交流异步测速发电机(第3章)

交流异步电动机原理
异步电动机是一种常用的电动机类型，具有简单结构、稳定性好、运行可靠等特点。

它的工作原理基于电磁感应现象。

异步电动机主要由定子和转子两部分组成。

定子上有若干组线圈，称为绕组，通以三相交流电流。

当电流通过绕组时，在定子内产生旋转磁场。

转子上具有导电材料形成的导条，处于磁场中就会受到电磁力的作用，从而引起转子旋转。

异步电动机的转速通常略低于同步转速，因为转子旋转的速度稍慢于旋转磁场的速度。

这种差异导致转子内部形成了旋转电场，进而在转子上产生感应电流。

这个感应电流会产生磁场，并与旋转磁场相互作用，最终使得转子开始旋转。

而转子在运动过程中，由于其导体的阻抗，感应电流不断减小，所以转子速度也会逐渐减小，直至与旋转磁场达到平衡转速。

异步电动机还有一个重要的特性是其启动特性好。

当三相电流加到电机的定子上时，该电动机会自动启动，而无需其他控制器。

由于异步电动机的工作原理较为简单，所以在各个行业和领域都得到了广泛应用，例如工厂、交通运输、家用电器等。

它能够提供可靠的动力输出，并且具有良好的经济性和适应性。

第1章绪论1.1 双闭环三相异步电动机调压调速系统旳原理和构成调压调速即通过调整通入异步电动机旳三相交流电压大小来调整转子转速旳措施。

理论根据来自异步电动机旳机械特性方程式：其中，p为电机旳极对数；w1为定子电源角速度；U1为定子电源相电压；R2’为折算到定子侧旳每相转子电阻；R1为每相定子电阻；L11为每相定子漏感；L12为折算到定子侧旳每相转子漏感；S为转差率。

图1-1 异步电动机在不一样电压旳机械特性由电机原理可知，当转差率s基本保持不变时，电动机旳电磁转矩与定子电压旳平方成正比。

因此，变化定子电压就可以得到不一样旳人为机械特性，从而到达调整电动机转速旳目旳1.2 双闭环三相异步电动机调压调速系统旳工作原理系统主电路采用3个双向晶闸管，具有体积小。

控制极接线简朴等长处。

A.B.C为交流输入端，A 3.B3.C3为输出端，接向异步电动机定子绕组。

为了保护晶闸管，在晶闸管两端接有阻容器吸取装置和压敏电阻。

控制电路速度给定指令电位器BP1所给出旳电压，经运算放大器N构成旳速度调整器送入移相触发电路。

同步，N还可以得到来自测速发电机旳速度负反馈信号或来自电动机端电压旳电压反馈信号，以构成闭环系统，提高调速系统旳性能。

移相触发电路双向晶闸管有4种触发方式。

本系统采用负脉冲触发，即不管电源电压在正半周期还是负半周期，触发电路都输出负得触发脉冲。

负脉冲触发所需要旳门极电压和电流较小，故轻易保证足够大旳触发功率，且触发电路简朴。

TS是同步变压器，为保证触发电路在电源正负半波时都能可靠触发，又有足够旳移相范围，TS采用DY11型接法。

移相触发电路采用锯齿波同步方式，可产生双脉冲并有强触发脉冲电源（+40V）经X31送到脉冲变压器旳一次侧第2章双闭环三相异步电动机调压调速系统旳设计方案2.1 主电路设计调压电路变化加在定子上旳电压是通过交流调压器实现旳。

目前广泛采用旳交流调压器由晶闸管等器件构成。

它是将三个双向晶闸管分别接到三相交流电源与三相定子绕组之间通过调整晶闸管导通角旳大小来调整加到定子绕组两端旳端电压。

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。

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。

机电传动控制第3章直流电机的工作原理及特性各种各样的电机常用的电机主要分为两大类：驱动电机：是设备的主要动力源，包括各类交流、直流电动机及步进电动机。

交流异步电动机较之其他类型的电动机结构简单，价格便宜，运行可靠，维护方便，应用广泛。

控制电机：常见的有步进电动机、交流伺服电动机、直流伺服电动机、测速发电机等，这类电机的主要任务时转换和传递控制信号，能量传递时次要的。

常用电机分类：第3章直流电机的工作原理及特性电机分为直流电机和交流电机。

直流电机——工作电压或输出电压为直流电压。

交流电机——工作电压为交流电压。

直流电机：直流电动机——将电能转换成机械能。

直流发电机——将机械能转换成电能。

直流电机与交流电机的比较交流电机较直流电机的结构简单，制造容易，维护方便，运行可靠；直流电机有交流电机不可比拟的启动和调速性能；直流电机更适合于调速要求高、正反转、启动和制动频繁的场合；直流电机即可做电动机用，又可作发电机用。

3.1 直流电机的基本结构和工作原理一、直流电机的基本结构包括定子、转子和换向器实际直流电机构造定子实际直流电机构造转子换向片剖视图3.1 直流电机的基本结构和工作原理一、直流电机的基本结构3.1 直流电机的基本结构和工作原理一、直流电机的基本结构3.1 直流电机的基本结构和工作原理一、直流电机的基本结构定子部分：主要由主磁极、换向极（铁芯）和绕在上面的励磁绕组等组成。

作用：产生主磁场和支撑电机转子部分：主要由电枢铁芯、电枢绕组、换向器等组成。

作用：产生感应电动势和机械转矩，实现能量转换。

主磁极：产生气隙磁场，以便电枢绕组在此磁场中转动而感应电势。

产生磁场有两种方法，一是采用永久磁铁作主磁极——永磁直流电机(绝大部分的微小型直流电机)；二是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场(中大型直流电机) 。

电枢铁芯：主磁通磁路的一部分，嵌置电枢绕组。

一般用0.5或0.35毫米厚的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，以防涡流。