1、第8章 交流異步測速發電機 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 第8章 溝通異步測速發電機8.1 概述 8.2 溝通異步測速發電機結構和工作原理 8.3 異步測速發電機的特性和主要技術指標8.4 異步測速發電機的使用 8.5 溝通伺服測速機組 思索題與習題 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 8.1 概 述溝通異步測速發電機與直流測速發電機一樣， 是 一種測量轉速或傳感轉速信號的元件， 它可以將轉速 信號變為電壓信號。 抱負的測速發電機的輸出電壓u2 與它的轉速n成線性關系， 如圖8 - 1所示， 其數學表 達式為 u2=kn 式中， k為比例系數。 (8 - 1) 掌握電機課件

2、第8章 溝通異步測速發電機 圖 8 - 1 輸出電壓與轉速的關系 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 在自動掌握系統中， 溝通測速發電機的主要用途 也有兩種： 一種是在計算解答裝置中作為解算元件； 另一種是在伺服系統中作為阻尼元件。 其典型用途及 工作原理與直流測速發電機相同。 當溝通測速發電機 作為解算元件時， 為了精確地對輸入函數進行某種運 算， 要求測速發電機應有很好的線性度(輸出電壓應與 轉速嚴格地成正比), 由于溫度變化而引起的變溫誤差 要小， 轉速為0時的剩余電壓要低。 但對單位轉速的 輸出電壓(輸出斜率)則要求不高。 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 圖 8 - 2

3、 溝通阻尼伺服系統 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 交、 直流測速發電機雖然都可用來作為解算元件，但由于直流測速發電機結構上需要電刷和換向器， 使 輸出特性不穩而影響電機精度， 線性度也差， 所以在 計算解答裝置中， 溝通測速發電機獲得更多的應用。 采納溝通測速發電機的阻尼伺服系統如圖8 - 2所示。 這里， 溝通測速發電機被用作阻尼元件以提高系統的 穩定度和精確度， 其作用原理與直流測速發電機相同 (參見2 - 6節)。 用作阻尼元件的溝通測速發電機， 要求其輸出斜率大， 這樣阻尼作用就大， 而對線性度等精度指標的 要求是次要的。 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 8.2

4、溝通異步測速發電機結構和工作原理溝通異步測速發電機的結構與溝通伺服電動機的 結構是完全一樣的。 它的轉子可以做成非磁杯形的， 也可以是鼠籠式的。 鼠籠轉子異步測速發電機輸出斜 率大， 但特性差、 誤差大、 轉子慣量大， 一般只用 在精度要求不高的系統中。 非磁杯形轉子異步測速發 電機的精度較高， 轉子的慣量也較小， 是目前應用最 廣泛的一種溝通測速發電機。 所以， 本章重點介紹這 種結構的溝通測速發電機。 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 杯形轉子異步測速發電機的結構與杯形轉子溝通 伺服電動機一樣， 它的轉子也是一個薄壁非磁性杯， 通常用高電阻率的硅錳青 銅或錫鋅青銅制成。 定子上 嵌

5、有空間互差90電角度的兩相繞組， 其中一個繞組 w1為勵磁繞組， 另一個繞組w2為輸出繞組。 在機座 號較小的電機中， 一般把兩相繞組都放在內定子上； 機座號較大的電機中， 常把勵磁繞組放在外定子上， 把輸出繞組放在內定子上。 這樣， 假如在勵磁繞組兩 端加上恒定的勵磁電壓u1, 當電機轉動時， 就可以從輸出繞組兩端得到一個其值與轉速n成正比的輸出電壓 u2, 如圖8 - 3所示。 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 溝通異步測速發電機的工作原理可由圖8 - 4來說明， 圖中w1為勵磁繞組， w2為輸出繞組， 它們在空間互 差90電角度。 轉子是一個非磁空心杯。 在上一章已 經說明， 這

6、杯子可看成是一個鼠籠條數目特別之多的 鼠籠轉子。 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 圖8 - 3 溝通異步測速發電機的示意圖 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 圖 8 - 4 溝通異步測速發電機的工作原理 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 當轉子不動， 即n=0時， 若在勵磁繞組中加上頻 率為f1的勵磁電壓u1, 則在勵磁繞組中就會有電流通 過， 并在內外定子間的氣隙中產生頻率與電源頻率f1 相同的脈振磁場。 脈振磁場的軸線與勵磁繞組w1的軸 線全都， 它所產生的脈振磁通10與勵磁繞組和轉子杯 導體相匝鏈并隨時間進行交變。 這時勵磁繞組w1與轉 子杯之間的狀況猶如變壓器

7、原邊與副邊之間的狀況完 全一樣。 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 假如忽視勵磁繞組w1的電阻r1及漏抗x1, 則可由變壓器的電壓平衡方程式看出， 電源電壓u1與勵磁繞 組中的感應電勢e1相平衡， 電源電壓的值近似地等于 感應電勢的值， 即 u1e1 由于感應電勢e110, 故 10u1 (8 - 3) 所以當電源電壓肯定時， 磁通10也保持不變。 (8 - 2) 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 圖8 - 4中畫出了某一瞬間磁通10的極性。 由于勵 磁繞組與輸出繞組相互垂直， 因此磁通10與輸出繞組 w2的軸線也相互垂直。 這樣， 磁通10就不會在輸出 繞組w2中感應出電勢，

8、 所以轉速n=0時， 輸出繞組w2 也就沒有電壓輸出。 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 圖 8 - 5 氣隙磁通密度的分布 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 當轉子以轉速n轉動時， 若仍忽視r1及x1, 則沿著勵磁繞組軸線脈振的磁通不變， 仍為10。 由于轉子 的轉動， 轉子杯導體就要切割磁通10而產生切割電勢 er2(或稱旋轉電勢), 同時也就產生電流ir2。 假設 勵磁繞組中通入的是直流電， 那末這時它所產生的磁 場是恒定不變的， 氣隙磁通密度b近似地可看作為正 弦分布， 如圖8 - 5所示。這相當于直流電機的狀況， 依據直流電機中所述， 每個極下轉子 導條切割電勢的 平

9、均值可表示為 e r2=bplv 式中， bp為磁通密度的平均值， 如圖8 - 5所示。 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 由于每極磁通10=bpl及v=dn/60(式中，為極距，d為定子內徑; l為定、 轉子鐵心長度), 因此導條電勢 er210n 略導條漏抗的影響時， 導條中電流 (8 - 4) 由于杯形轉子導條電阻rr比漏抗xr大得多， 當忽 i r2 er 2 rr (8 - 5) 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 與此同時， 流過轉子導體中的電流ir2 又要產生磁 通2, 2的值與電流ir2 成正比， 即 2ir2 考慮式(8 - 4)及(8 - 5)得 210n (

10、8 - 7) (8 - 6) 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 因此2的值是與轉速n成正比的， 且也是交變的，其交變頻率與轉子導體中的電流頻率f1一樣。 不管轉速 如何， 由于轉子杯上半圓導體的電流方向與下半圓導體 的電流方向總相反， 而轉子導體沿著圓周又是勻稱分布的， 因此， 轉子切割電流ir2 產生的磁通2在空間的方 向總是與磁通10垂直， 而與輸出繞組w2的軸線方向一 致。 它的瞬時極性可按右螺旋定則由轉子電流的瞬時方 向確定， 如圖8 - 4所示。 這樣當磁通2交變時， 就要 在輸出繞組w2中感應出電勢， 這個電勢就產生測速發 電機的輸出電壓u2, 它的值正比于2, 即 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 u 2 2 再將式(8 - 7)代入， 得 u210n 再將式(8 - 3)代入， 就得 u2u1n (8 - 8) (8 - 9) (8 - 10) 掌握電機課件 第8章 溝通異步測速發電機 這就是說， 當勵磁繞組加上電源電壓u1, 電