测速发电机

当电机转速较高、电流 较大时，接触电压压降 图10－5 接触电阻对输出特性的影响 ＝常数。采用铜、铜－石墨电刷
延迟换向去磁、纹波、火花和电磁干扰也有影响
5.应用:
(1)钨丝退火
装置:测速元件
测速发电机的 输出电压是用 来指示钨丝卷 筒的转数，以 此值监测钨丝 移动速度，并 可随时调整。
(2)积分运算:U1是输入信号， U2是输出信号。 电位器输出电压U2与其转角 成正比。
3
2 1
Kn Kn
2 1
2 1
K d K d
2 1
2 1
dy K dx
实现两个量的微分运算。
第二节 交流测速发电机
交流测速发电机分为: 同步测速发电机 异步测速发电机 一、同步测速发电机 分为永磁式、感应子式和脉冲式三种 1.永磁式:单相永磁转子同步发电机 p pn E 4.44 fW f , K m 4.44 60 W K mn Kn 60 n改变→f改变,E也改变,使电机阻抗和负载阻抗 也随之改变,输出电压与n不是正比关系,不能作 为测速发电机用.
当输入信号U1 ＝0时，伺服电机不转， 电位器转角 ＝0， 输出电压U2 ＝0。 当有输入信号时，伺服电机带动测速发电机 和电位器转动，有： t K 1 ， K 2 0 ndt ，U f K 3n U2
K K K ndt K K U U K
t 1 2 t 2 1 1 2 0 0 3
（1）在空载时，直流测速发电机的输出电 压就是电枢感应电动势：U0＝Ｅ0，输出 电压U0与n成正比。 （2）有负载时，若电枢电阻为Ra，负载 电阻为RL，不计电刷与换向器间的接触电 阻，则输出电压为：
U U E 0 IR a E 0 Ra RL
Ce U n Cn Ra 1 RL
2.测速发电机分类:直流和交流两类 (1) 直流:他励式、永磁式。 （2）交流：①异步：鼠笼式、杯形转子。 ②同步：永磁式、感应子式和 脉冲式。
第一节 直流测速发电机
1.结构:与直流电动机相似,由定子、转子、 电刷和换向器组成。转子（电枢），定子 （磁极），常采用永磁体。
2.工作原理：与直流发电机原理是一样的， 当磁通Φ=常数时，发电机的电动势为： E0=CeΦn
U U
1
f
f
dt K U 1dt
0
t
输出电压U2正比于输入电压U1的积分。 可用于校正：由微小误差导致积累误差。
(3)微分运算:采用三台直流测速发电机，
U
1
K 1n1
U
2
K 2n 2
将U1和U2分别作为测速发电机Ⅲ的励磁电压
和电枢电压。
U n U n
2 3 3 1
3
U n U
(1)线性误差：直轴磁通 1 不变的前提下， 输出电压与转子转速成正比，实际上直轴磁 通1变化使输出电压产生偏差。 1变化，为减小转子漏抗造成线性误差，异 步测速发电机采用非磁性空心杯转子，增大 转子电阻，可减小甚至忽略转子漏抗，使杯 型转子转动时切割产生的直轴磁势减弱。
提高励磁电源频率，提高电机的同步转速， 也可提高线性度，减小线性误差。 (2)剩余电压：当转子静止时，交流测速发 电机输出电压。主要产生原因：磁性材料 不均匀；磁路不对称；定子绕组不平衡。 (3)相位误差：希望输出电压与励磁电压同相 或反相。由于测速发电机参数随转速改变， 使输出电压相位随转速变化改变。其相位移 包括两分量：其一是固定的，与转速无关， 可补偿。另一分量随转速变化，补偿困难。
输出的空载电压U0，其大小正比于转速n， 其频率为励磁电源的频率f。 3.输出特性:
An * 1 Bn *
2
U
2

U
1
标么值
n
*
np /(60 f )
其绕组参数随转速变化,使 输出特性非线性,对应不同 的负载,输出特性也不同。 励磁电压频率和温度对特 性影响很大。
4.误差分析：线性误差、剩余电压和相位 误差。
• 绪论 • 第一节 直流测速发电机 • 第二节 交流测速发电机 本章重点：直、交流测速发电机的输出特性 本章难点：交流测速发电机的工作原理
四、教学过程：
绪论: 1.测速发电机:是一种测量转速的微型发电机， 把输入的机械转速变换为电压信号输出,其 输出的电压信号与转速成正比： U2=Cn 作用：校正元件，解算元件。
负载输出特性: C为直流测速发电机输出 特性的斜率，当Φ 、Ra和RL都不变时，输 出电压U与转速成线性关系。
对于不同的负载电阻RL， 输出特性的斜率C不同， 负载电阻越小，斜率C 也越小. 3.误差分析： 直流测速发电机的输 出电压与转速之间不是 严格正比关系。
产生非线性误差的原因主要有：电枢反应， 温度和电刷接触电阻三个方面。 （1）电枢反应的影响：负载RL一定，当转速 较高时U较大，Ia也较大，电枢反应产生的去 磁作用使得磁通减小，输出电压降低。为了 减小这种作用，使用测速发电机时，限制转 速过高、负载电阻过小。 可安装补偿绕组。

2.感应子式:与脉冲式工作原理基本相同。 （1）结构： 定、转子：硅钢片。 定子内园、转子外 园：均匀齿槽。 定子槽：一个齿距 的输出绕组，组成 三相绕组。 （2）工作原理：利 用定、转子齿槽
相互位置的变化，使经输出绕组的磁通发 生脉动，感应出电势。
①当转子不转时，气隙磁通不变，定子输 出绕组无感应电势。 ②当转子转动时，气隙磁导以齿距为周期 作周期性变化，经输出绕组的磁通也发生 相应周期性变化，输出绕组中产生交流感 应电势。输出电势的频率： f Z rn Hz
5.实际应用:积分运算
Uwk.baidu.com
in
U out
， 0
t0
t dt 0 dt U in
0
电位器输出电压
t t 0 dt 0U indt U ou
0 0
本章重点：测速发电机结构、分类和作用 等概念，直、交流测速发电机的输出特性。
本章难点：交流测速发电机的工作原理。
（2）温度的影响：温度变化会引起电机绕 组电阻变化，并引起绕组电流的变化。 电枢（励磁）绕组电阻变化，使输出电压改 变，其中励磁绕组电阻变 化对输出电压影响最大。 为减小此误差，使电机磁 路工作在比较饱和的状态。 多采用永磁式：结构简单， 磁场稳定。
（3）电刷接触电阻的影响：
电刷与换向器滑动接触 使其接触电阻是非线性 （不稳定）。 当电机转速较低、电流 较小时，接触电阻较大， 输出电压很小。
脉振频率f交变，旋转电势Er产生交流短路 电流Ir(正比于Er)，忽略转子漏抗的影响， 电流Ir产生的脉振磁通 2正比于Er ，其方 向与输出绕组的轴线（q轴）一致，转子 脉振磁场2与输出绕组相交链产生感应电 势E，从以上分析有：
n Er I r 2 E
输出绕组感应电势E是交流异步测速发电机
60
输出电势频率与n成正比－－同步发电机 感应电势与n成正比－－测速发电机
二、交流异步测速发电机
1.结构：鼠笼式、杯 形转子。 多采用空心杯转子 定子上有两个在空 间上互差90电角度 的绕组，其一为励 磁绕组，另一为输 出绕组。
2.工作原理： 励磁绕组接单相交流电源（频率f），沿 着直轴方向产生一个脉振磁通Φ 1。 (1)当转子不动时，脉振磁通1在空心杯转 子中感应出变压器电势，产生的磁场与励 磁电源同频率的脉振磁场1，(d轴)，与q轴 输出绕组无磁通交链,U2=0. (2） 当转子运动时，转子切割直轴磁通1 产生旋转电势E r(正比于转速n)，并以1的
第十章 测速发电机
本章教学:
一、教学要求：
• 掌握测速发电机概念,结构、分类和作用等 概念 • 了解直流测速发电机、交流测速发电机工作 原理 • 理解直流、交流测速发电机输出特性的区别 • 了解直流和交流输出特性产生误差的原因 • 了解测速发电机的动态特性
二、教学时间安排：2学时
三、教学主要内容：