交流測速發(fā)電機

交流測速電機分異步與同步測速電機兩種。

測速發(fā)電機異步測速發(fā)電機

異步測速發(fā)電機輸出交流電壓頻率與勵磁頻率相同，其幅值與轉子轉速成正比的交流測速發(fā)電機。異步測速發(fā)電機的結構和普通兩相籠型感應電動機相同， 定子上互差90°的兩相繞組中， 一相為勵磁繞組，接在50 Hz或400 Hz的交流電源上，另一相輸出轉速信號。當轉子堵轉時，定子勵磁繞組在轉子多相對稱繞組中只產生變壓器電動勢， 于是轉子磁通勢和定子磁通勢方向相反，起去磁作用，與這兩個磁通勢垂直的輸出繞組中不產生電動勢。當轉子轉動后，籠型繞組中除產生變壓器電動勢外還將產生切割電動勢。由切割電動勢產生的磁通勢具有交軸的性質， 它交鏈輸出繞組并在其中產生和轉速成正比的信號電壓。信號電壓的頻率和電源電壓的相同， 信號電壓對電源電壓的相位差隨旋轉方向改變， 所以很適于和交流伺服電動機配套使用。籠型轉子異步測速發(fā)電機的結構簡單，可靠性高，輸出斜率大;但線性度差，相位誤差大，剩余電壓高。為了提高異步測速發(fā)電機的精度，應用較廣的是杯形轉子異步測速發(fā)電機。這種電機的轉子是一個薄殼非磁性圓環(huán)， 由電阻率較高的硅錳青銅或錫鋅青銅制成，杯的內外由內定子和外定子構成磁路，杯壁也不是鐵磁材料。為了減小氣隙，杯壁必須較薄，約為0.2～0.3 mm。

阻尼型測速發(fā)電機是具有較高的堵轉理論加速度值和較低的零速輸出電壓 (轉速等于零時輸出繞組兩端產生的電壓為零速輸出電壓，它是轉子位置的函數(shù))的異步測速發(fā)電機。比率型測速發(fā)電機是速敏輸出電壓(輸出電壓中為速度函數(shù)的基波輸出電壓分量。它在數(shù)值上等于在相同轉速和試驗條件下， 按兩個旋轉方向所測得的基波輸出電壓之和的1/2) 對零速輸出之比較高，轉子轉動慣量較低，整個速度范圍內輸出電壓線性度較高的異步測速發(fā)電機。積分型測速發(fā)電機是輸出電壓隨溫度變化偏差小、加熱時間短的異步測速發(fā)電機， 通常具有溫度控制和補償網絡。

異步測速發(fā)電機的勵磁繞組中如果通以直流， 直軸磁通就將不再脈振而變成恒定磁通。當轉速恒定時，由切割電動勢產生的交軸磁通亦將恒定不變， 所以輸出繞組中不產生電動勢。當轉速發(fā)生變化時，交軸磁通的大小將隨著轉速的變化而變化， 它交鏈輸出繞組并在其中產生和轉子加速度成正比的電動勢， 所以向異步測速發(fā)電機的勵磁繞組中送入直流， 就成為一個加速度檢測器。

測速發(fā)電機同步測速發(fā)電機

同步測速發(fā)電機 采用同步電機結構， 輸出交流電壓的幅值和頻率均與轉速成正比的測速發(fā)電機。同步測速發(fā)電機又分為永磁式、感應子式和脈沖式。永磁式不需要勵磁電源，轉子為永磁勵磁，具有結構簡單易于維修的優(yōu)點，但極數(shù)比較少，用二極管整流后紋波比較大，濾波比較困難。感應子式按定、轉子之間可變磁阻效應產生感應電動勢原理工作，極數(shù)比較多，整流后紋波比較小且便于濾波，但結構復雜維修困難。以上兩種測速發(fā)電機既可用輸出電壓的幅值去反映轉速，也可用輸出電壓的頻率去代表轉速。前者是模擬量，需要整流和濾波;后者是數(shù)字量，可以直接輸入微處理機。如果將幅值和頻率合起來使用，就有可能實現(xiàn)高靈敏度的轉速檢測，但不能判別旋轉方向，這一點不如直流測速發(fā)電機。脈沖式以脈沖頻率作為輸出信號，可以直接輸入微處理機， 是測速碼盤中每轉發(fā)出脈沖數(shù)較少的一種。由于其結構簡單，堅固耐用，可以判別旋轉方向，20世紀90年代后期隨著數(shù)字技術的發(fā)展被廣泛應用。

直流測速發(fā)電機有永磁式和電磁式兩種。其結構與直流發(fā)電機相近。永磁式采用高性能永久磁鋼勵磁，受溫度變化的影響較小,輸出變化小，斜率高,線性誤差小。這種電機在80年代因新型永磁材料的出現(xiàn)而發(fā)展較快。電磁式采用他勵式，不僅復雜且因勵磁受電源、環(huán)境等因素的影響，輸出電壓變化較大，用得不多。

用永磁材料制成的直流測速發(fā)電機還分有限轉角測速發(fā)電機和直線測速發(fā)電機。它們分別用于測量旋轉或直線運動速度，其性能要求與直流測速發(fā)電機相近，但結構有些差別。

測速發(fā)電機結構

直流測速發(fā)電機 采用直流電機結構的測速發(fā)電機，其輸出直流電壓的大小正比于轉速，極性與轉向有關。直流測速發(fā)電機按勵磁方式可分為電磁式和永磁式。按電樞結構不同可分為有槽電樞、無槽電樞、空心電樞和圓盤式印制繞組電樞。電磁式采用他勵式，不僅復雜而且輸出電壓變化較大，用得不多。永磁式的定子用高性能永久磁鋼構成，輸出電壓變化小，受溫度變化的影響小，線性誤差小，輸出斜率(在規(guī)定條件下，單位轉速產生的輸出電壓)高。永磁式測速發(fā)電機在20世紀80年代因新型永磁材料的出現(xiàn)而發(fā)展較快。永磁式有槽電樞的直流測速發(fā)電機應用較多。永磁式低速直流測速發(fā)電機的工作轉速可低達每分鐘十轉或數(shù)百轉以下，或有較高的輸出斜率。無刷直流測速發(fā)電機是沒有電刷和換向器結構， 由電機和電子電路結合的測速發(fā)電機。

測速發(fā)電機原理

直流測速發(fā)電機的工作原理與直流發(fā)電機相同。在恒定磁場下，旋轉的電樞導體切割磁通，就會在電刷間產生感應電動勢?？蛰d時，電機的輸出電壓與轉速成正比。負載時，由于負載電阻、電樞電阻和電刷接觸電阻引起的電壓降，溫度變化、磁極和電樞的磁滯及渦流的影響，電樞反應、齒槽效應以及換向過程對感應電動勢瞬時值的影響等，使電機輸出特性[輸出電壓U與轉速n的關系， 即U=f(n)]的線性度變差；電刷與換向器的接觸壓降導致產生不靈敏區(qū)。

測速發(fā)電機特點

直流測速發(fā)電機的主要優(yōu)點是：輸出為零時，無剩余電壓;輸出斜率大，負載電阻較小;溫度補償較容易。主要缺點是：由于有電刷和換向器，構造和維護比較復雜，摩擦轉矩較大;輸出電壓有紋波;正反轉輸出電壓不對稱; 對無線電有干擾。

測速發(fā)電機輸出的信號(電壓值或頻率)與轉速成正比例關系， 某些測速發(fā)電機的輸出信號還能反映轉向。測速發(fā)電機廣泛用于各種速度或位置控制系統(tǒng)，在自動控制系統(tǒng)中作為檢測速度的元件，以調節(jié)電動機轉速或通過反饋來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度; 在解算裝置中可作為微分、積分元件，也可作為加速或延遲信號用， 或用來測量各種運動機械在擺動或轉動以及直線運動時的速度。

測速發(fā)電機廣泛用于各種速度或位置控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中作為檢測速度的元件，以調節(jié)電動機轉速或通過反饋來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度；在解算裝置中可作為微分、積分元件，也可作為加速或延遲信號用或用來測量各種運動機械在擺動或轉動以及直線運動時的速度。測速發(fā)電機分為直流和交流兩種。

脈沖測速發(fā)電機，測速發(fā)電機的一種。定子和轉子都有齒槽,通常采用定子電勵磁或轉子永磁勵磁,輸出繞組安放在定子上。轉子旋轉時,由于定、轉子齒之間幾何位置的周期性變化,引起氣隙磁導和匝鏈輸出繞組的磁通發(fā)生周期性變化,輸出繞組產生感應電勢,頻率與轉子轉速和轉子齒數(shù)成正比,從而利用鑒頻實現(xiàn)測速。適用于高精度數(shù)字伺服系統(tǒng)和低速調節(jié)系統(tǒng)。

這種電機在80年代因新型永磁材料的出現(xiàn)而發(fā)展較快。用永磁材料制成的直流測速發(fā)電機還分有限轉角測速發(fā)電機和直線測速發(fā)電機。它們分別用于測量旋轉或直線運動速度，其性能要求與直流測速發(fā)電機相近，但結構有些差別。

交流異步測速發(fā)電機的轉子結構有籠型的，也有杯型的，在控制系統(tǒng)中多用空心杯轉子異步測速發(fā)電機?？招谋D子異步測速發(fā)電機定子上有兩個在空間上相互差90°電角度的繞組，一為勵磁繞組，另一為輸出繞組。

轉子靜止：

勵磁繞組產生的磁通在轉子繞組上感應電勢，產生電流。轉子磁勢不與輸出繞組交鏈，所以，輸出繞組不感應電勢，即：輸出電壓為零，U=0。

空心杯轉子異步測速發(fā)電機原理圖

交流異步測速發(fā)電機的誤差主要有：

非線性誤差：由于直軸磁通?d變化使測速發(fā)電機 產生非線性誤差；

剩余電壓：實際運行中，轉子靜止時，測速發(fā)電機輸出一個較小的電壓；

相位誤差：由于勵磁繞組的漏抗、空心杯轉子的漏抗使輸出電壓與勵磁電壓的相位不同。交流同步測速發(fā)電機分為：永磁式、感應式和脈沖式。