监测运动的速度和位置。
值得注意的是，在实际使用直流测速发电机时，需要根据被测物体的特性和要求进行合适的参数设置。
例如，可以根据实际需要选择合适的线圈匝数、永磁体的强度和霍尔元件的位置。
总之，直流测速发电机是一种基于霍尔效应和电磁感应的测速设备，其工作原理简单而有效。
通过将物体转速转化为电压信号，它可以提供准确的转速测量数据。
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机的工作原理概述直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其工作原理是通过将旋转的磁场和导体之间的相对运动转化为感应电动势，进而产生电流。
电磁感应电磁感应是直流测速发电机工作的基础原理。
它是指当导体在磁场中运动或磁场变化时，导体内会产生感应电动势和感应电流。
这是由于磁场变化引起了导体中的电子运动，从而生成电动势。
旋转磁场直流测速发电机中需要产生一个旋转的磁场，以便与导体相对运动，从而产生感应电动势。
旋转磁场可以通过使用定子绕组和电流通路进行实现。
定子绕组通常由直流电源供电，电流通过电枢绕组，产生一个磁场。
导体和电枢导体是指直流测速发电机中的旋转部分，它通常由铜制成，在转子上安装有导条或导线。
导体与旋转的磁场之间的相对运动将导致感应电动势的产生。
电枢是连接到导体的电路系统，它可以将感应电动势转化为电流。
电枢是直流测速发电机的输出端，通过连接负载，可以将电能传送到外部电路。
工作过程当导体中的旋转磁场相对电枢运动时，由于电磁感应的作用，电枢中将产生感应电动势。
感应电动势的大小和方向取决于磁场的大小、导体与磁场的相对速度以及导体的几何形状。
一旦感应电动势产生，电枢中将流过感应电流。
感应电流的大小和方向取决于电枢的阻抗和外部电路的负载特性。
直流发电机的稳定性直流测速发电机具有优良的稳定性，这是由于旋转磁场和导体之间的相对运动产生了恒定的感应电动势。
即使负载发生变化，感应电流也可以自动调整以适应负载特性。
然而，在高速旋转时，还需考虑惯性力对导体的影响，以及电机的机械稳定性和动态特性。
应用领域直流测速发电机的工作原理和稳定性使其在许多领域得到广泛应用。
以下是一些常见的应用领域：1.火车牵引2.汽车发电机3.风力发电4.水力发电5.汽轮机发电6.车载发电结论直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其工作原理是通过将旋转的磁场和导体之间的相对运动转化为感应电动势，进而产生电流。
它具有良好的稳定性和多种应用领域。
测速发电机
异步测速发电机的技术指标： 异步测速发电机的技术指标：
1. 线性误差
∆U m δ= × 100% U 2m
3 * n = nm 2
* c
2. 相位误差
3.剩余电压（零速电压） 剩余电压（零速电压） 剩余电压
转速为零时输出绕组所产生的电压，包括基波分量和高次谐波分量。 转速为零时输出绕组所产生的电压，包括基波分量和高次谐波分量。一 般几十毫伏。 般几十毫伏。
电容分量
由于励磁绕组和输出绕组之间会存在寄生的分布电容, 由于励磁绕组和输出绕组之间会存在寄生的分布电容 当励磁绕组加交流电压时，通过寄生的分布电容 分布电容也会 当励磁绕组加交流电压时，通过寄生的分布电容也会 在输出绕组中产生电压 在输出绕组中产生电压 。
剩余电压的基波分量也可分为交变分量和固定分量。 剩余电压的基波分量也可分为交变分量和固定分量。 交变分量是由于转子形状不规则及材料各向异性等原 因所引起，其大小与转子位置有关， 因所引起，其大小与转子位置有关，随转子位置成周 期性变化。除此之外，其他原因所引起的剩余电压与 期性变化。除此之外， 转子位置无关，即为剩余电压的固定分量。 转子位置无关，即为剩余电压的固定分量。
3.3 交流异步测速发电机 1. 基本结构
1） 同步测速发电机 ） 因感应电势频率随转速而变， 因感应电势频率随转速而变，致使电机本身的阻抗 及负载阻抗均随转速而变化，因此， 及负载阻抗均随转速而变化，因此，输出电压不再与 转速成正比关系，应用较少。 转速成正比关系，应用较少。 2） 异步测速发电机 ） 结构与杯形转子交流伺服电动机类似，由内、 结构与杯形转子交流伺服电动机类似，由内、外定 非磁性材料制成的杯形转子等部分组成。 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， 单相绕组 定子上放置两个在空间相互垂直的单相绕组，一个 励磁绕组 另一个为输出绕组。 绕组， 输出绕组 为励磁绕组，另一个为输出绕组。
测速发电机的工作原理
测速发电机的工作原理
测速发电机的主要工作原理是基于旋转磁通产生的感应电动势，通过转子上的电刷将这一电动势收集利用。
与同步发电机相同的是，测速发电机的转子同样由磁极、绕组等元件组成，通过交流磁通的作用，引起定子中的感应电动势产生。
不同之处在于，测速发电机通常采用使用同步带、齿轮或其他传动装置与被测设备相连，以便准确测量其转速。
同时，将测得的转速信号输入到电子控制器中，利用独立的电路控制测速发电机输出的频率，以确保其与稳定的电网相匹配。
除此之外，测速发电机还需要特别设计的转子电刷，以确保其具有高度的耐磨性和稳定性。
同时，其输出电流也需要一定程度的过载能力，以适应各种应用场景中的特定负载要求。
在实际应用中，测速发电机可以用于测量各种类型的旋转机械设备，包括发动机、轴承、齿轮等，从而提供实时的数据反馈，并产生可靠的电能供应。
在现代自动化生产线、航空航天、船舶、铁路等领域广泛应用，为保证设备安全、提高生产效率提供了重要保障。
测速发电机
3-1何为测速发电机？答：测速发电机是一种检测机械转速的电磁装置。
它能把机械转速变换成电压信号输出，其输出电压与输入的转速成正比关系。
3-2．何为直流测速发电机的输出特性？在什么条件下是线性特性？产生误差的原因有哪些?答：输出电压与转速之间的关系称为直流测速发电机的输出特性；当不考虑电枢反应，且认为Φ、a R 及L R 都不变时，输出电压 a U 与转速成线性关系，即直流测速发电机的输出特性是线性特性。
产生误差的原因：电枢反应的影响、电刷接触电阻的影响、电刷位置的影响、温度的影响、文波影响。
3-3为什么直流测速发电机在使用时转速不宜超过规定的最高转速?而负载电阻不能小于规定值?答：因为电枢反应和延迟换向的去磁效应使线性误差随着转速的增高或负载电阻的减少而增大。
因此，在使用时必须注意发电机的转速不能超过规定的最高转速，负载电阻不能小于规定的最小电阻值。
3-4．若直流测速发电机的电刷没有放在几何中性线的位置上，试问此时电机正、反转时的输出特性是否—样?为什么?答：当直流测速发电机带负载运行时，若电刷没有严格地位于几何中性线上，会造成测速发电机正反转时输出电压不对称，即在相同的转速下，测速发电机正反向旋转时，输出电压不完全相等。
因为，当电机正转时，电刷顺转子旋转方向偏离几何中性线，电枢直轴磁动势起去磁作用，使气隙磁通减小，电枢绕组的感应电动势减少，输出电压也随之减少；当电机反转时，电刷逆转子旋转方向偏离几何中性线，电枢直轴磁动势起增磁作用，使气隙磁通增加，电枢绕组的感应电动势增大，输出电压也随之增大；所以此时电机正、反转时的输出特性是不一样的。
3-5．为什么异步测速发电机的转子都用非磁性空心杯结构，而不用鼠笼式结构？ 答：根据结构特点笼形转子异步测速发电机输出斜率大，但线性度差，相位误差大，剩余电压高。
而空心杯形转子异步测速发电机的精度较高，转子转动惯量也小，性能稳定好。
因此，异步测速发电机的转子都用非磁性空心杯结构，而不用鼠笼式结构。
简述测速发电机的工作原理
简述测速发电机的工作原理
测速发电机是一种测量转速的微型发电机，其工作原理是将输入的机械转速转化为电压信号输出。
具体来说，测速发电机中有一个旋转的磁环，当被测机械开始旋转时，该磁环也随之旋转。
这个旋转的磁场会穿过绕组，从而在绕组中产生感应电势。
然后，该电势会通过导线输出，并供外部设备进行处理和记录。
测速发电机按照输出电压与转速的关系可以分为两类：一类是线性关系，即输出电压随转速的增加而线性增加；另一类是指数关系，即输出电压随转速的增加而呈指数增加。
在实际应用中，线性关系测速发电机更常用，因为它输出的电压信
号与转速成正比，便于测量和控制。
测速发电机具有精度高、响应速度快、体积小、重量轻等优点，因此在许多领域得到广泛应用。
例如在电机控制系统、自动测试设备、仪表仪器、传动系统等领域中都需要使用到测速发电机来进行转速的测量和调节。
需要注意的是，在实际使用测速发电机时，还需要注意一些问题。
例如在使用前需要先进行校准，以确保测量精度；在使用过程中需要避免过载和短路等情况的发生，以免损坏测速发电机或者影响测量结果；在使用后需要定期进行维护和保
养，以确保其长期稳定的工作状态。
交流异步测速发电机
安装调试过程指导
安装前准备
检查测速发电机及附件是否齐全、完好， 阅读产品说明书，了解安装要求和注意
事项。
电气连接
按照电气原理图正确连接测速发电机 的电路，注意接线端子的紧固和绝缘
处理。
安装位置选择
选择合适的安装位置，确保测速发电 机与被测轴同心度、平行度等要求。
表示。
指发电机在能量转换过程中 的效率，即输出功率与输入 功率之比，是衡量发电机性
能优劣的重要参数。
指发电机输出电压波形的畸 变程度，畸变率越小，说明 输出电压波形越接近正弦波，
电能质量越好。
评价指标及其意义
电气性能
包括发电机的输出电压、电流 、功率因数等，是评价发电机
电气性能优劣的重要指标。
机械性能
主要特点及应用领域
交通运输领域
用于汽车、船舶等交通工具的测 速和里程计算。
新能源领域
用于风力发电、水力发电等新能 源设备的转速测量和控制。
市场需求与发展趋势
市场需求
随着工业自动化和新能源领域的快速发展，交流异步测速发电机的市场需求不 断增长。同时，对测速发电机的性能、精度和可靠性等方面也提出了更高的要 求。
交流异步测速发电机
目 录
• 交流异步测速发电机概述 • 结构组成与工作原理 • 性能参数与评价指标 • 选型与使用方法指导 • 故障诊断与排除方法 • 市场前景与竞争格局
01 交流异步测速发电机概述
定义与工作原理
定义
交流异步测速发电机是一种将机械能 转换为电能的装置，通过测量转速来 输出相应电压或电流信号。
国际化发展
随着全球经济一体化的深入发展，国内外企业将加强合作与交流，共同推动交流异步测速 发电机的国际化发展。国内企业将借助国际合作提升技术水平和品牌影响力，国际企业则 将通过本土化战略更好地满足中国市场需求。
测速发电机的认知
输出电压为：
由于电枢反应的影响，会使输出电 压U2不再和转速n成正比，导致输出特 性向下弯曲，如图4-13中虚线所示。
三、测速发电机的应用 测速发电机在自动控制系统中可以作为测速元件、校正元件 和角加速度信号元件。 自动控制系统对测速发电机的主要要求如下： (1)输出特性与其输入量成正比关系，且不随外界条件的变化 而改变。 (2)电动机转子转动惯量要小，以保证快速响应。 (3)电动机灵敏度要高，即要求输出特性斜率大。 此外，还要求对无线信号干扰小、噪声小、结构简单、工作 可靠、体积小、重量轻等。不同的工作环境、对象还有一些特殊 的要求。
测速发电机的认知
一、交流测速发电机 1.交流测速发电机的类型 交流测速发电机分为同步测速发电机和异步测速发电机两种。 (1)同步测速发电机，有永磁式、感应子式和脉冲式。 (2)异步测速发电机，分为笼型转子异步测速发电机和杯形转 子异步测速发电机两种。 2.空心杯转子异步测速发电机 的结构 由杯形转子、内定子、外定子 绕组、外定子、机壳和转轴等组成， 空心杯转子异步测速发电机的结构， 如图4-10所示。
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q及输出绕组的匝数N2有 关，它的有效值E2为：
当励磁电压Uf及频率f恒定时有： E2∝q∝Iq∝Eq∝n 即E2与n成正比关系。可见异步测速发电机可以将其转速值一 一对应地转换成输出电压值。 4.交流测速发电机的输出特性 剩余电压对交流测速发电机的输出特性的影响如图4-12所示。 通常采用如下一些措施减小剩余电压。 (1)选用较低磁通密度的铁芯。 (2)采用单层集中绕组和可调铁芯结构。 (3)定子铁芯采用旋转叠装法。 (4)提高定子铁芯和转子空心杯加工精 度。 (5)采用补偿绕组。
《测速发电机》PPT课件
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
测速发电机的工作原理
测速发电机的工作原理
测速发电机是一种利用流体或气流的动力来产生电能的装置。
它的工作原理基于法拉第与塞科姆定律和电磁感应原理。
当测速发电机暴露在流体或气流中时，流体或气流的运动会导致测速发电机叶轮转动。
测速发电机叶轮的转动会带动与之相连的轴，轴上装有磁铁。
同时，测速发电机中还有与轴相对应的线圈。
当叶轮转动时，磁铁的磁场也会随之改变，这会导致线圈中的磁通量发生变化。
根据法拉第与塞科姆定律，磁通量的变化会引起线圈中的感应电动势。
由于感应电动势的存在，测速发电机的线圈中就会产生电流。
测速发电机能够将流体或气流的动能转化为电能的原因在于电磁感应的作用。
流体或气流的动力通过叶轮传递给磁铁和线圈，在此过程中，动能被转换为电能。
通过接入外部电路，测速发电机产生的电能可以直接供给外部设备使用，完成相应的工作。
测速发电机
测速发电机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=nK,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。
简介（tachogenerator ）为保证电机性能可靠，测速发电机的输出电动势具有斜率高、特性成线性、无信号区小或剩余电压小、正转和反转时输出电压不对称度小、对温度敏感低等特点。
此外，直流测速发电机要求在一定转速下输出电压交流分量小，无线电干扰小；交流测速发电机要求在工作转速变化范围内输出电压相位变化小。
测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。
在自动控制系统中作为检测速度的元件，以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度；在解算装置中可作为微分、积分元件，也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。
测速发电机分为直流和交流两种。
一、直流测速发电机1.直流测速发电机原理直流发电机的工作是基于电磁感应定律，即：运动导体切割磁力线，在导体中产生切割电势；或者说匝链线圈的磁通发生变化，在线圈中发生感应电势。
2.直流测速发电机分类按照励磁方式划分，直流测速发电机有两种型式。
有永磁式和电磁式两种。
其结构与直流发电机相近。
A.永磁式采用高性能永久磁钢励磁，受温度变化的影响较小,输出变化小，斜率高,线性误差小。
这种电机在80年代因新型永磁材料的出现而发展较快。
B.电磁式采用他励式，不仅复杂且因励磁受电源、环境等因素的影响，输出电压变化较大，用得不多。
用永磁材料制成的直流测速发电机还分有限转角测速发电机和直线测速发电机。
它们分别用于测量旋转或直线运动速度，其性能要求与直流测速发电机相近，但结构有些差别。
1. 永磁式直流测速发电机永磁式直流测速发电机的定子磁极由永久磁钢做成，没有励磁绕组，结构组成定子：永久磁钢做成励磁磁极，外壳、碳刷支架、碳刷、接线盒、轴承。
测速发电机课程设计
测速发电机课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解测速发电机的原理与结构，掌握其工作方式和应用场景。
2. 学会测速发电机相关的基础电路分析与计算，能解读相关的电路图。
3. 掌握测速发电机在自动化控制系统中的作用和重要性。
技能目标：1. 培养学生运用测速发电机进行简单速度检测的实验操作能力。
2. 能够设计并搭建简单的测速发电机应用电路，进行速度信号的转换与处理。
3. 提升学生通过小组合作解决问题的实践能力和实验数据的分析能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对物理电学的兴趣，培养其探究精神和创新意识。
2. 强化学生的团队合作意识，培养合作交流与分享的学习习惯。
3. 增强学生对科技改变生活的认识，提高社会责任感和时代使命感。
课程性质分析：本课程为物理电学领域的技术应用课，结合理论与实践，旨在通过测速发电机这一具体设备，深化学生对电学知识的理解和应用。
学生特点分析：考虑到学生处于高年级，具备一定的电学基础和实验操作能力，能够理解较为复杂的电路原理，并具有一定的自主学习与合作探究的能力。
教学要求：1. 教学内容与课本知识紧密结合，注重知识的应用与实践。
2. 教学过程中应鼓励学生动手实践，培养解决实际问题的能力。
3. 教学评估应侧重于学生的实际操作能力、数据分析能力和团队合作精神的体现。
二、教学内容1. 测速发电机原理：讲解测速发电机的工作原理，包括电磁感应定律在测速发电机中的应用，以及转速与输出电压的关系。
教材章节：第五章“电机与变压器”第三节“测速发电机”2. 测速发电机结构：介绍测速发电机的组成部分，如转子、定子、传感器等，并分析各部分的功能。
教材章节：第五章“电机与变压器”第三节“测速发电机”3. 电路分析与计算：教授测速发电机电路的基本分析方法，包括电路图的识别、电路参数的计算等。
教材章节：第四章“电路分析与计算”全章4. 实验操作：指导学生进行测速发电机的实验操作，包括搭建电路、进行速度检测和信号处理。
测速发电机课程设计
测速发电机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解测速发电机的工作原理，掌握其构造、分类及特点。
2. 学生能掌握测速发电机在工程实践中的应用，了解其性能参数对系统性能的影响。
3. 学生了解测速发电机与其他类型发电机的区别，明确其适用范围。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并解决实际工程中与测速发电机相关的问题。
2. 学生能通过实际操作，掌握测速发电机的安装、调试及维护方法。
3. 学生能运用图表、数据等工具，对测速发电机的性能进行评估。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对测速发电机及相关工程技术领域的兴趣，激发学生的求知欲。
2. 培养学生具备团队协作精神，能够在实际操作中互相帮助，共同完成任务。
3. 增强学生对我国工程技术发展的自豪感，激发学生为我国科技创新贡献力量的责任感。
课程性质：本课程为理论与实际操作相结合的课程，旨在帮助学生掌握测速发电机的基本原理、性能与应用。
学生特点：学生具备一定的物理、电学基础知识，对实际操作有较高的兴趣。
教学要求：结合理论教学与实际操作，注重培养学生的动手能力、分析解决问题能力以及团队协作能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，充分调动学生的学习积极性。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 测速发电机基本原理：介绍法拉第电磁感应定律，阐述测速发电机工作原理及其与转速的关系。
相关教材章节：第二章第三节2. 测速发电机的构造与分类：分析测速发电机的结构特点，介绍常见类型及其适用场合。
相关教材章节：第二章第四节3. 测速发电机性能参数：讲解测速发电机的关键性能参数，如转速、电压、频率等，并分析其对系统性能的影响。
相关教材章节：第三章第一节4. 测速发电机的应用：介绍测速发电机在工程实践中的应用，如速度检测、位置控制等。
相关教材章节：第三章第二节5. 测速发电机的安装与调试：讲解测速发电机的安装方法、注意事项以及调试步骤。
发电机测速原理
发电机测速原理发电机是一种将机械能转化为电能的设备。
在电力发电过程中，测量发电机的转速是非常重要的。
通过测速可以监控和控制发电机运行状态，确保其正常工作。
本文将介绍发电机测速的原理和常用的测速方法。
一、测速原理发电机测速的原理是基于电磁感应和信号处理技术。
当发电机转动时，发电机的转子会带动磁场旋转，同时在定子绕组中产生感应电势。
通过测量感应电势的频率或脉冲数量，可以确定发电机的转速。
二、测速方法1. 电磁感应法电磁感应法是最常用的发电机测速方法之一。
它利用发电机转子旋转时在定子绕组中感应出的电压信号来测量转速。
测速装置通过将感应电压转化为频率信号或脉冲信号，然后根据信号的周期或脉冲数量计算转速。
2. 光电测速法光电测速法是一种非接触式的测速方法。
它利用发电机转子上安装的光电编码盘，通过发射和接收光信号来测量转速。
当光电编码盘旋转时，光信号会周期性地被遮挡或透过，通过测量遮挡或透过的次数来计算转速。
3. 超声波测速法超声波测速法是一种基于声波传播速度和反射时间来测量转速的方法。
它利用超声波传感器发射声波信号，当声波遇到发电机转子时会被反射回传感器。
通过测量声波的传播时间，可以计算出转速。
三、测速装置常见的发电机测速装置有转速计和测速传感器。
1. 转速计转速计是一种机械式的测速装置，通过直接连接到发电机轴上来测量转速。
它一般由转速表和连接装置组成，可以直观地显示发电机的转速。
2. 测速传感器测速传感器是一种电子式的测速装置，用于将发电机转子的运动转化为电信号。
常见的测速传感器包括磁敏传感器、光电传感器和超声波传感器。
这些传感器可以将转速信号传输给测速仪表或自动控制系统进行处理和显示。
四、测速应用发电机测速广泛应用于电力发电领域。
它可以监测和控制发电机的运行状态，及时发现故障和异常，保证发电机的正常运行。
测速数据还可以用于发电机性能评估、负荷调节和故障诊断等方面。
总结：发电机测速是电力发电领域中必不可少的一项技术。
项目四测速发电机
对发动机性能的要求不断提高，对测速发电机的需求也随之增加。
02
工业自动化
在自动化设备中，测速发电机用于监测电机的转速，确保设备的稳定运
行。随着工业自动化的推进，对测速发电机的需求也在不断增加。
03
航空航天
在航空航天领域，测速发电机用于测量飞行器的转速和角速度等参数，
确保飞行器的安全和稳定。随着航空航天技术的发展，对高性能、高可
未来发展趋势预测
高效能化
随着科技的不断进步，未来测 速发电机将更加注重高效能化
，提高能源利用效率。
智能化
引入人工智能、大数据等先进 技术，实现测速发电机的智能 化运行和维护。
绿色环保
环保意识的提高将推动测速发电 机向更加环保的方向发展，如采 用清洁能源、降低噪音等。
多功能化
未来测速发电机可能不仅具备测 速功能，还将集成更多附加功能
选型与使用注意事项
选型原则
在选择交流测速发电机时，应根据实际需要选择合适的型号和规格，主要考虑转速范围、精度等级、 负载能力等因素。
使用注意事项
在使用交流测速发电机时，应注意以下几点：正确安装和调试；保持良好的工作环境；定期维护和保 养；避免过载和超速运行。这些措施有助于保证发电机的正常运行和延长使用寿命。
04
测速发电机信号处理与显 示技术
信号处理技术
滤波技术
通过滤波器去除信号中的噪声和干扰，提高信号 的信噪比。
放大技术
采用放大器对微弱信号进行放大，提高信号的幅 度和可检测性。
转换技术
将模拟信号转换为数字信号，以便进行后续的数 字信号处理和分析。
显示技术
液晶显示技术
利用液晶分子的旋光效应，通过控制 液晶分子的排列状态来显示图像。
第二章 测速发电机
输出电压不对称是电刷不在几何中性线上或剩余磁通存在造成的。
一般在0.35%~2%范围内，对要求正、反转的控制系统需考虑该指标 。
6.
纹波系数 K
α
测速发电机在一定转速下，输出电压中交流分量的有效值与直流分
量之比。目前可做到 K α ＜1%，高精度速度伺服系统对该指标的要求 较高。
主要性能指标是选择直流测速发电机的依据。
纹波电压的存在对于测速发电机是不利
的，当用于转速控制或阻尼元件时，对纹
波电压的要求较高，而在高精度的解算装
臵中则要求更高。
纹波系数是指在一定转速下，输出电压中
交变分量的有效值与直流分量之比。
目前国产测速发电机已做到纹波系数小 于1%，国外高水平测速发电机纹波系数已 降到0.1%以下。
解决纹波的方法
Er＝C2 d n
若磁通 d恒定时，电势 Er 就与转子的转速成 正比关系。
就在转子杯中 因转子杯为短路绕组，电势 E r 。若考虑到转子杯中漏抗的 产生短路电流 I r 将在时间相位上滞后电势 E 影响，电流 I r r 一个电角度。在同一瞬时，转子杯中电流的 方向如图2-7中内圈符号所示。
测速发电机分类： –1．直流测速发电机
• (1)永磁式直流测速发电机，型号：CY。 • (2)电磁式直流测速发电机，型号：ZCF。 –2．交流测速发电机 • (1)同步测速发电机 • (2)异步测速发电机。
30CY-1 型永磁直流测速发电机
ZCF直流测速发电机
AT 系列交流测速发电机
型
号
励磁电压
直流测速发电机是一种微型直流发电机， 定、转子结构和直流伺服电动机基本相 同。 按定子磁极的励磁方式分为电磁式和永 磁式两大类。 按电枢结构形式又可分为：无槽电枢、 有槽电枢、空心杯电枢和圆盘印制绕组 等。
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k
' L
Ce0 R 1 a RL
ks
kL n
'
kk
0
kL
'
' i L
U a0
Ce0 n kL 'n U a0 U a Ra U a 1 U a0 RL
1 ks
'
n RL
kL n
1 R 1 L ks n
fc n 60 m2 P
r/min
3. M/T法检测
T g为规定的检测时间。 T g之后传感器的第1个脉冲终止时钟 脉冲计数。实际检测时间T由时钟脉冲数 m1 确定。m为检 2
测时间T内传感器脉冲个数，没有误差。 m2可求出转速n。 由 m1 、
5.3 输出特性的误差分析
线性特性是希望的理想情况。 实际的测速发电机一定存在误差 。 产生误差的原因：运行中的测速发电机磁极磁通、气隙磁 通、电枢回路电阻Ra和负载电阻RL等不能保持恒定不变，都会 使输出特性产生非线性。
一、电枢反应
电枢反应对气隙合成磁场的两个影响： 1.使气隙磁场的物理中性面顺着直流发电机的旋转方向 偏转。 2. 由于磁路接近于饱和，因此有去磁效应，使输出电 压减小 。输出特性向下弯曲。
' U ' Ua Ea I a Ra U b Ce n a Ra U b RL
' U a U a U a
KL 1 U b U b R Ce 1 a RL
输出特性曲线 常值接触压降使输出特 性曲线向下平移。
同时考虑电枢反应、延 迟换向去磁、不灵敏区 和接触压降后，实际输出特性如实线2所示。
降低接触压降，缩小不灵敏区：采用特殊电刷，电 刷接触表面镀银，镀金。
四、纹波 纹波主要是由电机本身的固有结构及加工误差引起 的。 U max U min 纹波的大小用纹波系数衡量 ： k 100% U max U min 电机绕组数目与纹波的关系： 绕组元件数越多（或换向片数 越多），则电势波动的频率越
三、电刷与换向器的接触电阻与接触电压 电刷与换向器之间的电阻称为接触电阻，数值不确 定。当转速较低，电流较小时，接触电阻较大，测速 发电机的输出电压很小，形成不灵敏区 。 接触电阻上的压降 U b称为接触压降。当转速较高， 电枢电流较大时，接触压降为常数。
m1 r/min 内测得的脉冲数为 m1，则转速n为 n 60 PTg
二、T法测速
由传感器两个脉冲相隔的时间T来确定转速。 用频率为 f c 的时钟脉冲向计数器发送脉冲。用传感器两个 相邻脉冲控制计数的起始和终止。设计数器在T时间内读到 的时钟脉冲个数是 m2 ，则 T m2 / f c (s)，T时间内转动1/P 转，故转速为
二 作为转速阻尼元件
使系统机械惯性引起的震荡受到阻尼，改变统的动态性能。
5.2异步测速发电机
结构：鼠笼转子和杯形转子 杯形转子精度高，应用广。
空心杯转子测速发电机的转子是一个薄壁非磁性空心 杯。定子上嵌有在空间相差90°电角的两相绕组（激磁绕 组和输出绕组）。 通常为四极电机。
二、工作原理
激磁绕组 W1 加交流电压激磁，产 生脉振磁通 1 ，与 W1 轴线一致， 为直轴方向。
× × × × × ×
Er
转子不动时，直轴脉振磁通在转子中感应出变压器电势。
气隙中的磁通是直轴磁通，与输出绕组没有相交，输出绕组 中感应电势和输出电压为零。 转子转动，转子切割直轴磁通产生旋转电势。频率同 激磁电压f，大小为 E C n
化。
5.3 由位移传感器的脉冲信号求转速
以光电增量码盘为代表的角位移传感器的输出信号是方 波脉冲信号，脉冲的个数与角位移成正比。由此类脉冲信 号求速度有下述三种方法。
一、M法测速
由规定的检测时间内传感器的脉冲数 m1计算速度。 设传感器每转产生的脉冲数为P，在检测时间段 Tg （s）
第五章 测速发电机
测速元件主要指测速发电机 直流测速发电机 测速发电机 交流测速发电机
TG TG
输出直流电信号 输出交流电信号
TG 直流测速 发电机
～
交流测速发 电机
TG
永磁式直流测速发电机 电磁式直流测速发电机
﹋
m2 T fc
60m1 60 f c m1 n PT Pm2
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
换向元件中存在电势和电流，方 向与换向前的电流相同。产生的 磁通与主磁通方向相反，起去磁 作用，称为延迟换向去磁。 换向元件的电流及其去磁磁通与转速的平方成正 比，它们往往是输出特性曲线高速部分产生弯曲现 象的主要原因。高精度直流测速机的转速上限主要 是受到延迟换向去磁效应的限制。
高，幅值越小。
五、火花和电磁干扰
换向器和电刷间经常发生电火花，使输出电压上有 高频尖脉冲，并带来无线电频率的噪音和干扰。为 了减轻和消除输出电压上的高频毛刺，一般都要在 直流测速发电机的输出端接上低通滤波电路。
1 Cs R 1 Cs
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
I a 0, d I a /d t 0
U a Ea Ce n K e
T1 T0
三、负载时的静态特性
与直流测速发电机相比，交流测速发电机优点是
（1）没有电刷和换向器，构造简单，维护容易，运行
可靠； （2）无滑动接触，输出特性稳定，精度高； （3）摩擦力矩小，惯性小；（无刷，空心杯） （4）不产生干扰火花。
缺点是
（1）存在剩余电压和相位误差； （2）输出斜率小； （3）输出特性随负载性质（电阻，电容，电感）变
Ke K Ra 1 RL
' L
' U a (s) KL G(s) ( s) Ts 1
La T Ra RL
考虑电流的变化和电枢电感，直流测速发电机是一个非周期
环节即惯性环节。不过，当l/T 远大于系统的带宽时，测速发 电机仍可看成是转速的比例环节。 动态特性是指输入一个阶跃转速时，输出信号电压随时间 变化的规律
Tem 0
Ce Ra 1 RL
d I a /d t 0 Ce Ke Ua n KLn R R 1 a 1 a RL RL
KL
K L 输出斜率或灵敏度 输出电压与转速是线性关系。
负载电阻不能太小
四、负载时的动态特性
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。 对直流测速发电机的主要要求是： (l）输出电压要与转速成线性关系，且正反转时特性一致； (2）输出特性的灵敏度高，即要求电压变化大，斜率大； (3）输出电压的纹波小，即转速稳定，用波纹系数来表示。 (4）电机的惯量小，以保证电机响应速度快。 此外，还要求高频干扰小，噪音小，工作可靠，以及结 构简单，体积小和重量轻等。
U 0 ( s) U 1 (s)
1 RCs 1
温度变化也会引起电枢绕组电阻的变化，并
引起电枢绕组电流的变化
5.4 直流测速发电机的应用
一 作为反馈元件
恒速控制系统原理图 将转速测出，其输出电压 U m 反馈到放大器输入端，与给定 电压比较
5.1直流测速发电机
直流测速发电机是一种把机械转速变换成电压信号的测 量元件，实际上从原理上看，它就是一台微型的直流发电 机，它的主要目的不是实现机电能量转换，只是把转速变 换为电压信号，作为测量元件 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。
r 2 1
电势 E r 在转子杯中产生短路电流 I 2 ，频率为f ，大小 正比于 E r 和转速。产生的磁通 2 频率为f ，方向为交轴 方向，大小与电流 I 2 和转速成正比。该磁通在输出绕组中 感应出频率为f 的变压器电势，大小为 E 2 C32 C4 n 异步测速发电机的输出电势的频率就是激磁频率，大小正 比于转速。 转向改变时输出电势的相位 也跟着改变。 异步测速发电机的输出电势的频率就是激磁频率，大小正 比于转速。 转向改变时输出电势的相位 也跟着改变。
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。
d Ia Ea Ra I a La Ua dt
Ea Ra I a U a
U a RL I a
Ea Ce n K e
T1 T0 Tem