测速发电机

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异步测速发电机的技术指标:
1. 线性误差
Um 10% 0 U2m
nc*
3 2
nm*
2. 相位误差
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3.剩余电压（零速电压）
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。一 般几十毫伏。
剩余电压对输出特性的影响
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剩余电压基波分量
Ra
Ua
Ua 1EaRa 1KRe a nCn
RL
RL
可见,理想情况下C为常数，所以，
直流测速发电机负载时的输出特性
仍然是一条直线。负载电阻越大，
直线斜率就越大。
0
实际情况是，输出特性会偏离直 线，如图中虚线所示。
RL R L1 RL2
n
RL1 > RL2
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产生误差的原因和改进方法
随着频率的增加，在电感性负载时，输出电 压稍有增长;而在电容性负载时，输出电压的增加 比较明显；在电阻负载时，输出电压的变化是最 小的。
频率的变化对相角的影响更为严重。因为频率 的增加使得电机中的漏阻抗增加，输出电压的相 位更加滞后。但当转子电阻较大时，相位滞后的 要小一些。此外，波形的失真会引起输出电压中 含有高次谐波分量。
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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 有严格位于几何中心线上，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，发电机正反向旋转时， 输出电压不完全相等。
• 措施：让电刷严格位于中性线上。
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温度的影响
对策: 将磁路设计的较饱和; 在励磁回路中串电阻；
第三章 测速发电机
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测速发电机
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3.1 概述
测速发电机是一种测量转速的信号元件,它将 输入的机械转速变换成为电压信号输出。 要求: ➢输出电压与转速成正比，U2=Kn, 并保持稳定; ➢剩余电压(转速为零时的输出电压）要小； ➢输出电压的极性或相位能反映被测对象的转向； ➢温度变化对输出特性的影响小； ➢灵敏度高，即输出电压对转速的变化反应灵敏， 输出特性斜率要大； ➢转动惯量和摩擦转矩小，以保证反应迅速。
在励磁回路中串联具有负温度系数的热敏 电阻；
励磁回路由恒流源供电
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纹波的影响
• 直流测速发电机在和n固定时,输出电压也 不是稳定的直流电压，而总带有微弱的波 动，成为纹波
• 原因:主要是电机本身的固有结构和加工误 差所引起
• 对策：增加支路元件数，电枢采用斜槽结 构，无槽结构
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主要类型:
测速发电机
直流 交流
电磁式 永磁式
异步 同步
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3.2 直流测速发电机
工作原理与普通直流发电机相同。 电枢电势为:
EaCenKen
空载时,Ia=0, Ua=Ea
负载时,
U aE aIaR a
Ia
Ua RL
U
n 0
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Ua
Ea
Ua RL
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温度的影响
电机温度的变化,会使励磁绕组和空心杯转子的电阻以及 磁性材料的磁性能发生变化，从而使输出特性发生改变。 温度升高使输出电压降低，而相角增大。为此，在设计空 心杯时应选用电阻温度系数较小的材料。在实际使用时， 可采用温度补偿措施。最简单的方法是在励磁回路、输出 回路或同时在两个回路串联负温度系数的热敏电阻来补偿 温度变化的影响。
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➢ 直流测速发电机的性能指标
1. 线性误差U%
2. 最大线性工作转速nm 3. 输出斜率Kg 4. 最小负载电阻RL 5. 不灵敏区n
6. 输出电压的不对称度
U%Um10% 0 Uam
KubUUaav2 10% 0
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举例:
• 例:一台直流测速发电机在转速3000r/min时的 空载输出电压为52V,接上 2000欧负载后的输 出电压为50V,求转速为1500r/min,负载5000 欧时的输出电压Ua.
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2. 工作原理:
转子静止时
转子旋转时
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转子杯导条切割磁通d而产生旋转电动势Er,其交变 频率为f，大小为
Er C2nd 当磁通d的幅值恒定时,则电动势Er与转子的转速成 正比。
nE r I r q
U 2 E 2 q n
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产生误差的原因及减小的措施:
电枢反应 对策: ➢ 选用较大气隙和较小线负荷; ➢ 转速不超过最大线性工作速度,负载电阻不小于
最小负载电阻； ➢ 补偿绕组；
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电刷接触电压降
U a Ea IaRa U b
1
Ke Ra
n
U b 1 Ra
RL
RL
Cn
C Ke
U
b
对策:选用导电性能较好的电刷
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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,致使电机本身的阻抗及 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。
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、外定 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，一个 为励磁绕组，另一个为输出绕组。
1. 气隙磁通d的变化;
2. 励磁电源的影响； 3. 温度的影响。
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气隙磁通d的变化
改进措施:
减小励磁绕组漏阻抗; 增大转子电阻； 提高励磁电源频率
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励磁电源的影响
电源电压幅值不稳定,会直接引起输出电压的 波动。
频率的变化对输出电压的大小和相角也有明 显的影响。
• 解:由 U a 0 E K e n
得
Ke
Uao n
52 3000
UKn/1 (R/R) a e
a L R a (K U e a n 1 )R L (5 2 350 /3 000 0 1 ) 0 2 00 8 00 0
因此:
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U aK en/1 (R a/R L)
=(52/3000)(1500)/[1+(80/5000)]=26/1.016=25.5V13
变压器分量、旋转分量和电容分量
产生变压器分量的原因:
❖ 励磁绕组轴线与输出绕组轴线 不垂直;或磁路不对称；
❖ 定子加工不良,造成气隙不均匀。
内定子椭圆引起的剩余电压
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旋转分量
由于铁心材料各向磁滞变化的情况不同,或者铁心片 间短路以及空心杯转子的材料和壁厚不均匀，都会导 致去磁效应不同，使电机气隙圆周上各点磁密相位不 一致，而形成一个椭圆形旋转磁场，使输出绕组产生 感应电动势，产生剩余电压 。