控制电机第四章 交流异步测速发电机

交流测速发电机的工作原理与应用摘要：摘要：本文阐述了交流测速发电机的工作原理，并对其误差产生的原因进行了深入的分析，同时提出了减少误差的解决方法，说明了交流测速发电机的实用性。

关键词：关键词：交流测速发电机工作原理误差解决方法测速发电机是一种测量转速的微型发电机，它把输入的机械转速变换为电压信号输出，并要求输出的电压信号与转速成正比。

自动控制系统对测速发电机的要求主要有以下几个方面：线性度要好，最好在全程范围内输出电压与转速之间成正比关系;测速发电机的转动惯量要小，以保证测速的快速性;测速发电机的灵敏度要高，较小的转速变化也能引起输出电压有明显的变化。

此外，还要求它对无线电通信干扰小、噪声小、结构简单、工作可靠、体积小和质量轻等。

测速发电机分直流测速发电机和交流测速发电机两大类。

交流测速发电机分为同步测速发电机和异步测速发电机。

同步测速发电机的输出频率和电压幅值均随转速的变化而变化，因此一般用做指示式转速计，很少用于控制系统中的转速测量;异步测速发电机的输出电压频率与励磁电压频率相同而与转速无关，其输出电压与转速成正比，因此在控制系统中得到广泛的应用。

1交流异步测速发电机的结构交流测速发电机的转子结构型式有空心杯型和笼型的。

笼型转子测速发电机输出斜率大但特性差、误差大、转子惯量大，一般只用在精度要求不高的系统中。

空心杯型转子测速发电机其杯型转子在转动过程中，内外定子间隙不发生变化，磁阻不变，因而气隙中磁通密度分布不受转子转动的影响，输出电压波形比较好，没有齿谐波而引起的畸变，精度较高，转子的惯量也较小，有利于系统的动态品质，是目前应用最广泛的一种交流测速发电机。

空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上互差90°电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组。

若机座号较小时，空间相差90°电角度的两相绕组全部嵌放在内定子铁心槽内，其中一相为励磁绕组，另一相为输出绕组。

若机座号较大时，常把励磁绕组嵌放在外定子上，而把输出绕组嵌放在内定子上，以便调节内、外定子间的相对位置，使剩余电压最小。

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。

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。