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。

转子：转轴、转子铁心、转子绕组、换向器
空气隙
永磁式直流测速发电机铭牌数据：
型号：ZYS-3A
功率：22W（1/2-1/3[Ie=22/110]）
额定电压：110V
额定转速：2000r/min
绝缘等级：B级
2. 电磁式
电磁式直流测速发电机的定子励磁绕组由外部的影响
测速发电机带负载时，由于电刷与换向器之间存在接触电阻，会产生电刷的接触压降，使输出电压降低。

较小时，接触电阻大，接触压降也大；电枢电流较大时，接触电阻小。

可见接
触电阻与电流成反比。

只有电枢电流较大，电流密度达到一定数值后，电刷接触压降才可近似认为是常数。

在转速较低时，输出特性上有一段输出电压极低的区域，这一区域叫不灵敏区。

即在此区域内，测速发电机虽然有输入信号（转速），但输出电压很小，对转速的反应很不灵敏。

接触电阻越大，不灵敏区也越大。

为了减小电刷接触压降的影响，缩小不灵敏区，在直流测速发电机中，常常采用导电性能较好的黄铜—石墨电刷或含银金属电刷。

铜制换向器的表面容易形成氧化层，也会增大接触电阻，在要求较高的场合，换向器也用含银合金或者在表面渡上银层，这样也可以减小电刷和换向器之间的磨损。

3．电刷位置的影响
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。

这是因为当电刷偏离几何中性线一个不大的角度时，电枢反应的直轴分量磁通若在一种转向下起着去磁作用，而在另一种转向下起着增磁作用。

因此，在两种不同的转向下，尽管转速相同，电枢绕组的感应电动势不相等，其输出电压也不相等。

4．温度的影响
电磁式直流测速发电机在实际工作时，由于周围环境温度的变化以及电机本身发热（由电机各种损耗引起），都会引起电机中励磁绕组电阻的变化。

当温度升高时，励磁绕组电阻增大。

这时即使励磁电压保持不变，励磁电流也将减小，磁通也随之减小，导致电枢绕组的感应电动势和输出电压降低。

铜的电阻温度系数约为0.004/℃，即当温度每升高25℃，其电阻值相应增加10%。

所以，温度的变化对电磁式直流测速发电机输出特性的影响是很严重的。

为了减小温度变化对输出特性的影响，通常可采取下列措施：
（1）设计电机时，磁路比较饱和，使励磁电流的变化所引起磁通的变化较小。

（2）在励磁回路中串联一个阻值比励磁绕组电阻大几倍的附加电阻来稳流。

附加电阻可用温度系数较低的合金材料制成，如锰镍铜合金或镍铜合金，它的阻值随温度变化较小。

这样尽管温度变化，引起励磁绕组电阻变化，但整个励磁回路总电阻的变化不大，磁通变化也不大。

其缺点是励磁电源电压也需增高，励磁功率随之增大。

直流测速发电机是一种测速元件，它把转速信号转换成直流电压信号输出。

直流测速发电机广泛地应用于自动控制、测量技术和计算机技术等装置中。

对直流测速发电机的主要要求是：（1）输出电压要严格地与转速成正比，并且不受温度等外界条件变化的影响；（2）在一定的转速下，输出电压要尽可能的大；（3)不灵敏区要小。

直流测速发电机可分为励磁式和永磁式两种。

励磁式由励磁绕组接成他励，永磁式采用矫顽力高的磁钢制成磁极。

由于永磁式不需另加励磁电源，也不因励磁绕组温度变化而影响输出电压，故应用较广。

在自动控制系统和计算装置中通常作为测速元件、校正元件、解算元件和角加速度信号元件。

交流测速发电机
有空心杯转子异步测速发电机、笼式转子异步测速发电机和同步测速发电机3种。

空心杯转子异步测速发电机
①空心杯转子异步测速发电机：结构原理如图所示，主要由内定子、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。

当转子不转时，励磁后由杯形转子电流产生的磁场与输出绕组轴线垂直，输出绕组不感应电动势；当转子转动时，由杯形转子产生的磁场与输出绕组轴线重合，在输出绕组中感应的电动势大小正比于杯形转子的转速，而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。

笼式转子异步测速发电机
②笼式转子异步测速发电机：与交流伺服电动机相似，因输出的线性度较差，仅用于要求不高的场合。

同步测速发电机
③同步测速发电机：以永久磁铁作为转子的交流发电机。

由于输出电压和频率随转速同时变化，又不能判别旋转方向,使用不便，在自动控制系统中用得很少,主要供转速的直接测量用。

属于直流测速发电机其中的一种，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。

由于永磁式不需另加励磁电源，也不因励磁绕组温度变化而影响输出电压，故应用较广。

这种电机在80年代因新型永磁材料的出现而发展较快。

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。

稀土永磁交流同步电机与稀土永磁直流无刷电机的比较
稀土永磁同步电机作为调速电动机使用，一般分为两种形式：一种为方波型永磁同步电机（习惯上也称无刷直流电机）；另一种为正弦波型永磁同步电机（即标准形式的永磁交流同步电机）。

这两种波形的永磁同步电机作为调速系统中的执行电机，都需要配备一套专门设计的调速控制器和转子位置检测装置。

于是，就形成了稀土永磁无刷直流调速系统和稀土永磁交流同步变频调速系统两个分支。

这两类调速系统的基本性能都超过了异步变频调速系统，并且都可以把功率做得很大，发展前途十分看好。

稀土永磁无刷直流电机的工作磁场是步进式旋转磁场，在低速时容易产生转矩脉动。

稀土永磁交流同步电机的工作磁场是均匀旋转磁场，因此转矩脉动量很小，运行噪声也很小。

永磁同步技术的基础是变频技术与永磁同步电机技术的组合，由于电流可以做的很接近正弦波，内部励磁磁场也可以做的接近正弦波，加之绕组设计配合，可以形成较为理想的同步调速系统。

在出力方面无刷直流电机比正弦波型永磁同步电机力能指标高，出力提高15%，提高效率15%，因而无刷直流电机体积小、重量轻。

无刷直流电机的最大特点是在低速时能产生足够大的转矩。

在控制方面闭环高性能的永磁同步电机控制难度较大，无刷直流电机的控制现对简单。

目前永磁同步电机大都采用开环控制，开环控制的永磁电机有失步问题，无刷直流电机无失步问题，因此象电动车辆这类需要大负载启动的设
备，无刷直流电机较适合。

1、测速发电机漏电的故障如何排除？（兆欧表进行测量，≥0.5兆欧）
2、测速发电机输出电压不对称的原因？（碳刷的位置没有在几何中性线）
3、测速发电机输出电压线性度差的原因？（换向器之间的电气绝缘差，清理换向器之间的粉末）.
4、测速发电机在低速时无输出电压原因？（碳刷和换向器之间的接触电阻大，更换碳刷，清理换向器）。

5、测速发电机输出电压不是线性的原因？（测速发电机的负载电流过大，适当减少负载电流）。

6、测速发电机无输出电压的原因？（碳刷和换向器之间接触不良）.
7、测速发电机输出电压的斜率太少的原因？（永磁铁的磁场强度较少，需要更换定子励磁）。

8、测速发电机转子线圈无输出电压的原因？（转子线圈过载烧断，更换转子绕组）。

9、测速发电机转子线圈有输出电压而接线端子无输出电压的原因？
（碳刷和接线端子之间引线断开，连接上即可。

）
10、测速发电机转子转不动的原因是什么？（转轴弯曲或者是轴承损坏所致）
11、数字测速仪上的ft/min含义是什么？（英寸/每分钟，在测速仪前端更换测距轮，进行测距离。

）
12、数字测速仪上的m/min含义是什么？（米/每分钟，在测速仪前端更换测距轮，进行测距离。

）
13、数字测速仪上的rpm含义是什么？（测量电机的转速）
14、测速发电机转子绕组的电阻如何测量？
15、测速发电机的换向器有什么材料组成？
16、测速发电机的碳刷有什么材料组成？
17、测速发电机的碳刷是旋转的还是静止不动的？
18、测速发电机的换向器是旋转的还是静止不动的？
19、直流测速发电机原理是什么？
（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）20、直流测速发电机按照励磁方式划分哪几类？
（有永磁式和电磁式两种。

）
21、永磁式直流测速发电机的优点有哪些？
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。

22、永磁式直流测速发电机的组成是什么？
（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。

转子：转轴、转子铁心、转子绕组、换向器
空气隙）
23、永磁式直流测速发电机输入信号是什么？
24、永磁式直流测速发电机输出信号是什么？
25、永磁式直流测速发电机输入信号和输出信号之间是什么关系？
100-10、-100-（-12）。