测速发电机精品课件

1、测速发电机第1页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四测速发电机第2页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四 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。3.1 概述第3页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四主要类型：测速发电机直流交流异步同步电磁式永磁式第

2、4页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四工作原理与普通直流发电机相同。电枢电势为：空载时，Ia=0, Ua=EanU0负载时，3.2 直流测速发电机第5页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四可见，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。实际情况是，输出特性会偏离直线，如图中虚线所示。nUa0第6页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四电枢反应对策：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；产生误差的原因和改进方法第7页，共36页，2

3、022年，5月20日，12点4分，星期四电刷接触电压降对策：选用导电性能较好的电刷第8页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四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。第9页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四对策：将磁路设计的较饱和；在励磁回路中串电阻；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温度的影响第10页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四纹波的影响直

4、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，无槽结构第11页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四线性误差U%最大线性工作转速nm输出斜率Kg最小负载电阻RL不灵敏区n输出电压的不对称度直流测速发电机的性能指标第12页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四 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.解:

5、由因此:=(52/3000)(1500)/1+(80/5000)=26/1.016=25.5V得第13页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四1. 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。3.3 交流异步测速发电机第14页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四转子静止时转子旋转时2

6、. 工作原理：第15页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四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，大小为当磁通d的幅值恒定时，则电动势Er与转子的转速成正比。第16页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四气隙磁通d的变化；励磁电源的影响；温度的影响。产生误差的原因及减小的措施：第17页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四气隙磁通d的变化 改进措施： 减小励磁绕组漏阻抗； 增大转子电阻； 提高励磁电源频率第18页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四 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

7、输出电压的大小和相角也有明显的影响。 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。 励磁电源的影响第19页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四电机温度的变化，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

8、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。温度的影响第20页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四线性误差相位误差异步测速发电机的技术指标：第21页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四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剩余电压（零速电压）第22页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四变压器分量、旋转分量和电容分量内定子椭圆引起的剩余电压产生变压器分量的原因：励磁绕组轴线与输出绕

9、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。剩余电压基波分量第23页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四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 。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,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 。第24页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四剩余电压的交变分量剩余电压的基波分量也可分为交变分量和固

10、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，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转子位置无关，即为剩余电压的固定分量。 第25页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四减小剩余电压的措施：改进制造材料和工艺，降低磁路饱和程度；采用内外定子铁心可调结构；采用补偿绕组（可补偿剩余电压的固定分量）；剩余电压的高次谐波分量产生原因： 1. 励磁电源电压波形为非正弦波； 2. 电机磁路的饱和。第26页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四外接补偿装置校正补偿电桥补偿第27页，共36页，2022年，5月20日，

11、12点4分，星期四异步测速发电机的使用：1.主要用于交流伺服系统和解算装置中。选用时，应根据系统的频率、电压、工作转速的范围和具体用途来选择规格2.优点：不需电刷和换向器，结构简单无滑动接触，输出特性稳定、精度高J小，摩擦力矩小无火花，不产生干扰无线电正反转输出电压对称第28页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四3. 缺点：存在相位误差和剩余电压输出斜率小输出特性随负载性质而不同（R、L、C）第29页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四(1). 霍尔无刷直流测速发电机霍尔效应KH霍尔元件灵敏度；RH霍尔系数。3. 其他型式的测速发电机第30页，共36页，20

12、22年，5月20日，12点4分，星期四 转子不动时，定子绕组中无电势，霍尔元件的控制电流为零，所以霍尔电动势为零。霍尔测速发电机原理图霍尔测速发电机接线图第31页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四绕组中的感应电势：霍尔电势：第32页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四调节RA和RB，使若将两个霍尔元件反向串联，则总的输出电压为优点： 无剩余电压，不含脉动成份，转子惯量小，寿命长，可靠性高，容易维护。第33页，共36页，2022年，5月20日，12点4分，星期四转速自动调节系统1-放大器；2-电动机；3-负载；4-测速发电机测速发电机的应用举例第34页，共36页，2022年，5月20