第8章 交流异步测速发电机new.pptVIP

第8章 交流异步测速发电机 8.1 概述 8.2 交流异步测速发电机结构和工作原理 8.3 异步测速发电机的特性和主要技术指标 8.4 异步测速发电机的使用 8.5 交流伺服测速机组 8.1 概 述 交流异步测速发电机是一种测量转速或传感转速信号的元件，它可以将转速信号变为电压信号。 理想的测速发电机的输出电压U2与它的转速n成线性关系，如图1所示。 用途与工作原理与直流测速发电机相似。 其数学表达式为 U2=kn (8-1) 式中，k为比例系数。 在自动控制系统中的两种主要用途： 1、在计算解答装置中作为解算元件； 2、在伺服系统中作为阻尼元件。 作为解算元件时，为了精确对输入函数进行运算， 要求如下: 1、有很好的线性度(输出电压应与转速严格地成正比)， 2、由于温度变化而引起的变温误差要小，即转速为0时的剩余电压要低。 3、 对单位转速的输出电压(输出斜率)则要求不高。 交、直流测速发电机虽然都可用来作为解算元件， 但由于直流测速发电机结构上需要电刷和换向器，使输 出特性不稳而影响电机精度，线性度也差，所以在解算 装置中，交流测速发电机的应用更广。 阻尼伺服系统如图8-2所示。 交流测速发电机作为阻尼元件以提高系统的稳定度 和精确度，要求其输出斜率大；而对线性度等精度指标 的要求是次要的。 8.2 交流异步测速发电机结构和工作原理 交流异步测速发电机的结构与交流伺服电动机的结构是完全一样的。 转子结构两种：1、非磁性空心杯形，2、鼠笼式。 鼠笼转子异步测速发电机：输出斜率大，但特性差、 误差大、转动惯量大，一般用在精度要求不高的系统中。 非磁性空心杯转子异步测速发电机：精度较高，转动惯量较小，应用最广泛。 杯形转子异步测速发电机的结构与交流伺服电动机一样， 转子是薄壁非磁性杯，通常用高电阻率的硅锰青铜或锡锌青铜制成。结构如图8-3所示。 图中外定子与笼形转子电动机的定子完全一样，内定子由环形钢片叠成，通常内定子不放绕组，只是代替鼠笼转子的铁心，作为电机磁路的一部分。 细长的转子空心杯的杯壁极薄，一般在0.3mm左右。杯形转子套在内定子铁心外，并通过转轴可以在内、外定子之间的气隙中自由转动，而内、外定子是不动的。可看成是鼠笼条数目非常之多的鼠笼转子。 与鼠笼形转子相比较，非磁性杯形转子惯量小，轴承摩擦阻转矩小。 原因：由于它的转子没有齿和槽，所以定、转子间没有齿槽粘合现象，转矩不会随转子不同的位置而发生变化，恒速旋转时，转子一般不会有抖动现象，运转平稳。 但是由于内、外定子间气隙较大(杯壁厚度加上杯壁两边的气隙)，励磁电流较大，降低了电机的利用率。 定子上嵌有空间互差90°电角度的两相绕组，其中一个绕组W1为励磁绕组，另一个绕组W2为输出绕组。 在机座号较小的电机中，把两相绕组都放在内定子上；机座号较大的电机中，把励磁绕组放在外定子上，把输出绕组放在内定子上。 在励磁绕组两端加上恒定的励磁电压U1，当电机转动时，就可以从输出绕组两端得到与转速n成正比的输出电压U2，如图8-4所示。 当转向相反时，由于转子中的切割电势、电流及其产生的磁通的相位都与原来相反，因而输出电压U2的相位也相反。 由于磁通Φ2以频率f1在交变，因此输出电压U2也是交变的，其频率等于电源频率f1，与转速无关。 这是理想测速发电机。实际由于许多因素的存在，会使测速发电机产生各种误差。 8.3 异步测速发电机的特性和主要技术指标 8.3.1 输出特性和线性误差 测速发电机输出电压与转速间的关系U2= f(υ)称为输出特性(υ为相对转速，它是实际转速n与同步转速n1=60f /p之比，即v =n/n1)。 理想的测速发电机输出电压应正比于它的转速（输出特性应是线性的）， 即 U2=Kυ 式中， K为比例系数。 实际的输出电压与转速间并不是严格的线性关系， 而是非线性的，如图8 - 6中曲线2。