交流测速发电机的工作原理与应用.doc

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。2空心杯型交流测速发电机工作原理空心杯形转子可以看成是一个笼条数目非常之多的笼型转子。若在励磁绕组中加上交流励磁电压，则在励磁绕组中就会有电流通过，并在内外定子间的气隙中产生与电源频率相同的脉振磁场。当测速发电机的转子以一定速度旋转时，输出绕组中的电动势的频率与励磁电源频率相同，其有效值与转速大小成正比。根据输出绕组的电动势平衡方程式，在理想状况下，异步测速发电机的输出电压与转速 成正比，输出特性为直线;输出电压的频率与励磁电源频率相同，与转速 的大小无关，使负载阻抗不随转速的变化而变化，这一优点使它被广泛应用于控制系统。图1空心杯转子异步测速发电机原理图3异步测速发电机的误差3.1非线性误差只有严格保持直轴磁通不变的前提下，交流异步测速发电机的输出电压才与转子转速成正比，但在实际中直轴磁通是变化的，原因主要有两个方面：一方面转子旋转时产生的脉振磁场;另一方面，杯型转子的漏抗是存在的，它产生的是直轴磁势，这两个方面的原因引起直轴磁通变化的结果是使测速发电机产生线性误差。为了减小转子漏抗造成的线性误差，异步测速发电机都采用非磁性空心杯转子，常用电阻率大的磷青铜制成，以增大转子电阻，从而可以忽略转子漏抗，与此同时使杯型转子转动时切割交轴磁通而产生的直轴磁势明显减弱。另外，提高励磁电源频率，也就是提高电机的同步转速，也可提高线性度，减小线性误差。3.2剩余电压当转子静止时，交流测速发电机的输出电压应当为零，但实际上还会有一个很小的电压输出，此电压称为剩余电压。剩余电压虽然不大，但却使控制系统的准确度大为降低，影响系统的正常运行，甚至会产生误动作。产生剩余电压的原因很多，最主要的原因是制造工艺不佳所致，如定子两相绕组并不完全垂直，从而使两输出绕组与励磁绕组之间存在耦合作用，气隙不均，磁路不对称，空心杯转子的壁厚不均以及制造杯型转子的材料不均等等都会造成剩余误差。要减小剩余误差，根本方法无疑是提高制造和加工的精度;也可采用一些措施进行补偿，阻容电桥补偿法是常用的补偿方法且效果良好。3.3相位误差在自动控制系统中不仅要求异步测速发电机输出电压与转速成正比，而且还要求输出电压与励磁电压同相位。输出电压与励磁电压的相位误差是由励磁绕组的漏抗、杯型转子的漏抗产生的，可在励磁回路中串电容进行补偿。4交流测速发电机的应用交流测速发电机的作用是将机械速度转换为电气信号，常用作测速元件、校正元件、解算元件，与伺服电机