[工学]03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 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 解算元件和阻尼元件。 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~ 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。 输出绕组 励磁绕组 交流测速发电机结构图 二、工作原理 上图中W1为励磁绕组，W2为输出绕组，它们在空间互差90o电角度。 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。 U1~ w1 U2~ w2 ?10 E2 I2 杯形转子 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。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所以电源电压一定时，磁通也保持不变。 U1~ w1 U2~ w2 ?10 E2 I2 杯形转子 E1 这样，磁通φ1m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。 定转子磁通位置都在励磁绕组的轴线上。由于励磁绕组与输出绕组相互垂直，因此合成磁通φm与输出绕组W2的轴线也互相垂直。 U1~ w1 U2~ w2 ?10 E2 I2 杯形转子 E1 当转子旋转时，转子导体切割磁场φ10 ，感应电势ER ，且 ER2 = Bplv， φ10=Bplτ v=πDn/60 ER2∝φ10n 忽略导条漏抗的影响时，其中电流为： IR2=ER2/RR 由于在励磁绕组中通入的是交流电，产生的是一个脉振磁场，故Bδ及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 。 U1~ w1 U2~ w2 ?10 ER2 IR2 杯形转子 n ?2 U1~ w1 U2~ w2 ?10 ER2 IR2 杯形转子 n ?2 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 上面所得是理想测速发电机的情况，实际的异步测速发电机的性能会产生各种误差。 φ2∝φ10 n 故 φ2（交变）在w2中感应电势，从而产生电压U2 U2 ∝φ2 U2∝ φ10 n U2∝U1 n 故 即 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 一台理想的测速发电机输出电压应正比于它的转速，即U2= Kv 。式中K为比例系数。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 。 1-线性输出特性 2-实际输出特性 输出特性和线性误差 为了便于衡量实际输出特性的线性度，一般把实际输出特性上对应于 （为最大相对速度）的一点与坐标原点的连线作为线性输出特性，直线与曲线之间的差异就是误差，这种误差通