4.2 测速发电机（课件）-高一《电机与电气控制技术》同步精品课堂（人邮版·第2版)

《电机与电气控制技术》（第2版）中国工业出版社及人民邮电出版社 同步精品课程——中职专业课 第4章 常用特种电机 4.2 测速发电机 知识目标 1.理解测速发电机的基本原理和工作方式。 2.掌握测速发电机的结构和关键部件，如转子、定子、端环等。 3.了解测速发电机与传统发电机的区别，包括工作原理、应用领域等方面。 能力目标 1. 能够解释测速发电机的工作原理，包括机械能转换为电能的过程以及电磁感应的作用。 2.能够识别和描述测速发电机的结构，包括转子和定子的组成，以及它们之间的相互作用。 情感目标 1.培养对测速发电机的兴趣和好奇心，激发学习的主动性和探索的精神。 2.培养对新技术和新能源领域的兴趣和热爱，以及对相关领域的研究和创新的愿望。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是测速发电机的实物图 新知学习 02 四、测速发电机 1. 直流测速发电机 直流测速发电机是一种微型直流发电机，其定子和转子结构与直流发电机基本相同，按励磁方式可分为他励式和永磁式两种，其中以永磁式直流测速发电机应用最为广泛。 直流测速发电机的工作原理如图4.9所示。在恒定磁场φ₀中，当被测机械拖动发电机以转速 n旋转时，测速发电机的空载感应电动势为 新知学习 02 可见空载运行时，直流测速发电机空载电动势的大小与转速成正比， 极性与电枢绕组的旋转方向有关。改变电枢绕组的旋转方向，电枢电动势的极性相应改变。 若接入负载电阻RL,则负载电流会引起电枢电阻压降和电刷与换向器之间的接触压降。如不考虑电枢反应对磁场的影响，则输出电压：U=Eₐ-- IRₐ,其中Iₐ=U/RL,所以 （4.3） 四、测速发电机 新知学习 02 由式(4.3)可知，直流测速发电机负载时的输出电压 U与转速n仍成正比。只是测速发电机输出特性的斜率随负载电阻RL的减小而降低，如图4.10所示。 测速发电机空载时，相当于RL= ∞ ,电枢电流Iₐ=0,此时输出电压U=Eₐ,当负载电阻RL逐渐减小时，电枢电流 IA逐渐增大，如果转速n恒定，输出电压 U下降越多，特别在高速时，当RL减小时，线性误差将增加。输出特性如图4.10 中虚线所示。为此，所使用的RL应尽可能取大些。 四、测速发电机 切削运动分析： 新知学习 02 为改善输出特性，就必须削弱电枢反应的去磁影响，尽量使测速发电机的气隙磁通保持不变，常用的措施有以下几点： ① 对电磁式直流测速发电机，可以在定子磁极上安装补偿绕组。 ② 在设计时，应选取较小的线负荷，并适当加大发电机的气隙。 ③ 在使用时，负载电阻的值RL不应小于规定值。 因此，直流测速发电机的技术数据中给出了“最小负载电阻”和“最高转速”，以确保控制系统的精度。 四、测速发电机 切削运动分析： 新知学习 02 三相异步电动机的工作原理 2.交流测速发电机 交流测速发电机有空心杯转子异步测速发电机、笼型转子异步测速发电机和同步测速发电机3种类型。为了提高系统的快速性和灵敏度，减小转动惯量，空心杯转子异步测速发电机的应用最为广泛。 1.空心杯转子异步测速发电机 (1）结构原理。空心杯转子测速发电机主要由内定子、外定子及在它们之间的气隙中转。动的空心杯转子所组成空心杯转子测速发电机的结构原理如图4.11所示。励磁绕组、输出绕组嵌在定子上，定子 N₁为励磁绕组，N₂为正交的输出绕组，在空间上彼此相差90°电角度。空心杯转子由电阻率较大的非磁性材料磷青铜制成，杯内装有硅钢片制成的铁心，为内铁心，用来减小磁路的磁阻。转子为非磁空心杯，杯壁可看成无数条鼠笼导条紧靠在一起排列而成。 四、测速发电机 切削运动分析： 新知学习 02 四、测速发电机 切削运动分析： 新知学习 02 测速发电机的励磁绕组接到稳定的交流电源上，励磁电压为U₁,流过的电流为I₁,在励磁绕组的轴线方向产生的交变脉动磁通为φ₁，由U₁≈4.44f₁N₁Φ₁可知，φ₁正比于电源电压U₁。 转子静止时，励磁后由空心杯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；当转子旋转时，由空心杯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空心杯转子的转速，而频率和励磁电压频率相同，与转速无关。反转时输出电压