第8章 交流异步测速发电机.ppt

第8章 交流异步测速发电机 ;8.1 概 述;图 8 - 1 输出电压与转速的关系 ; 在自动控制系统中， 交流测速发电机的主要用途也有两种： 一种是在计算解答装置中作为解算元件； 另一种是在伺服系统中作为阻尼元件。 其典型用途及工作原理与直流测速发电机相同。 当交流测速发电机作为解算元件时， 为了精确地对输入函数进行某种运算， 要求测速发电机应有很好的线性度(输出电压应与转速严格地成正比)， 由于温度变化而引起的变温误差要小， 转速为0时的剩余电压要低。 但对单位转速的输出电压(输出斜率)则要求不高。 ;图 8 - 2 交流阻尼伺服系统 ; 交、 直流测速发电机虽然都可用来作为解算元件， 但由于直流测速发电机结构上需要电刷和换向器， 使输出特性不稳而影响电机精度， 线性度也差， 所以在计算解答装置中， 交流测速发电机获得更多的应用。 采用交流测速发电机的阻尼伺服系统如图8 - 2所示。 这里， 交流测速发电机被用作阻尼元件以提高系统的稳定度和精确度， 其作用原理与直流测速发电机相同(参见2 - 6节)。 用作阻尼元件的交流测速发电机， 要求其输出斜率大， 这样阻尼作用就大， 而对线性度等精度指标的要求是次要的。 ;8.2 交流异步测速发电机结构和工作原理; 杯形转子异步测速发电机的结构与杯形转子交流伺服电动机一样， 它的转子也是一个薄壁非磁性杯， 通常用高电阻率的硅锰青铜或锡锌青铜制成。 定子上嵌有空间互差90°电角度的两相绕组， 其中一个绕组W1为励磁绕组， 另一个绕组W2为输出绕组。 在机座号较小的电机中， 一般把两相绕组都放在内定子上； 机座号较大的电机中， 常把励磁绕组放在外定子上， 把输出绕组放在内定子上。 这样， 如果在励磁绕组两端加上恒定的励磁电压U1， 当电机转动时， 就可以从输出绕组两端得到一个其值与转速n成正比的输出电压U2， 如图8 - 3所示。 ; 交流异步测速发电机的工作原理可由图8 - 4来说明， 图中W1为励磁绕组， W2为输出绕组， 它们在空间互差90°电角度。 转子是一个非磁空心杯。 在上一章已经说明， 这杯子可看成是一个鼠笼条???目非常之多的鼠笼转子。 ;图8 - 3 交流异步测速发电机的示意图 ;图 8 - 4 交流异步测速发电机的工作原理; 当转子不动， 即n=0时， 若在励磁绕组中加上频率为f1的励磁电压U1， 则在励磁绕组中就会有电流通过， 并在内外定子间的气隙中产生频率与电源频率f1相同的脉振磁场。 脉振磁场的轴线与励磁绕组W1的轴线一致， 它所产生的脉振磁通Φ10与励磁绕组和转子杯导体相匝链并随时间进行交变。 这时励磁绕组W1与转子杯之间的情况如同变压器原边与副边之间的情况完全一样。 ; 假如忽略励磁绕组W1的电阻R1及漏抗X1， 则可由变压器的电压平衡方程式看出， 电源电压U1与励磁绕组中的感应电势E1相平衡， 电源电压的值近似地等于感应电势的值， 即 U1≈E1 (8 - 2) 由于感应电势E1∝Φ10， 故 Φ10∝U1 (8 - 3) 所以当电源电压一定时， 磁通Φ10也保持不变。 ; 图8 - 4中画出了某一瞬间磁通Φ10的极性。 由于励磁绕组与输出绕组相互垂直， 因此磁通Φ10与输出绕组W2的轴线也互相垂直。 这样， 磁通Φ10就不会在输出绕组W2中感应出电势， 所以转速n=0时， 输出绕组W2也就没有电压输出。 ;图 8 - 5 气隙磁通密度的分布 ?; 当转子以转速n转动时， 若仍忽略R1及X1， 则沿着励磁绕组轴线脉振的磁通不变， 仍为Φ10。 由于转子的转动， 转子杯导体就要切割磁通Φ10而产生切割电势ER2(或称旋转电势)， 同时也就产生电流IR2。 假设励磁绕组中通入的是直流电， 那末这时它所产生的磁场是恒定不变的， 气隙磁通密度Bδ近似地可看作为正弦分布， 如图8 - 5所示。这相当于直流电机的情况， 根据直流电机中所述， 每个极下转子导条切割电势的平均值可表示为 E R2=Bplv 式中， Bp为磁通密度的平均值， 如图8 - 5所示。 ; 由于每极磁通Φ1