专题四十九 测速发电机（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题五十 测速发电机（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.能准确区分交流测速发电机与直流测速发电机的核心差异，包括输出信号类型（交流/直流）、结构特点。

2.能结合结构分析两类测速发电机的性能与维护特点。

3.能掌握直流测速发电机输出电压公式中各参数的含义，明确励磁磁通稳定对输出线性度的重要性。

4.能根据设备的实际需求，正确选择适配的测速发电机类型，并清晰说明选择依据。

二、知识点梳理

一、交流测速发电机

交流测速发电机分为同步和异步两类。

(1)同步测速发电机可再分为永磁式、感应子式和脉冲式三种。

①永磁式交流测速发电机 其实质上是一台单相永磁转子同步发电机,定子绕组感应的交变电动势大小和频率都随输人信号(转速)大小而变化,即

   f = pn/60    （8-1）    E = 4.44fNKΦm = 4.44p/60NKΦmn      （8-2）

式中p—电磁极对数；N—定子绕组每相匝数；K—定子基波绕组系数；Φm—电机每极基波磁通幅值； f—频率；n—转速。

②感应子式测速发电机

它是利用定子、转子齿槽位置相对变化而使输出绕组中的磁通发生变化,从而感应出电动势,这就是感应子测速发电机的原理。其结构图如图8-8所示,定子、转子铁心均由高硅钢片冲压成形再看压而成。

③脉冲式测速发电机

脉冲式测速发电机与感应子式测速发电机基本原理相同。它是以脉冲频率作为输出信号的。这种发电机因输出电压的频率与转子转速保持严格的正比关系,所以也属于同步电机类型。其特点是输出信号的频率相当高,即使在较低的转速下,也能输出较多的脉冲数。因此,以脉冲个数表示的速度分辨率就比较高,它适用于

速度较低的调节系统。

(2)异步测速发电机有笼型转子和杯形转子两种。

①异步测速发电机的结构

目前使用最广泛的一种是杯形转子异步测速发电机。杯形转子异步测速发电机的基本结构如图8-9所示。

其结构与杯形转子的交流异步伺服电动机相似。测速发电机的杯形转子也是用高电阻率(如磷青铜、硅锰青铜或锡锌青铜)材料制成的。杯的壁厚为 0.2~0.3mm。杯形转子可在内外两定子间旋转。定子用导磁材料做成,定子上嵌有在空间相差90°电角度的两组绕组。一组为励磁绕组,另一组为输出绕组。

对机座外壳直径小于28mm的电机,两绕组均放在内定子上。外定子是一个无槽的铁心对机座的外壳等于或大于36mm的电机,常把励磁绕组放在外定子上,把输出绕组放在内定子上。在内定子上装有转动调节装置,可调节内、外定子的相对位置,以使剩余电压为最小。目前，我国生产的这种测速发电机型号为CK,还有S-C系列交流伺服-交流测速发动机组。

②工作原理

图8-10所示为杯形转子异步测速发电机工作原理图。

其感应电动势的大小为     

            E = CeΦNn          （8-4）

式中  Ce —— 电机常数;

ΦN —— 转子电流产生磁通的幅值;

n —— 转子的转速。

二、直流测速发电机

1.分类和结构

直流测速发电机是一种微型直流发电机。它的定子、转子结构和直流伺服电动机基本相同若按定子磁极的励磁方式来分,直流测速发电机分为两种,一种是他励式,一种是永磁式。若以电枢不同结构形式来分,又可分为有槽式电枢和无槽式电枢,空心杯电枢和圆盘式印制绕组电枢等。近年来,因自动控制系统的需要又出

现了永磁式直线测速发电机。他励式需要一个恒定电源,比较少用,多采用永磁式。永磁式的定子用永久磁钢制成,一般为凸极式。常用的为有槽式电枢结构。目前,我国的电磁式直流测速发电机,产品型号为ECF;永磁式直流测速发电机,产品型号为 CY。

2.工作原理

直流测速发电机的工作原理与一般直流发电机相同,转子上有电枢绕组和换向器,用电刷与测量仪表相连。转子被所要测量的机械拖动。电枢中产生电动势的大小与转速成正比,从电动势的大小就可知转速。

如图8-12所示,电枢绕组在恒定磁场中旋转,产生感应电动势。由两电刷引出的电枢感应电动势为 

                  Ea = CeΦn                （8-5）

3.直流测速发电机的运行特性

直流测速发电机输出特性如图8-13中虚线所示,实际上直流测速发电机的输出电压与转速之间并不是保持严格的正比关系。

产生这种非线性误差原因有三:

(1)电枢反应

直流测速发电机的电枢与普通直流发电机一样;当其有负载时,具有电枢反应的去磁作用。电机的气隙磁通不再是常数,它将随负载的大小(电枢电流1的大小)而改变。实际上气隙合成磁通是减少的,因而使输出电压呈下降趋势。

为了改善输出特性,必须减少或削弱电枢反应的去磁作用,尽量使电机的气隙磁通保持不变。通常采取以下三条措施:第一,对电磁式直流测速发电机,在定子磁极上安装补偿绕组;第二,在设计时,选取较小的线负荷,并适当加大电机的气隙:第三,使用时,负载电阳不应小于规定值,使电枢电流不致过大。

(2)电刷接触压降

由于电刷接触电阻的非线性,当电机转速较低,电枢电流较小时,电刷接触电阻较大,这时,测速发电机的输出电压变小。只有当电机转速较高,电枢电流较大时,电刷接触压降才可以认为是常数。考虑电刷接触压降