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。
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。
交流异步测速发电机
安装调试过程指导
安装前准备
检查测速发电机及附件是否齐全、完好， 阅读产品说明书，了解安装要求和注意
事项。
电气连接
按照电气原理图正确连接测速发电机 的电路，注意接线端子的紧固和绝缘
处理。
安装位置选择
选择合适的安装位置，确保测速发电 机与被测轴同心度、平行度等要求。
表示。
指发电机在能量转换过程中 的效率，即输出功率与输入 功率之比，是衡量发电机性
能优劣的重要参数。
指发电机输出电压波形的畸 变程度，畸变率越小，说明 输出电压波形越接近正弦波，
电能质量越好。
评价指标及其意义
电气性能
包括发电机的输出电压、电流 、功率因数等，是评价发电机
电气性能优劣的重要指标。
机械性能
主要特点及应用领域
交通运输领域
用于汽车、船舶等交通工具的测 速和里程计算。
新能源领域
用于风力发电、水力发电等新能 源设备的转速测量和控制。
市场需求与发展趋势
市场需求
随着工业自动化和新能源领域的快速发展，交流异步测速发电机的市场需求不 断增长。同时，对测速发电机的性能、精度和可靠性等方面也提出了更高的要 求。
交流异步测速发电机
目 录
• 交流异步测速发电机概述 • 结构组成与工作原理 • 性能参数与评价指标 • 选型与使用方法指导 • 故障诊断与排除方法 • 市场前景与竞争格局
01 交流异步测速发电机概述
定义与工作原理
定义
交流异步测速发电机是一种将机械能 转换为电能的装置，通过测量转速来 输出相应电压或电流信号。
国际化发展
随着全球经济一体化的深入发展，国内外企业将加强合作与交流，共同推动交流异步测速 发电机的国际化发展。国内企业将借助国际合作提升技术水平和品牌影响力，国际企业则 将通过本土化战略更好地满足中国市场需求。
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k
' L
Ce0 R 1 a RL
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kL n
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kk
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kL
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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。
降低接触压降，缩小不灵敏区：采用特殊电刷，电 刷接触表面镀银，镀金。
四、纹波 纹波主要是由电机本身的固有结构及加工误差引起 的。 U max U min 纹波的大小用纹波系数衡量 ： k 100% U max U min 电机绕组数目与纹波的关系： 绕组元件数越多（或换向片数 越多），则电势波动的频率越
三、电刷与换向器的接触电阻与接触电压 电刷与换向器之间的电阻称为接触电阻，数值不确 定。当转速较低，电流较小时，接触电阻较大，测速 发电机的输出电压很小，形成不灵敏区 。 接触电阻上的压降 U b称为接触压降。当转速较高， 电枢电流较大时，接触压降为常数。
m1 r/min 内测得的脉冲数为 m1，则转速n为 n 60 PTg
二、T法测速
由传感器两个脉冲相隔的时间T来确定转速。 用频率为 f c 的时钟脉冲向计数器发送脉冲。用传感器两个 相邻脉冲控制计数的起始和终止。设计数器在T时间内读到 的时钟脉冲个数是 m2 ，则 T m2 / f c (s)，T时间内转动1/P 转，故转速为
二 作为转速阻尼元件
使系统机械惯性引起的震荡受到阻尼，改变统的动态性能。
5.2异步测速发电机
结构：鼠笼转子和杯形转子 杯形转子精度高，应用广。
空心杯转子测速发电机的转子是一个薄壁非磁性空心 杯。定子上嵌有在空间相差90°电角的两相绕组（激磁绕 组和输出绕组）。 通常为四极电机。
二、工作原理
激磁绕组 W1 加交流电压激磁，产 生脉振磁通 1 ，与 W1 轴线一致， 为直轴方向。
× × × × × ×
Er
转子不动时，直轴脉振磁通在转子中感应出变压器电势。
气隙中的磁通是直轴磁通，与输出绕组没有相交，输出绕组 中感应电势和输出电压为零。 转子转动，转子切割直轴磁通产生旋转电势。频率同 激磁电压f，大小为 E C n
化。
5.3 由位移传感器的脉冲信号求转速
以光电增量码盘为代表的角位移传感器的输出信号是方 波脉冲信号，脉冲的个数与角位移成正比。由此类脉冲信 号求速度有下述三种方法。
一、M法测速
由规定的检测时间内传感器的脉冲数 m1计算速度。 设传感器每转产生的脉冲数为P，在检测时间段 Tg （s）
第五章 测速发电机
测速元件主要指测速发电机 直流测速发电机 测速发电机 交流测速发电机
TG TG
输出直流电信号 输出交流电信号
TG 直流测速 发电机
～
交流测速发 电机
TG
永磁式直流测速发电机 电磁式直流测速发电机
﹋
m2 T fc
60m1 60 f c m1 n PT Pm2
转速升高，负载电阻变小，都使输出电压误差增大。 测速发电机的技术条件中都注明最高转速和最小负载 电阻值，以防超差。
二、延迟换向去磁
换向元件中存在电势和电流，方 向与换向前的电流相同。产生的 磁通与主磁通方向相反，起去磁 作用，称为延迟换向去磁。 换向元件的电流及其去磁磁通与转速的平方成正 比，它们往往是输出特性曲线高速部分产生弯曲现 象的主要原因。高精度直流测速机的转速上限主要 是受到延迟换向去磁效应的限制。
高，幅值越小。
五、火花和电磁干扰
换向器和电刷间经常发生电火花，使输出电压上有 高频尖脉冲，并带来无线电频率的噪音和干扰。为 了减轻和消除输出电压上的高频毛刺，一般都要在 直流测速发电机的输出端接上低通滤波电路。
1 Cs R 1 Cs
T1很小，若果很大，会影响被测装置的运行
感应电势的大小与转速成正比，电势的方向由转速的方 向所决定。
二、空载输出特性
I a 0, d I a /d t 0
U a Ea Ce n K e
T1 T0
三、负载时的静态特性
与直流测速发电机相比，交流测速发电机优点是
（1）没有电刷和换向器，构造简单，维护容易，运行
可靠； （2）无滑动接触，输出特性稳定，精度高； （3）摩擦力矩小，惯性小；（无刷，空心杯） （4）不产生干扰火花。
缺点是
（1）存在剩余电压和相位误差； （2）输出斜率小； （3）输出特性随负载性质（电阻，电容，电感）变
Ke K Ra 1 RL
' L
' U a (s) KL G(s) ( s) Ts 1
La T Ra RL
考虑电流的变化和电枢电感，直流测速发电机是一个非周期
环节即惯性环节。不过，当l/T 远大于系统的带宽时，测速发 电机仍可看成是转速的比例环节。 动态特性是指输入一个阶跃转速时，输出信号电压随时间 变化的规律
Tem 0
Ce Ra 1 RL
d I a /d t 0 Ce Ke Ua n KLn R R 1 a 1 a RL RL
KL
K L 输出斜率或灵敏度 输出电压与转速是线性关系。
负载电阻不能太小
四、负载时的动态特性
分类：永磁式：磁场变化小，稳定。 电磁式：磁场随电阻的改变而改变，不稳定。 转子、定子及电刷和换向器组成。电枢绕组在转子上。磁极 在定子上，一般采用永磁体作磁极。 对直流测速发电机的主要要求是： (l）输出电压要与转速成线性关系，且正反转时特性一致； (2）输出特性的灵敏度高，即要求电压变化大，斜率大； (3）输出电压的纹波小，即转速稳定，用波纹系数来表示。 (4）电机的惯量小，以保证电机响应速度快。 此外，还要求高频干扰小，噪音小，工作可靠，以及结 构简单，体积小和重量轻等。
U 0 ( s) U 1 (s)
1 RCs 1
温度变化也会引起电枢绕组电阻的变化，并
引起电枢绕组电流的变化
5.4 直流测速发电机的应用
一 作为反馈元件
恒速控制系统原理图 将转速测出，其输出电压 U m 反馈到放大器输入端，与给定 电压比较
5.1直流测速发电机
直流测速发电机是一种把机械转速变换成电压信号的测 量元件，实际上从原理上看，它就是一台微型的直流发电 机，它的主要目的不是实现机电能量转换，只是把转速变 换为电压信号，作为测量元件 直流测速发电机除了控制系统中作为测速元件之外，还 能当做阻尼元件以及解算装置中的微分元件和积分元件。 直流测速发电机是控制系统中的一个重要测量转换元 件。另外作为校正元件用于改善系统品质，作为反馈元件 用于速度反馈。
r 2 1
电势 E r 在转子杯中产生短路电流 I 2 ，频率为f ，大小 正比于 E r 和转速。产生的磁通 2 频率为f ，方向为交轴 方向，大小与电流 I 2 和转速成正比。该磁通在输出绕组中 感应出频率为f 的变压器电势，大小为 E 2 C32 C4 n 异步测速发电机的输出电势的频率就是激磁频率，大小正 比于转速。 转向改变时输出电势的相位 也跟着改变。 异步测速发电机的输出电势的频率就是激磁频率，大小正 比于转速。 转向改变时输出电势的相位 也跟着改变。
5.2基本关系式与输出特性
一、基本关系式 基本关系式与发电机相似。
d Ia Ea Ra I a La Ua dt
Ea Ra I a U a
U a RL I a
Ea Ce n K e
T1 T0 Tem