第六章交流异步测速发电机

国家开放大学《电机拖动应用技术》章节练一练参考答案第一章1.直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中A.电枢绕组B.励磁绕组C.电枢绕组和励磁绕组2.直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（）A.助磁B.不去磁也不助磁C.去磁3.如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U0升高（）A.20%B.大于20%C.小于20%4.并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组（）。

A.分别独立连接电源B.串联相接C.并联相接D.一部分串接一部分并联相接5.直流电动机是把直流电能换成（）输出。

A.机械能B.电场力C.直流电压D.直流电流6.一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。

（×）7.一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。

（√）8.直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。

（×）9.直流电机单叠组元件两端应联接在相邻的两个换向片上。

（√）10.直流电机中一个磁极下所有导体电流向必须一致。

（√）11.换向器与电刷的作用是什么？参考答案：直流电机内部元件流的是交流；所以直流电动机电刷把外部供给的直流电引到换向器上，通过换向器上换向片的旋转，转换到元件上的为交流电；直流发电机内部发的是交流电，引到换向器的换向片上，旋转的换向器通过电刷把内部的交流转换外部的直流电。

12.直流电机有几中励磁方式，各自有什么的特点？参考答案：直流电机励磁方式：他励、并励、串励、复励；他励电机的励磁绕组与电枢绕组电源各自独立。

并励电机的励磁绕组并接在电枢绕组两端，共用一个电源；串励电机的励磁绕组串接在电枢绕组中，共用一个电源；复励电机有两套励磁绕组一个并接在电枢绕组中，一个串接在电枢绕组中，共用一个电源，按二者产生的磁场是增加还是减少，分为积复励和差复励。

第二章1.在直流电动机中机械特性最硬的一般为____。

交流测速发电机交流测速发电机是输出交流电压信号的测速发电机，可分为同步测速发电机和异步测速发电机两大类。

应用最广泛的是杯形转子异步测速发电机。

杯形转子异步洳速发电机的结构如图12.21所示，其中定子由内外定子形成磁路，而转子则是处于内外定子形成的气隙中的一个非磁性的空心杯。

为了减小气隙，杯壁做得很薄，同时带来了转动惯量小的优点。

在定子上安装了互相正交（相差90°电角度）的两个绕组，其中一个用作励磁绕组，其励磁电压为一稳压稳频的交流电压甜，，在其轴线方向上产生脉动的气隙磁通φ1，其频率与励磁电压的频率相同，均为f。

另一绕组用作输出绕组，其输出电压“。

即是测速发电机的输出电压。

杯形转子可以被想象为是与鼠笼式转子一样的短路绕组。

当转子不动时，φ1在转子中感应出变压器电势并产生电流，但复合磁场仍然是φ1方向。

而输出绕组由于与φ1正交，不会感应出电压，输出电压U2的幅值为零。

当转子旋转时就要切割φ1，从而在转子中产生电势并产生电流，这个电势和电流均与转速n成正比。

按照右手定则，杯形转子中的电流方向如图12.21中所示，并产生一个与毋，正交的磁场函z。

注意到虽然从转子上看，转子中的交流电势和电流的频率取决于转速，但是从定子上看，它们所产生的磁通空。

的频率仍然是f，其幅值也应该与转速成正比。

同时还注意到φ2由于与垂，正交，那么恰好与输出绕组的轴线一致，因此在输出绕组中将感应出电压U2，其频率为f，其幅值与转速n成正比。

总之，交流测速发电机的输出是一个其频率与转速无关且等于励磁电压频率，幅值与转速成线性关系的交流电压。

交流测速发电机在制作时要努力保证两个绕组的正交性，否则就会出现所谓剩余电压，即转速为零时输出不为零。

在使用时要注意保障励磁电压的稳压和稳频，否则不能保证测量的精度。

交流测速发电机的基本结构
交流测速发电机可分为同步测速发电机和异步测速发电机两类。

异步测速发电机可以分为空心杯转子异步测速发电机和笼式转子异步测速发电机两种。

同步测速发电机是以永久磁铁作为转子的交流发电机。

由于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。

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。

在自动控制系统中，目前应用的交流测速发电机主要是空心杯转子异步测速发电机，其结构与空心杯转子交流伺服电动机相似，主要由内定子、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°。

杯形转子是由非磁性材料制成。

当转子不转时，励磁后由杯形转子电流产生的磁场与输出绕组轴线垂直，输出绕组不感应电动势;当转子转动时，由杯形转子产生的磁场与输出绕组轴线重合，在输出绕组中感应的电动势大小正比于杯形转子的转速，而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。

交流测速发电机工作原理一、引言交流测速发电机是一种利用机械能转换成电能的设备，其工作原理基于电磁感应定律。

本文将详细介绍交流测速发电机的工作原理，包括电磁感应定律的应用、发电机的结构和工作过程。

二、电磁感应定律的应用电磁感应定律是物理学中的一个基本原理，它描述了磁场的变化会在闭合回路中产生电流。

交流测速发电机利用了这一原理通过转动磁场来产生电流。

三、发电机的结构交流测速发电机通常由磁极、绕组、转子和电刷等部分组成。

1. 磁极：磁极是发电机中产生磁场的部分，通常由永磁体或电磁铁制成。

磁极的数量和排列方式会影响发电机的输出电压和频率。

2. 绕组：绕组是由导线制成的线圈，通常包裹在铁芯上。

当磁极转动时，磁通线会穿过绕组，导致电流产生。

3. 转子：转子是连接磁极的部分，它通过机械能输入使磁极旋转。

转子通常由轴和磁极组成。

4. 电刷：电刷用于将转子上产生的电流引导到外部电路中。

电刷通常由碳材料制成，具有良好的导电性能和耐磨性。

四、发电机的工作过程交流测速发电机的工作过程可以分为两个阶段：感应阶段和电流输出阶段。

1. 感应阶段：当转子带动磁极旋转时，磁通线会穿过绕组，根据电磁感应定律，在绕组中产生感应电动势。

这个过程中，感应电动势的大小和方向会随着磁极的转动而变化。

2. 电流输出阶段：在感应阶段产生的感应电动势会驱动电流在绕组中流动。

通过连接外部电路，电流可以输出供应给其他设备使用。

五、总结交流测速发电机是一种利用电磁感应定律将机械能转换成电能的设备。

通过转动磁场产生的感应电动势，交流测速发电机能够输出电流供应给其他设备使用。

本文介绍了交流测速发电机的工作原理，包括电磁感应定律的应用、发电机的结构和工作过程。

通过了解交流测速发电机的工作原理，我们可以更好地理解其在实际应用中的作用和优势。

测速发电机输出电动势与转速成比例的微特电机。

测速发电机的绕组和磁路经精确设计，其输出电动势E和转速n成线性关系，即E=nK,K是常数。

改变旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。

在被测机构与测速发电机同轴联接时，只要检测出输出电动势，就能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。

简介（tachogenerator ）为保证电机性能可靠，测速发电机的输出电动势具有斜率高、特性成线性、无信号区小或剩余电压小、正转和反转时输出电压不对称度小、对温度敏感低等特点。

此外，直流测速发电机要求在一定转速下输出电压交流分量小，无线电干扰小；交流测速发电机要求在工作转速变化范围内输出电压相位变化小。

测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。

在自动控制系统中作为检测速度的元件，以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度；在解算装置中可作为微分、积分元件，也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。

测速发电机分为直流和交流两种。

一、直流测速发电机1.直流测速发电机原理直流发电机的工作是基于电磁感应定律，即：运动导体切割磁力线，在导体中产生切割电势；或者说匝链线圈的磁通发生变化，在线圈中发生感应电势。

2.直流测速发电机分类按照励磁方式划分，直流测速发电机有两种型式。

有永磁式和电磁式两种。

其结构与直流发电机相近。

A.永磁式采用高性能永久磁钢励磁，受温度变化的影响较小,输出变化小，斜率高,线性误差小。

这种电机在80年代因新型永磁材料的出现而发展较快。

B.电磁式采用他励式，不仅复杂且因励磁受电源、环境等因素的影响，输出电压变化较大，用得不多。

用永磁材料制成的直流测速发电机还分有限转角测速发电机和直线测速发电机。

它们分别用于测量旋转或直线运动速度，其性能要求与直流测速发电机相近，但结构有些差别。

1. 永磁式直流测速发电机永磁式直流测速发电机的定子磁极由永久磁钢做成，没有励磁绕组，结构组成定子：永久磁钢做成励磁磁极，外壳、碳刷支架、碳刷、接线盒、轴承。

异步测速发电机的工作原理
异步测速发电机的工作原理可以由图说明。

图中N1是励磁绕组，接单相沟通电源；N2是输出绕组，接入测量仪器作为负载。

转子是杯形结构，可看成一个导条数目特别多的鼠笼转子。

由于转子电阻较大，为分析便利起见，忽视转子漏抗的影响，认为感应电流与感应电动势同相位。

给励磁绕组N1加频率f1恒定，电压U1恒定的单相沟通电，转子以转速n旋转时，测速发电机的气隙中便会生成一个频率为f1、方向为励磁绕组N1轴线方向的脉动磁通φ1，φ1正比于U1：U1=4.44f1N1 φ1。

此外，杯形转子在旋转时切割φ1，而在转子中感应出电动势Er 机相应的转子电流Ir，Er和Ir与磁通φ1及转速n成正比，即：Ir∝ Er∝ φ1n。

转子电流Ir也要产生磁通，两者也成正比，即φr ∝ Ir。

图1 沟通异步测速发电机原理
磁通φr与输出绕组的轴线全都，因而在其中感应出电动势，两端就有一个输出电压U2。

U2正比于φr，即U2 ∝ φr。

依据上述关系就可得出，U2 ∝ φ1 ∝ U1n
上式表明，当励磁绕组加上电源电压U1，测速发电机以转速n转动时，它的输出绕组中就产生输出电压U2，U2的大小与转速成正比。

测量出U2的大小就可以得到转速n。

1。