欢迎来到；北京高压环保发电机租赁公司！客服热线：13661091258
测速发电机的工作原理
测速发电机在自动控制系统中作检测元件,可以将电动机轴上的机械转速转换为电压信号输出.输出电压的大小反映机械转速的高低,输出电压的极性反映电动机的旋转方向.测速发电机有交,直流两种形式.
自动控制系统要求测速发电机的输出电压必须精确,迅速地与转速成正比.
8.2.1 交流测速发电机租赁时一般不用
1.基本结构
异步测速发电机是自动控制系统中应用较多的一种交流测速发电机,它的结构与交流伺服电动机相似,如图8.4所示.它主要由定子,转子组成,根据转子结构的不同分为笼式转子和空心杯转子两种.空心杯转子的应用较多,它由电阻率较大,温度系数较小的非磁性材料制成,以使测速发电机的输出特性线性度好,精度高.杯壁通常只有0.2mm～0.3mm的厚度,转子较轻以使测速发电机的转动惯性较小.
1—空心杯转子;2—外定子; 3—内定子;
4—励磁绕组;5—输出绕组
图8.4 空心杯转子测速发电机结构
空心杯转子异步测速发电机的定子分为内,外定子.内定子上嵌有输出绕组,外定子上嵌有励磁绕组并使两绕组在空间位置上有相差90°电角度.内外定子的相对位置是可以调节的,可通过转动内定子的位置来调节剩余电压,使剩余电压为最小值.
1—空心杯转子;2—外定子;3—内定子;
4—励磁绕组;5—输出绕组
图8.4 空心杯转子测速发电机结构
2.基本工作原理
异步测速发电机的工作原理可以由图8.5来说明.图中N1是励磁绕组,N2是输出绕组.由于转子电阻较大,为分析方便起见,忽略转子漏抗的影响,认为感应电流与感应电动势同相位.
给励磁绕组N1加频率f恒定,电压Uf恒定的单相交流电,测速发电机的气隙中便会生成一个频率为f,方向为励磁绕组N1轴线方向(即d轴方向)的脉振磁动势及相应的脉振磁通,分别称为励磁磁动势及励磁磁通.
图8.5 异步测速发电机的原理图
当转子不动时,励磁磁通在转子绕组(空心杯转子实际上是无穷多导条构成的闭合绕组)中感应出变压器电动势,变压器电动势在转子绕组中产生电流,转子电流由d轴的一边流入而在另一边流出,转子电流所生成的磁动势及相应的磁通也是脉振的且沿d轴方向脉振,分别称为转子直轴磁动势及转子直轴磁通.
励磁磁动势与转子直轴磁动势都是沿d轴方向脉振的,两个磁动势合成而产生的磁通也是沿d轴方向脉振的,称之为直轴磁通 .由于直轴磁通 与输出绕组N2不交链,所以输出绕组没有感应电动势,其输出电压U2=0.
转子旋转时,转子绕组切割直轴磁通 产生切割电动势Eq.由于直轴磁通 是脉振的,因此切割电动势Eq也是交变的,其频率也就是直轴磁通的频率f,切割电动势 在转子绕组中产生频率相同的交变电流Iq,电流Iq由q轴的一侧流入而在另一侧流出,电流Iq形成的磁动势及相应的磁通是沿q轴方向以频率 脉振的,分别称为交轴磁动势Fq及交轴磁通 .交轴磁通与输出绕组N2交链,在输出绕组中感应出频率为f的交变电势E2.
以频率f交变的切割电动势与其转子绕组所切割的直轴磁通 ,切割速度n及由电机本身结构决定的电动势常数Ce有关,它的有效值为
(8-1)
以频率f交变的输出绕组感应电势,与输出绕组交链的交轴磁通 及输出绕组的匝数N2有关,它的有效值E2为
(8-2)
由此看出,当励磁电压Uf及频率f恒定时有
(8-3)
即E2与n成正比关系.可见,异步测速发电机可以将其转速值一一对应地转换成输出电压值.输出电压U2与转速的关系曲线 称为输出特性,如图9.6所示.实际上,由于存在漏阻抗,负载变化等问题,直轴磁通 是变化的,输出电压与转速不是严格的正比关系,输出特性呈现非线性,如图8.6中曲线1所示.
图8.6 异步测速发电机的输出特性
8.2.2 直流测速发电机
1.基本结构
直流测速发电机在结构上与普通小微型直流发电机相同,通常是两极电机,分为他励式和永磁式两种.
他励式测速发电机的磁极由铁心和励磁绕组构成,在励磁绕组中通入直流电流便可以建立极性恒定的磁场.它的励磁绕组电阻会因电机工作温度的变化而变化,使励磁电流及其生成的磁通随之变化,产生线性误差.
永磁式测速发电机的磁极由永久磁铁构成,不需励磁电源.磁极的热稳定性较好,磁通随电机工作温度的变化而变化的程度很小,但易受机械振动的影响而引发不同程度的退磁.
2.基本工作原理
直流测速发电机的工作原理可由图8.7来说明.当励磁电压Uf恒定且主磁通 不变时,测速发电机的电枢与被测机械连轴而随之以转速n旋转,电枢导体切割主磁通 而在其中生成感应电动势E.电动势E的极性决定于测速发电机的转向,电动势E的大小与转速成正比,即
测速发电机空载时,其输出电压U为
图8.7 直流测速发电机原理图
测速发电机负载时,电枢绕组中因流过电枢电流I而在电枢绕组电阻ra上产生电压降I?ra,如果忽略电枢反应,工作温度对主磁通 的影响,忽略电刷与换向器之间的接触压降,则有
(8-4)
得
(8-5)
由上式可见,只要主磁通 ,接触电压降,电枢电阻ra,负载电阻RL为常数,则输出电压U与电机的转速n成线性关系.输出电压U随电机转速n变化而变化的关系曲 线 ,称为输出特性,如图9.8所示.负载电阻RL的值越大时, 的 斜率越大,测速发电机的灵敏度越高.
1—RL较小;2—RL较大
图8.8 直流测速发电机的输出特性
