电机测速方法的研究

电机速度测试方法的研究

一、基本内容

通常，常用的测速方法有：旋转轴编码器测速、直流发电机测速、交流测速发电机测速、光电测速等。本实验中用到轴编码器测速、交直流测速发电机测速以及无接触式转速表测速。

1、轴编码器测速及其原理

增量式编码器由主码盘、鉴向盘、光学系统和光电变换器组成。在主码盘（光电盘）周边上刻有节距相等的辐射状窄缝，形成均匀分布的透明区和不透明区。鉴向盘与主码盘平行，并刻有a、b两组透明检测窄缝，它们彼此错开1/4节距，以使A、B两个光电变换器的输出信号在相位上相差90°。工作时，鉴向盘静止不动，主码盘与转轴一起转动，光源发出的光投射到主码盘与鉴向盘上。当主码盘上的不透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线被全部遮住，光电变换器输出电压为最小；当主码盘上的透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线全部通过，光电变换器输出电压为最大。主码盘每转过一个刻线周期，光电变换器将输出一个近似的正弦波电压，且光电变换器A、B的输出电压相位差为90°。光电编码器的测量准确度与码盘圆周上的狭缝条纹数n有关，能分辨的角度α为：

α=360°/n （1）

分辨率=1/n （2）

2、交直流测速发电机测速原理

通过负载带动发电机转动，发电机转动后根据电磁感应原理产生电动势，从而有对外输出电压U，输出电压U正比于转速，进而测出转速。

3、非接触式转速表测量原理

非接触式转速计系采用光电反射原理的量法（光学RPM 转速测量法）。转速计发射出的红外线经固定在待测目标上的反射条反射后，即携带有关转速的信息，当转速计接收到反射波后，经过处理即得到转速测量数据。

二、实验内容

1、采用无接触式转速表测速

序号n(r/min) n标准序号n(r/min) n标准

1 10

2 100 11 1100 1100

2 199 200 12 1201 1200

3 302 300 13 1300 1300

4 401 400 14 1400 1400

5 501 500 15 1501 1500

6 599 600 16 1600 1600

7 700 700 17 1700 1700

8 800 800 18 1800 1800 9 901 900 19 1900 1900 10 1000 1000 20 2000 2000

作图如下

050010001500200025001

3

5

7

9

11

13

15

1719

系列1系列2

由图可知，在低中高速段，轴编码器与无接触式测试方法误差很小。

2、直流发电机测速

试验中采用的永磁式直流测速发电机的参数为

型号 额定转速（r/min ）

RL （K Ω）

绝缘等级

工作方式 HK10

3000

10

E

连续

实验线路图如下：

发电机带负载时

序号

电压(V) n 标准 序号 电压(V) n 标准 1 0.518 100 11 5.637 1100 2 1.040 200 12 6.143 1200 3 1.579 300 13 6.642 1300 4 2.053 400 14 7.153 1400 5 2.567 500 15 7.664 1500 6 3.067 600 16 8.184 1600 7

3.593

700

17

8.712

1700

8 4.086 800 18 9.194 1800 9 4.611 900 19 9.703 1900 10 5.116 1000 20 10.21 2000

发电机空载时

序号 电压(V) n 标准 序号 电压(V) n 标准 1 0.520 100 11 5.667 1100 2 1.050 200 12 6.176 1200 3 1.580 300 13 6.691 1300 4 2.080 400 14 7.200 1400 5 2.570 500 15 7.712 1500 6 3.087 600 16 8.242 1600 7 3.615 700 17 8.750 1700 8 4.110 800 18 9.259 1800 9 4.627 900 19 9.716 1900 10 5.156

1000

20

10.26

2000

246810121

3

5

7

9

11

13

15

17

19

系列1系列2

由图比较可知，空载时比带负载时的线性度更好，测速更准确。 3、交流测试发电机测速

试验中采用的交流测速发电机的参数为

型号

额定转速（r/min ）

额定励磁 电压（V ） 额定励磁 电流（A ） 额定频率（Hz ） 绝缘等级 工作方式

HK27

1800

110

0.047

50

E

连续

实验线路如下图：

发电机带负载时

序号电压(V) n标准序号电压(V) n标准

1 0.31 100 11 3.44 1100

2 0.62 200 12 3.75 1200

3 0.93 300 13 4.07 1300

4 1.23

5 400 14 4.37 1400

5 1.5

6 500 15 4.69 1500

6 1.8

7 600 16 4.99 1600

7 2.19 700 17 5.29 1700

8 2.50 800 18 5.60 1800

9 2.81 900 19 5.90 1900

10 3.12 1000 20 6.22 2000 发电机空载时

序号电压(V) n标准序号电压(V) n标准

1 0.4 100 11 4.38 1100

2 0.8 200 12 4.79 1200

3 1.19 300 13 5.20 1300

4 1.49 400 14 5.59 1400

5 1.99 500 15 6.02 1500

6 2.40 600 16 6.43 1600

7 2.79 700 17 6.84 1700

8 3.19 800 18 7.24 1800

9 3.58 900 19 7.66 1900

10 3.99 1000 20 8.02 2000