测速发电机--电子课件新.ppt

测速发电机 本章教学目标与要求 了解直流测速发电机电枢绕组的电势及电压平衡方程式； 掌握直流测速发电机的输出特性； 掌握产生误差的原因及减小的方法 了解交流异步测速发电机的结构、原理； 掌握交流异步测速发电机的特性及主要技术指标。 引言 测速发电机(Tachogenerator) 是自控系统的常用元件,它可以把转速信号转换成电压信号输出，输出电压与输入的转速成正比关系，用于测量旋转体的转速，亦可作为速度讯号的传送器。在自动控制系统和计算装置中一般作为测速元件、校正元件、解算元件和角加速度信号元件等。 测速发电机按输出信号的形式，可分为交流测速发电机和直流测速发电机两大类。 1、直流测速发电机 按励磁方式可分为 （1）电磁式直流测速发电机 （2）永磁式直流测速发电机 （1）电磁式直流测速发电机 表示符号如图2.2（a）所示。定子常为二极，励磁绕组由外部直流电源供电，通电时产生磁场。 （2）永磁式直流测速发电机 表示符号如图2.2（b）所示。定子磁极是由永久磁钢做成。由于没有励磁绕组，所以可省去励磁电源。具有结构简单，使用方便等特点，近年来发展较快。其缺点是永磁材料的价格较贵，受机械振动易发生程度不同的退磁。为防止永磁式直流测速发电机的特性变坏，必须选用矫顽力较高的永磁材料。 2、交流测速发电机 交流测速发电机与直流测速发电机一样，是一种测量转换或传递转换信号的元件。 交流测速发电机包括同步和异步两种。 1)异步测速发电机 根据转子类型： 空心杯转子异步测速发电机 笼式转子异步测速发电机 2）永磁同步测速发电机：以永久磁铁作为转子的交流发电机。输出电压和频率随转速同时变化，又不能判别旋转方向,使用不便，在自动控制系统中用得很少,主要供转速的直接测量用。 空心杯转子异步测速发电机：由内定子、外定子及在它们之间的气隙中转动的杯形转子所组成。励磁绕组、输出绕组嵌在定子上,彼此在空间相差90°电角度。杯形转子是由非磁性材料制成。其输出绕组中感应电动势大小正比于杯形转子的转速，输出频率和励磁电压频率相同，与转速无关。反转时输出电压相位也相反。杯形转子是传递信号的关键，其质量好坏对性能起很大作用。由于它的技术性能比其他类型交流测速发电机(空心杯电机)优越，结构不很复杂，同时噪声低，无干扰且体积小，是目前应用最为广泛的一种交流测速发电机。 笼式转子异步测速发电机：与交流伺服电动机相似，因输出的线性度较差，仅用于要求不高的场合。 自控系统一般要求测速发电机要有精确度高、灵敏度高、可靠性好等特点。具体为： （1）输出电压与转速的线性关系； （2）温度变化对输出特性的影响要小； （3）输出电压的斜率特性要好，即转速变化所引起的输出电压的变化要灵敏； （4）剩余电压（转速为零时的输出电压）要小； （5）输出电压的极性和相位能够反映被测对象的转向； （6）摩擦转矩和惯性要小。 在实际应用中，对测速发电机的要求因自控系统特点的不同而各有侧重。 2.1直流测速发电机 2.1.1 直流测速发电机的输出特性 (output characteristic) 测速发电机输出电压和转速的关系，即U = f (n)称为输出特性。 根据直流电机理论，在磁极磁通量 为常数时，电枢感应电动势 负载时，如图2.5 所示。因为电枢电流I a ≠ 0，对应直流测速发电机的输出电压 U a = E a ? I a R a ? ΔU b （2-2） 式中： ΔU b为电刷接触压降； R a为电枢回路电阻。 在理想情况下，不考虑其电刷和换向器之间的接触电阻，即ΔU b = 0，则直流测速发电机在负载时的输出电压为 U a = E a ? I a R a （2-3） 此式称为直流发电机电压平衡方程式 。 其中R a为电枢回路的总电阻，它包括电枢绕组的电阻、电刷和换向器之间的接触电阻；I a为电枢总电流。 在带有负载后，由于电阻R a上有电压降，测速发电机的输出电压比空载时要小。 负载时电枢电流为 R L 为测速发电机的负载电阻。 代入式（2—3）得到 化简为 用