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。
直流测速发电机的工作原理
直流测速发电机的工作原理概述直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其工作原理是通过将旋转的磁场和导体之间的相对运动转化为感应电动势，进而产生电流。
电磁感应电磁感应是直流测速发电机工作的基础原理。
它是指当导体在磁场中运动或磁场变化时，导体内会产生感应电动势和感应电流。
这是由于磁场变化引起了导体中的电子运动，从而生成电动势。
旋转磁场直流测速发电机中需要产生一个旋转的磁场，以便与导体相对运动，从而产生感应电动势。
旋转磁场可以通过使用定子绕组和电流通路进行实现。
定子绕组通常由直流电源供电，电流通过电枢绕组，产生一个磁场。
导体和电枢导体是指直流测速发电机中的旋转部分，它通常由铜制成，在转子上安装有导条或导线。
导体与旋转的磁场之间的相对运动将导致感应电动势的产生。
电枢是连接到导体的电路系统，它可以将感应电动势转化为电流。
电枢是直流测速发电机的输出端，通过连接负载，可以将电能传送到外部电路。
工作过程当导体中的旋转磁场相对电枢运动时，由于电磁感应的作用，电枢中将产生感应电动势。
感应电动势的大小和方向取决于磁场的大小、导体与磁场的相对速度以及导体的几何形状。
一旦感应电动势产生，电枢中将流过感应电流。
感应电流的大小和方向取决于电枢的阻抗和外部电路的负载特性。
直流发电机的稳定性直流测速发电机具有优良的稳定性，这是由于旋转磁场和导体之间的相对运动产生了恒定的感应电动势。
即使负载发生变化，感应电流也可以自动调整以适应负载特性。
然而，在高速旋转时，还需考虑惯性力对导体的影响，以及电机的机械稳定性和动态特性。
应用领域直流测速发电机的工作原理和稳定性使其在许多领域得到广泛应用。
以下是一些常见的应用领域：1.火车牵引2.汽车发电机3.风力发电4.水力发电5.汽轮机发电6.车载发电结论直流测速发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其工作原理是通过将旋转的磁场和导体之间的相对运动转化为感应电动势，进而产生电流。
它具有良好的稳定性和多种应用领域。
测速发电机
异步测速发电机的技术指标： 异步测速发电机的技术指标：
1. 线性误差
∆U m δ= × 100% U 2m
3 * n = nm 2
* c
2. 相位误差
3.剩余电压（零速电压） 剩余电压（零速电压） 剩余电压
转速为零时输出绕组所产生的电压，包括基波分量和高次谐波分量。 转速为零时输出绕组所产生的电压，包括基波分量和高次谐波分量。一 般几十毫伏。 般几十毫伏。
电容分量
由于励磁绕组和输出绕组之间会存在寄生的分布电容, 由于励磁绕组和输出绕组之间会存在寄生的分布电容 当励磁绕组加交流电压时，通过寄生的分布电容 分布电容也会 当励磁绕组加交流电压时，通过寄生的分布电容也会 在输出绕组中产生电压 在输出绕组中产生电压 。
剩余电压的基波分量也可分为交变分量和固定分量。 剩余电压的基波分量也可分为交变分量和固定分量。 交变分量是由于转子形状不规则及材料各向异性等原 因所引起，其大小与转子位置有关， 因所引起，其大小与转子位置有关，随转子位置成周 期性变化。除此之外，其他原因所引起的剩余电压与 期性变化。除此之外， 转子位置无关，即为剩余电压的固定分量。 转子位置无关，即为剩余电压的固定分量。
3.3 交流异步测速发电机 1. 基本结构
1） 同步测速发电机 ） 因感应电势频率随转速而变， 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， 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，应用较少。 转速成正比关系，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、 结构与杯形转子交流伺服电动机类似，由内、外定 非磁性材料制成的杯形转子等部分组成。 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， 单相绕组 定子上放置两个在空间相互垂直的单相绕组，一个 励磁绕组 另一个为输出绕组。 绕组， 输出绕组 为励磁绕组，另一个为输出绕组。
测速发电机的工作原理
测速发电机的工作原理
测速发电机的主要工作原理是基于旋转磁通产生的感应电动势，通过转子上的电刷将这一电动势收集利用。
与同步发电机相同的是，测速发电机的转子同样由磁极、绕组等元件组成，通过交流磁通的作用，引起定子中的感应电动势产生。
不同之处在于，测速发电机通常采用使用同步带、齿轮或其他传动装置与被测设备相连，以便准确测量其转速。
同时，将测得的转速信号输入到电子控制器中，利用独立的电路控制测速发电机输出的频率，以确保其与稳定的电网相匹配。
除此之外，测速发电机还需要特别设计的转子电刷，以确保其具有高度的耐磨性和稳定性。
同时，其输出电流也需要一定程度的过载能力，以适应各种应用场景中的特定负载要求。
在实际应用中，测速发电机可以用于测量各种类型的旋转机械设备，包括发动机、轴承、齿轮等，从而提供实时的数据反馈，并产生可靠的电能供应。
在现代自动化生产线、航空航天、船舶、铁路等领域广泛应用，为保证设备安全、提高生产效率提供了重要保障。
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。
交流测速发电机
四、交流测速发电机的误差分析
4、励磁电源的影响
5、温度的影响
重点
交流测速发电机的工作原 理
难点
交流测速发电机的误差 分析
测速发电机
交流测速发电机
测速发电机主要可分为直流
测速发电机和交流测速发电机。直流 测速发电机具有输出电压斜率大，没 有剩余电压及相位误差，温度补偿容 易实现等优点；而交流测速发电机的 主要优点是不需要电刷和换向器，不 产生无线电干扰火花，结构简单，运 行可靠，转动惯量小，摩擦阻力小， 正、反转电压对称等。
教 学 内
一、交流测速发电机的分类 二、交流测速发电机的基本结构 三、交流测速发电机的工作原理 四、交流测速发电机的误差分析
容
一、交流测速发电机的分类
感应式
同步测速发电机
交流测速发电机
异步测速发电机
脉冲式
鼠笼转子
空心杯转子
一、交流测速发电机的分类
1、同步测速发电机：它的输出电压的频率转速同时变化，同时电机本
1、端盖 2、机壳 3、外定子 4、内定子 5、转子
交流测速发电机的的电磁结构
三、交流测速发电机的工作原理
四、交流测速发电机的误差分析
1、直轴磁通变化的影响
三、交流测速发电机的误差分析
2、负载阻抗的影响
四、交流测速发电机的误差分析
3、剩余电压的影响
四、交流测速发电机的误差分析
3、剩余电压的影响
身的阻抗及负载也随转速变化，因此它的输出电压不再与转速成正比关系，在 自动控制系统中很少使用，通常只作为指示转速计使用。
2、异步测速发电机：它与直流测速发电机一样，是一种测量转速或传
递转速信号的元件，它可以将转速信号变为电压信号。理想的它虽然它的输出斜率大，但线性误差大，
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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。
3-6．异步测速发电机转子不转时，为什么没有电压输出？转动时为什么输出电压与转速成正比？
答：因为，转子不转时，励磁电流产生的脉动磁通d Φ 在
变压器电动势和电流，由于输出绕组与励磁绕组在空间相差900电角度，d Φ 不
能在输出绕组中感应电动势，因此，输出绕组没有电压输出；转子转动时，由于转子绕组切割直轴磁场d Φ ，产生感应电动势（切割电动势）∙r E ，此电动势产生同频率的转子电流，忽略电抗的影响，可以认为感应电动势（切割）和转子电流同相位，转子电流产生频率为f1的交轴脉动磁通∙Φq 与输出绕组的轴线方向
一致相交链，因此，在输出绕组中感应频率为f1的电动势22U E =∙。
即：n
U n C E I E U d r r r q 122∝Φ=∝∝Φ∝=
3-7．异步测速发电机输出特性存在线性误差的主要原因有哪些?怎样确定线性误差的大小?
答：异步测速发电机理想的输出特性也是一条直线，但实际上并非如此。
引起误差的主要原因是：d Φ 的大小和相位都随着转速而变化，负载阻抗的大小和性质，
励磁电源的性能，温度以及剩余电压，其中剩余电压是引起误差的主要原因。
将实际输出电压与理想（线性）输出电压的最大差值m U ∆与对应最大转速max n （技术条件规定的）的最大理想（线性）输出电压m 2U 之比定义为线性误差。
即：%1002⨯∆=m m U U δ
3-8何为线性误差、相位误差、剩余电压和输出斜率？
线性误差：实际输出电压与线性输出电压的最大差值与对应最大转速（技术条件规定的）的线性输出电压之比的百分数，称为线性误差。
即：
%100max 2max ⨯∆=LT x U U δ
相位误差：在规定的转速范围内，输出电压与励磁电压之间的相位移ϕ∆称为相位误差。
剩余电压：当测速发电机的励磁绕组已经供电，转子处于不动状态下输出绕组所产生的电压称为剩余电压，剩余电压又称零速电压。
输出斜率：输出斜率通常指规定为转速1000r/min 时的输出电压
n u 。
3-9什么是交流异步测速发电机的剩余电压？产生剩余电压的主要原因有哪些（答出其中四个原因就可以）？
答：交流异步测速发电机当励磁绕组加电压而转子处于静止状态时，输出绕组产生的电压称为剩余电压。
产生剩余电压的主要原因有：磁路不对称、气隙不均匀、输出绕组与励磁绕组不正交、以及温升增加、绕组匝短路，绕组端部藕合，铁芯片间短路、转子杯材料不均匀、形状不规格等
3-10减小异步测速发电机剩余电压有哪些方法？
答：为了减小由于转子和磁路的不对称性引起的剩余电压，杯形转子异步电动机通常是四极电机。
为了减小剩余电压，还可以采用以下方法：
(1)可将励磁绕组和输出绕组分开，分别嵌在内、外定子铁芯上。
(2)采用补偿绕组来消除剩余电压。
（3）在外部采用适当电路，产生一个校正电压抵消剩余电压。