微特電機及系統(tǒng)課件：chap03_測速發(fā)電機

1、 測速發(fā)電機3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材 測速發(fā)電機是一種測量轉(zhuǎn)速的信號元件，它將輸入的機械轉(zhuǎn)速變換成為電壓信號輸出。要求：輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比，U2=Kn, 并保持穩(wěn)定；剩余電壓(轉(zhuǎn)速為零時的輸出電壓）要??；輸出電壓的極性或相位能反映被測對象的轉(zhuǎn)向；溫度變化對輸出特性的影響小；靈敏度高，即輸出電壓對轉(zhuǎn)速的變化反應靈敏，輸出特性斜率要大；轉(zhuǎn)動慣量和摩擦轉(zhuǎn)矩小，以保證反應迅速。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材主要類型測速發(fā)電機直流交流異步同步電磁式永磁式3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材1. 直流測速發(fā)電機 工作原理與普通直流發(fā)電機相同。電

2、樞電勢為：空載時，Ia=0, Ua=EanU0負載時，3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材可見，理想情況下C為常數(shù)，所以，直流測速發(fā)電機負載時的輸出特性仍然是一條直線。負載電阻越大，直線斜率就越大。實際情況是，輸出特性會偏離直線，如圖中虛線所示。nUa03.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材產(chǎn)生誤差的原因和改進方法電樞反應對策：選用較大氣隙和較小線負荷；轉(zhuǎn)速不超過最大線性工作速度，負載電阻不小于最小負載電阻；補償繞組；3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材電刷接觸電壓降對策：選用導電性能較好的電刷3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材電刷位置的

3、影響溫度的影響對策：將磁路設計的較飽和；在勵磁回路中串電阻；在勵磁回路中串聯(lián)具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻；勵磁回路由恒流源供電紋波的影響直流測速發(fā)電機在和n固定時，輸出電壓也不是穩(wěn)定的直流電壓，而總帶有微弱的波動，成為紋波對策：增加支路元件數(shù)，電樞采用斜槽結(jié)構(gòu)，無槽3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材線性誤差U%最大線性工作轉(zhuǎn)速nm輸出斜率Kg最小負載電阻RL不靈敏區(qū)n輸出電壓的不對稱度直流測速發(fā)電機的性能指標3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材2. 交流測速發(fā)電機1） 同步測速發(fā)電機因感應電勢頻率隨轉(zhuǎn)速而變，致使電機本身的阻抗及負載阻抗均隨轉(zhuǎn)速而變化，因此，輸出電壓不

4、再與轉(zhuǎn)速成正比關系，應用較少。2） 異步測速發(fā)電機結(jié)構(gòu)與杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動機類似，由內(nèi)、外定子，非磁性材料制成的杯形轉(zhuǎn)子等部分組成。定子上放置兩個在空間相互垂直的單相繞組，一個為勵磁繞組，另一個為輸出繞組。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材轉(zhuǎn)子靜止時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材轉(zhuǎn)子杯導條切割磁通d而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動勢Er，其交變頻率為f，大小為當磁通d的幅值恒定時，則電動勢Er與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比。輸出特性3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材負載阻抗對輸出特性的影響異步測速發(fā)電機的輸出特性3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教

5、材純電阻負載時輸出電壓的變化空載時I2=0，負載時：OC=U2=I2RLOC的方向也是I2的方向。因為三角形OBA為直角三角形，且E2為常數(shù)，所以，B點的軌跡為以OA為直徑的圓弧。又因為、為常數(shù)，所以C點軌跡應為圓弧OCA。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材純電感負載時輸出電壓的變化3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材純電容負載時輸出電壓的變化3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材CRL00負載阻抗對輸出特性的影響3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材(A) 幅值(B) 相位可見：轉(zhuǎn)速一定，當負載阻抗足夠大時，不論什么性質(zhì)的負載，負載阻抗的

6、變化不會引起輸出電壓明顯變化；當容抗大于一定值時，容性負載與電阻負載的變化對輸出電壓的影響可以互補，但卻擴大了對相位移的影響；電阻電感負載，可獲得相位移不受負載阻抗改變的影響，但卻擴大了對輸出電壓幅值的影響。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材負載性質(zhì)輸出斜率線性誤差相位誤差 相位移電阻負載RLRL，斜率比空載時小比空載時小RL， 向滯后方向移動電感負載XLXL ，斜率比空載時大比R、C誤差小XL， 向超前方向移動電容負載XcXC ，斜率開始增大然后下降比R、L誤差小比空載時大XC， 向滯后方向移動各種性質(zhì)的負載對異步測速發(fā)電機性能的影響3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級

7、規(guī)劃教材產(chǎn)生誤差的原因及減小的措施：氣隙磁通d的變化；勵磁電源的影響；溫度的影響。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材氣隙磁通d的變化 改進措施： 減小勵磁繞組漏阻抗； 增大轉(zhuǎn)子電阻； 提高勵磁電源頻率3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材勵磁電源的影響電源電壓幅值不穩(wěn)定，會直接引起輸出電壓的波動。頻率的變化對輸出電壓的大小和相角也有明顯的影響。隨著頻率的增加，在電感性負載時，輸出電壓稍有增長；而在電容性負載時，輸出電壓的增加比較明顯；在電阻負載時，輸出電壓的變化是最小的。頻率的變化對相角的影響更為嚴重。因為頻率的增加使得電機中的漏阻抗增加，輸出電壓的相位更加滯后。但

8、當轉(zhuǎn)子電阻較大時，相位滯后的要小一些。此外，波形的失真會引起輸出電壓中含有高次諧波分量。 3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材溫度的影響電機溫度的變化，會使勵磁繞組和空心杯轉(zhuǎn)子的電阻以及磁性材料的磁性能發(fā)生變化，從而使輸出特性發(fā)生改變。溫度升高使輸出電壓降低，而相角增大。為此，在設計空心杯時應選用電阻溫度系數(shù)較小的材料。在實際使用時，可采用溫度補償措施。最簡單的方法是在勵磁回路、輸出回路或同時在兩個回路串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻來補償溫度變化的影響。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材異步測速發(fā)電機的技術(shù)指標：線性誤差相位誤差3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級

9、規(guī)劃教材剩余電壓（零速電壓） 轉(zhuǎn)速為零時輸出繞組所產(chǎn)生的電壓，包括基波分量和高次諧波分量。一般幾十毫伏。剩余電壓對輸出特性的影響3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材剩余電壓基波分量 變壓器分量、旋轉(zhuǎn)分量和電容分量內(nèi)定子橢圓引起的剩余電壓產(chǎn)生變壓器分量的原因：勵磁繞組軸線與輸出繞組軸線不垂直；定子加工不良，造成氣隙不均勻。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材旋轉(zhuǎn)分量由于鐵心材料各向磁滯變化的情況不同，或者鐵心片間短路以及空心杯轉(zhuǎn)子的材料和壁厚不均勻，都會導致去磁效應不同，使電機氣隙圓周上各點磁密相位不一致，而形成一個橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，使輸出繞組產(chǎn)生感應電動勢，產(chǎn)生剩余電

10、壓 。電容分量由于勵磁繞組和輸出繞組之間會存在寄生的分布電容,當勵磁繞組加交流電壓時，通過寄生的分布電容也會在輸出繞組中產(chǎn)生電壓 。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材剩余電壓的交變分量剩余電壓的基波分量也可分為交變分量和固定分量。交變分量是由于轉(zhuǎn)子形狀不規(guī)則及材料各向異性等原因所引起，其大小與轉(zhuǎn)子位置有關，隨轉(zhuǎn)子位置成周期性變化。除此之外，其他原因所引起的剩余電壓與轉(zhuǎn)子位置無關，即為剩余電壓的固定分量。 3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材減小剩余電壓的措施改進制造材料和工藝，降低磁路飽和程度；采用內(nèi)外定子鐵心可調(diào)結(jié)構(gòu)；采用補償繞組（可補償剩余電壓的固定分量）；剩

11、余電壓的高次諧波分量主要是由于兩個原因產(chǎn)生：1.勵磁電源電壓波形為非正弦波；2.電機磁路的飽和。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材外接補償裝置校正補償電橋補償3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材3. 其他型式的測速發(fā)電機(1). 霍爾無刷直流測速發(fā)電機霍爾效應KH霍爾元件靈敏度；RH霍爾系數(shù)。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材 轉(zhuǎn)子不動時，定子繞組中無電勢，霍爾元件的控制電流為零，所以霍爾電動勢為零?；魻枩y速發(fā)電機原理圖霍爾測速發(fā)電機接線圖3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材繞組中的感應電勢：霍爾電勢：3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材調(diào)節(jié)RA和RB，使若將兩個霍爾元件反向串聯(lián)，則總的輸出電壓為優(yōu)點：無剩余電壓，不含脈動成份，轉(zhuǎn)子慣量小，壽命長。3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材測速發(fā)電機的應用舉例轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.測速發(fā)電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材1-放大器；2-電動