测速发电机
测速发电机的工作原理
测速发电机的工作原理
1.测速原理：流体通过装置时，会带动装置旋转，同时间隙上面开有
触头，而在这个装置上旋转的转子采用磁钢做产生磁场，触头与转子表面
上的磁场穿过铁芯引线产生感应电动势。
2.法拉第电磁感应定律：根据法拉第电磁感应定律，当导体相对于磁
场发生运动时，磁场中的磁感线将穿过导体，从而在导体上引起电势差。
当与导体相连的电阻接通时，将产生电流。
3.贴近斯密斯效应原理：当流体通过测速发电机时，将带动转子旋转。
转子上的励磁磁场由磁钢提供。
当流体通过转子的旋转，磁感线将穿过转
子上的铁芯，从而在铁芯内产生感应电动势。
同时，为了使转子旋转更为
顺畅，常常在环形的转子上放置一些电刷，把通过铁芯产生的感应电动势
剥离出来，形成短路电流。
4.电流产生：出于测速发电机的负载特性需要，通常在电刷处放置一
组分流电阻。
当感应电动势的大小超过了分流电阻的电压降，剩余的电势
差将用于驱动负载电压。
因此，负载电压的大小主要取决于流体流速和负
载电阻。
需要注意的是，测速发电机的转子和外转子发电机相比相对较为复杂，因为它需要通过电刷将感应电动势输出到外部负载。
此外，流体流速越快，产生的电流也就越大，最大电流取决于流体流速的限制。
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机的工作原理直流测速发电机是一种常用的测速、测量设备，它通过转动磁场产生电势差来测量物体的转速。
它是基于霍尔效应和电磁感应原理设计制造的一种精密仪器。
本文将详细介绍直流测速发电机的工作原理及其应用。
直流测速发电机的内部结构包括转子、定子和霍尔元件。
转子由永磁体和几个磁极组成，固定在被测物体上。
定子由线圈组成，是发电机的主要发电部件。
霍尔元件位于定子上方，并与磁铁相对应，用于感应磁场的变化。
当被测物体旋转时，磁铁的磁场也随之变化。
这种变化被霍尔元件感应到，霍尔元件将磁场变化转化为电压变化，并将其输出给直流测速发电机。
发电机接收到电压信号后，将其转换为测量物体的转速信息。
直流测速发电机的工作原理主要依赖于两个物理规律，即霍尔效应和电磁感应。
首先是霍尔效应。
霍尔效应是指当导电材料通过电流的作用，竖立在磁场中时，会在其两侧产生一定的电压。
这是因为磁场会使电子在导体内发生偏移，产生一种电势差。
直流测速发电机中的霍尔元件利用了这一效应，将转速变化转化为电压变化。
其次是电磁感应。
根据电磁感应原理，当导体相对磁场运动时，导体内部会产生感应电流。
直流测速发电机中的定子线圈通过电磁感应的方式，将被测物体的转速转化为电流输出。
基于霍尔效应和电磁感应原理，直流测速发电机能够准确测量物体的转速。
通过将测得的电压信号进行放大和处理，可以得到精确的转速数据。
直流测速发电机的应用非常广泛。
在工业生产中，它常被用于测量各种旋转设备的转速，如发动机、风机、电机等。
此外，直流测速发电机还可以用于运动控制系统中，实时监测运动的速度和位置。
值得注意的是，在实际使用直流测速发电机时，需要根据被测物体的特性和要求进行合适的参数设置。
例如，可以根据实际需要选择合适的线圈匝数、永磁体的强度和霍尔元件的位置。
总之，直流测速发电机是一种基于霍尔效应和电磁感应的测速设备，其工作原理简单而有效。
通过将物体转速转化为电压信号，它可以提供准确的转速测量数据。
测速发电机的工作原理(一)
测速发电机的工作原理(一)测速发电机的工作原理测速发电机是一种将机械或液压能转化为电能的装置，通常用于测量或控制某些设备的运行速度。
下面将对测速发电机的工作原理进行详细介绍。
什么是测速发电机测速发电机，也称为速度发电机，是一种将运动机械或流体的运动能转化为电能的装置。
测速发电机通常采用磁场和导体间相对运动的方式产生感应电动势，将机械或液压能转化为电能。
测速发电机的结构测速发电机的结构一般包括转子、定子和电路等部分。
转子内部由一定数量的永磁体和磁铁组成，定子内部则包括多个线圈，线圈与永磁体或磁铁相对排列。
当转子旋转时，永磁体或磁铁在定子线圈中产生交变电动势，从而产生电能输出。
测速发电机的工作原理测速发电机的工作原理是利用磁感线与导体间的相互感应现象，将机械或液压能转化为电能。
当测速发电机接收到运动机械或流体的能量时，转子开始旋转，磁铁和永磁体不断相对运动，产生磁场变化，从而在定子线圈中感应出交变电动势。
这样就可以将机械或液压能转化为电能输出，提供给相应的设备使用。
测速发电机的应用领域测速发电机广泛应用于各种工业领域，例如轮船、火车、航空航天、机动车、发电机组等。
测速发电机通常用于测量或控制机械或液压系统的运行速度，可以实现对各种自动化控制系统的准确测量和控制。
测速发电机的优缺点测速发电机具有以下优点：1.可以将机械或液压能直接转化为电能，输出电压和电流稳定。
2.体积小，结构简单，安装和维护方便。
3.适用于高速旋转和液压系统等特殊环境。
但是，测速发电机也存在以下缺点：1.输出电流较小，无法满足大功率设备的需求。
2.要求机械或液压系统运行速度稳定，否则会影响电能输出的稳定性。
3.成本较高，适用范围受到一定限制。
结论测速发电机是一种将机械或液压能转化为电能的装置，可以实现对各种自动化控制系统的准确测量和控制。
测速发电机具有结构简单、安装维护方便、适用于特殊环境等优点，但也存在输出电流小、成本较高等缺点。
测速发电机
3-1何为测速发电机？答：测速发电机是一种检测机械转速的电磁装置。
它能把机械转速变换成电压信号输出，其输出电压与输入的转速成正比关系。
3-2．何为直流测速发电机的输出特性？在什么条件下是线性特性？产生误差的原因有哪些?答：输出电压与转速之间的关系称为直流测速发电机的输出特性；当不考虑电枢反应，且认为Φ、a R 及L R 都不变时，输出电压 a U 与转速成线性关系，即直流测速发电机的输出特性是线性特性。
产生误差的原因：电枢反应的影响、电刷接触电阻的影响、电刷位置的影响、温度的影响、文波影响。
3-3为什么直流测速发电机在使用时转速不宜超过规定的最高转速?而负载电阻不能小于规定值?答：因为电枢反应和延迟换向的去磁效应使线性误差随着转速的增高或负载电阻的减少而增大。
因此，在使用时必须注意发电机的转速不能超过规定的最高转速，负载电阻不能小于规定的最小电阻值。
3-4．若直流测速发电机的电刷没有放在几何中性线的位置上，试问此时电机正、反转时的输出特性是否—样?为什么?答：当直流测速发电机带负载运行时，若电刷没有严格地位于几何中性线上，会造成测速发电机正反转时输出电压不对称，即在相同的转速下，测速发电机正反向旋转时，输出电压不完全相等。
因为，当电机正转时，电刷顺转子旋转方向偏离几何中性线，电枢直轴磁动势起去磁作用，使气隙磁通减小，电枢绕组的感应电动势减少，输出电压也随之减少；当电机反转时，电刷逆转子旋转方向偏离几何中性线，电枢直轴磁动势起增磁作用，使气隙磁通增加，电枢绕组的感应电动势增大，输出电压也随之增大；所以此时电机正、反转时的输出特性是不一样的。
3-5．为什么异步测速发电机的转子都用非磁性空心杯结构，而不用鼠笼式结构？ 答：根据结构特点笼形转子异步测速发电机输出斜率大，但线性度差，相位误差大，剩余电压高。
而空心杯形转子异步测速发电机的精度较高，转子转动惯量也小，性能稳定好。
因此，异步测速发电机的转子都用非磁性空心杯结构，而不用鼠笼式结构。
简述测速发电机的工作原理
简述测速发电机的工作原理
测速发电机是一种测量转速的微型发电机，其工作原理是将输入的机械转速转化为电压信号输出。
具体来说，测速发电机中有一个旋转的磁环，当被测机械开始旋转时，该磁环也随之旋转。
这个旋转的磁场会穿过绕组，从而在绕组中产生感应电势。
然后，该电势会通过导线输出，并供外部设备进行处理和记录。
测速发电机按照输出电压与转速的关系可以分为两类：一类是线性关系，即输出电压随转速的增加而线性增加；另一类是指数关系，即输出电压随转速的增加而呈指数增加。
在实际应用中，线性关系测速发电机更常用，因为它输出的电压信
号与转速成正比，便于测量和控制。
测速发电机具有精度高、响应速度快、体积小、重量轻等优点，因此在许多领域得到广泛应用。
例如在电机控制系统、自动测试设备、仪表仪器、传动系统等领域中都需要使用到测速发电机来进行转速的测量和调节。
需要注意的是，在实际使用测速发电机时，还需要注意一些问题。
例如在使用前需要先进行校准，以确保测量精度；在使用过程中需要避免过载和短路等情况的发生，以免损坏测速发电机或者影响测量结果；在使用后需要定期进行维护和保
养，以确保其长期稳定的工作状态。
测速发电机
k
' L
Ce0 R 1 a RL
ks
kL n
'
kk
0
kL
'
' i L
U a0
Ce0 n kL 'n U a0 U a Ra U a 1 U a0 RL
1 ks
'
n RL
kL n
1 R 1 L ks n
fc n 60 m2 P
r/min
3. M/T法检测
T g为规定的检测时间。 T g之后传感器的第1个脉冲终止时钟 脉冲计数。实际检测时间T由时钟脉冲数 m1 确定。m为检 2
测时间T内传感器脉冲个数，没有误差。 m2可求出转速n。 由 m1 、
5.3 输出特性的误差分析
线性特性是希望的理想情况。 实际的测速发电机一定存在误差 。 产生误差的原因：运行中的测速发电机磁极磁通、气隙磁 通、电枢回路电阻Ra和负载电阻RL等不能保持恒定不变，都会 使输出特性产生非线性。
一、电枢反应
电枢反应对气隙合成磁场的两个影响： 1.使气隙磁场的物理中性面顺着直流发电机的旋转方向 偏转。 2. 由于磁路接近于饱和，因此有去磁效应，使输出电 压减小 。输出特性向下弯曲。
' U ' Ua Ea I a Ra U b Ce n a Ra U b RL
' U a U a U a
KL 1 U b U b R Ce 1 a RL
输出特性曲线 常值接触压降使输出特 性曲线向下平移。
同时考虑电枢反应、延 迟换向去磁、不灵敏区 和接触压降后，实际输出特性如实线2所示。
测速发电机
EE
东南大学电气工程学院
EE
东南大学电气工程学院
Chapter 3
Tachogenerator
Chapter 3
E r = C 2 nΦ d
Tachogenerator
转子杯导条切割磁通Φd而产生旋转电动势Er，其交 变频率为f，大小为 当磁通Φd的幅值恒定时，则电动势Er与转子的转速 成正比。
n ∝ Er ∝ I r ∝ Φ q U 2 ∝ E2 ∝ Φ q ∝ n
负载阻抗对输出特性的影响
EE
东南大学电气工程学院
EE
东南大学电气工程学院
Chapter 3
Tachogenerator
Chapter 3
Tachogenerator
产生误差的原因及其改 进措施： 1. 气隙磁通的Φd的变化 2. 励磁电源的影响
励磁电压的幅值、频率、波 形都会对输出电压产生影响
主要技术指标及其改进措施： 1. 线性误差
¾ 直流测速发电机的性能指标
1. 线性误差∆U% ∆U m ∆U % = × 100% U am 2. 最大线性工作转速nm 3. 输出斜率Kg 4. 最小负载电阻RL 5. 不灵敏区∆n 6. 输出电压的不对称度 ∆U a 2 K ub = × 100% U av
二、交流测速发电机
1 同步测速发电机 因感应电势频率随转速而变，致使电机本身的阻 抗及负载阻抗均随转速而变化，因此，输出电压不 再与转速成正比关系。故同步测速发电机应用较少。 2 异步测速发电机 结构与杯形转子交流伺服电动机类似，由内、外 定子，非磁性材料制成的杯形转子等部分组成。 定子上放置两个在空间相互垂直的单相绕组，一 个为励磁绕组，另一个为输出绕组。
输出特性
测速发电机的认知
输出电压为：
由于电枢反应的影响，会使输出电 压U2不再和转速n成正比，导致输出特 性向下弯曲，如图4-13中虚线所示。
三、测速发电机的应用 测速发电机在自动控制系统中可以作为测速元件、校正元件 和角加速度信号元件。 自动控制系统对测速发电机的主要要求如下： (1)输出特性与其输入量成正比关系，且不随外界条件的变化 而改变。 (2)电动机转子转动惯量要小，以保证快速响应。 (3)电动机灵敏度要高，即要求输出特性斜率大。 此外，还要求对无线信号干扰小、噪声小、结构简单、工作 可靠、体积小、重量轻等。不同的工作环境、对象还有一些特殊 的要求。
测速发电机的认知
一、交流测速发电机 1.交流测速发电机的类型 交流测速发电机分为同步测速发电机和异步测速发电机两种。 (1)同步测速发电机，有永磁式、感应子式和脉冲式。 (2)异步测速发电机，分为笼型转子异步测速发电机和杯形转 子异步测速发电机两种。 2.空心杯转子异步测速发电机 的结构 由杯形转子、内定子、外定子 绕组、外定子、机壳和转轴等组成， 空心杯转子异步测速发电机的结构， 如图4-10所示。
以频率f交变的输出绕组感应电势，与输出 绕组交链的交轴磁通q及输出绕组的匝数N2有 关，它的有效值E2为：
当励磁电压Uf及频率f恒定时有： E2∝q∝Iq∝Eq∝n 即E2与n成正比关系。可见异步测速发电机可以将其转速值一 一对应地转换成输出电压值。 4.交流测速发电机的输出特性 剩余电压对交流测速发电机的输出特性的影响如图4-12所示。 通常采用如下一些措施减小剩余电压。 (1)选用较低磁通密度的铁芯。 (2)采用单层集中绕组和可调铁芯结构。 (3)定子铁芯采用旋转叠装法。 (4)提高定子铁芯和转子空心杯加工精 度。 (5)采用补偿绕组。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
直流伺服电动机 控制对象（火炮）
直流测速发电机
图7.3.4 模拟式随动系统原理图
教学重点： 教学难点：
小结
1 掌握直流测速发电机的输出特性及减小误差方法 2 掌握交流异步测速发电机的工作原理 3 掌握交流异步测速发电机的输出特性及误差
异步测速发电机的输出特性为什么是线性的？
作 业：
P338：7.10
减小剩余电压误差的方法：选择高质量的各方向 特性一致的磁性材料，在机加工和发电机的应用 测速发电机在自动控制系统和计算装置中通常作 为测 速元件、校正元件、解算元件等。
直流测速发电机在模拟式随动系统中的应用，如图7.3.4。
手轮
自整角机
放大器
图7.3.2 异步测速发电机工作原理
1、n=0电机不转 输出电压 U2=0
2、n 0 电机旋转
切割电动势大小:
Er Crd n
q Frq Fr Er n
切割电动势 计算公式
E2 q n
即：输出绕组的感应电动势的幅值正 比于电机的转速。
二、异步测速发电机的输出特性
U2 理想输出 特性
态
⑷ 纹波的影响。电机结构和加工误差引起，加入滤波电路
7.3.2 交流异步测速发电机
分为同步测速发电机和异步测速发电机两种，其中异步测速发电机应用 广泛，其又分为笼型和空心杯型两种。空心杯型测速发电机测量精度高、 转动惯量小，性能稳定，适于快速系统，应用比较广泛。
一、空心杯转子异步测速 发电机的工作原理
U2
Ea 1 Ra
Cn
RL
n
图7.3.1 不同负载电阻时的输出特性
二、直流测速发电机的误差及减少误差的方法
1. 直流测速发电机的误差 ⑴ 电枢反应的影响； ⑵ 电刷接触电阻的影响； ⑶ 温度的影响； ⑷ 纹波的影响。
2.减少误差的方法：
⑴ 电枢反应的影响；补偿绕组，加大气隙，规定最大工作转速和最小负载电阻 ⑵ 电刷接触电阻的影响；采用接触电阻较小的银-石墨电刷；低压输出非线性补偿 ⑶ 温度的影响；励磁回路串联温度系数低的大电阻，如锰铜或康铜；磁路设计饱和状
测速发电机是一种检测机械转速的电磁装置，它的基本任务是把机械 转速变换成电压信号，其输出电压与输入的转速成正比关系。
测速发电机分为：直流和交流测速发电机及无刷测速发电机。
7.3.1 直流测速发电机
根据励磁方式不同分为永磁式和电磁式两种。
一、直流测速发电机的输出特性
当励磁磁通φ和负载电阻RL一定时，测速发电机输出电压U2与转速 n之间的关系，称为输出特性，如图7.3.1所示。
实际输出 特性
n 图7.3.3 异步测速发电机的输出特性
三、异步测速发电机的误差
主要包括幅值及相位误差和剩余电压误差
1、幅值及相位误差 产生原因：励磁绕组的漏抗存在。
减小该误差的方法：增大转子电阻。
2、剩余电压误差
产生原因：由于加工、装配过程中存在机械上 的 不对称及定子磁性材料性能的不一致性，使得测速 发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时 的电压称为剩余电压，剩余电压引起的误差称为剩 余电压误差。