《交流异步测速发电机(第3章)》.ppt

控制电机 第 3 章交流异步测速发电机 中国矿大信电学院 第3章 交流异步测速发电机 3.1 交流异步测速发电机概述 3.3 交流异步测速发电机的特性和主要技术指标 3.4 交流测速发电机的使用 3.5 交流异步测速发电机的应用举例 3.2 交流异步测速发电机的结构和工作原理 本 章 要 求： 熟练掌握交流测速发电机的工作原理。 了解交流测速发电机的结构和型式。 熟练掌握交流测速发电机的输出特性。 熟练掌握交流测速发电机的应用。 搞清交流测速发电机的误差及其减小方法。 搞清交流测速发电机的性能指标。 第3章 交流异步测速发电机 3.1 交流异步测速发电机概述 交流异步测速发电机是一种测量转速或转速信号的元件。理想的测速发电机的输出电压U2与它的转速n成线性关系，如图所示，其数学表达式为： 其主要用途有两种： U2 = k n U2 n o 运算元件和阻尼元件。 3.2 交流异步测速发电机的结构和工作原理 一、交流异步测速发电机结构 定子上装有两个绕组，一个作励磁用，称为励磁绕组1；另一个输出电压，称为输出绕组2；两个绕组的轴线互相垂直，在空间上相隔90°。 U2~ U1~ U2~ U1~ 转子一般为杯形转子，通常是由非铁磁材料（硅锰青铜）制成的空心薄壁圆筒，为了减少转子漏电抗、增加电阻。此外，为了减少磁路的磁阻，在空心杯形转子内放置有固定的内定子。在分析时，杯形转子可视作由无数并联的导体条组成，和鼠笼转子一样。 U2~ U1~ 励磁绕组 输出绕组 励磁绕组 输出绕组 交流测速发电机结构图 交流测速发电机定转子铁心 下好线的定子 1、是脉振磁通 2、与励磁绕组W1的轴线一致，与输出绕组W2的轴线垂直。 3、与W1和转子导体相匝链。 励磁绕组接U1（交流） i0 Fo=W1i0 ? U1~ w1 U2~ w2 ?10 ER IR 杯形转子 E1 E2 e2=0 二、工作原理 W1为励磁绕组、W2为输出绕组 (一)、当n=0时，物理过程 励磁绕组接U1 i0 Fo=W1i0 ? e2=0 1、励磁磁通? 在W1的轴线上脉振，与W1和转子导体相环链。 2、?与输出绕组W2的轴线垂直，不穿过W2 ，因此其中此时不感应电势。 ?10 ER E1 W1轴线 W2轴线 励磁绕组 励磁绕组W1与转子杯之间的电磁关系，如同变压器原边与副边之间的情况完全一样。若忽略励磁绕组W1的电阻R1及漏抗X1，则有 U1 ≈ E1 由于感应电势 E1 = 4.44fw1φ10 ,故φ10 ∝ U1所以励磁电压一定时，磁通也保持不变。 U1~ w1 U2~ w2 ?10 ER IR 杯形转子 E1 结论: n = 0 时，磁通φ不在输出绕组W2中感应出电势，输出绕组W2也就没有电压输出。 (二)、当转子旋转时，转子导体切割磁场φ10 ，感应电势ER 2，且 ER2 = Bplv， 由于φ10=Bplτ， v=πDn/60 U1~ w1 U2~ w2 ?10 ER2 杯形转子 n 平均磁密 导条长度 导条速度 转子切割电势与转速成正比。 由于在励磁绕组中通入的是交流电，φ10 都是随时间交变的，频率为 f1。因而，转子导体切割磁通产生的电势ER2及电流IR2也都是交变的,频率为 f1 。 由于导条处于短路状态，因此其中会产生电流，忽略导条漏抗的影响时，其中电流为： U1~ w1 U2~ w2 ?10 ER2 IR2 杯形转子 n 流过转子导体中的电流IR2又要产生磁通φ2 ，其值与电流IR2成正比，即φ2∝ IR2 φ2∝φ10 n 故 φ2与w2的轴线一致，因此，会在w2中感应电势 ， E2 = 4.44fw2φ2 ,从而输出电压U2= E2。 U2 ∝φ2 U2∝ φ10 n U2∝U1 n 故 即 U1~ w1 U2~ w2 ?10 ER2 IR2 杯形转子 n ?2 E2 U1~ w1 U2~ w2 ?10 ER2 IR2 杯形转子 n ?2 E2 U2 n o 所以，当转子旋转时，转子导体切割磁场φ10 ，感应电势ER 2，产生电流IR 2。建立磁场φ2 ，该磁场在输出绕组中感应电势ER2，其大小与转速成正比。且与励磁电压同频率。 3.3 异步测速发电机的特性和主要技术指标 一、输出特性和线性误差 理想的测速发电机输出电压应正比于它的转速，即U2= Kv 。但是实际的异步测速发电机输出电压与转速间并不是严格的线性关系，而是非线性的。 U2=f(v) 测速发电机输出电压与转速间的关系 称为输出特性。 上式中v为相对速度，它是实际转速n与同步转速ns的比值，即v = n / ns 。 U1~ w1 U2~ w