交流测速发电机

《电气工程名词》第一版。

1998年，经全国科学技术名词审定委员会审定发布。

交流测速电机分异步与同步测速电机两种。

测速发电机异步测速发电机

异步测速发电机输出交流电压频率与励磁频率相同，其幅值与转子转速成正比的交流测速发电机。异步测速发电机的结构和普通两相笼型感应电动机相同， 定子上互差90°的两相绕组中， 一相为励磁绕组，接在50 Hz或400 Hz的交流电源上，另一相输出转速信号。当转子堵转时，定子励磁绕组在转子多相对称绕组中只产生变压器电动势， 于是转子磁通势和定子磁通势方向相反，起去磁作用，与这两个磁通势垂直的输出绕组中不产生电动势。当转子转动后，笼型绕组中除产生变压器电动势外还将产生切割电动势。由切割电动势产生的磁通势具有交轴的性质， 它交链输出绕组并在其中产生和转速成正比的信号电压。信号电压的频率和电源电压的相同， 信号电压对电源电压的相位差随旋转方向改变， 所以很适于和交流伺服电动机配套使用。笼型转子异步测速发电机的结构简单，可靠性高，输出斜率大;但线性度差，相位误差大，剩余电压高。为了提高异步测速发电机的精度，应用较广的是杯形转子异步测速发电机。这种电机的转子是一个薄壳非磁性圆环， 由电阻率较高的硅锰青铜或锡锌青铜制成，杯的内外由内定子和外定子构成磁路，杯壁也不是铁磁材料。为了减小气隙，杯壁必须较薄，约为0.2～0.3 mm。

阻尼型测速发电机是具有较高的堵转理论加速度值和较低的零速输出电压 (转速等于零时输出绕组两端产生的电压为零速输出电压，它是转子位置的函数)的异步测速发电机。比率型测速发电机是速敏输出电压(输出电压中为速度函数的基波输出电压分量。它在数值上等于在相同转速和试验条件下， 按两个旋转方向所测得的基波输出电压之和的1/2) 对零速输出之比较高，转子转动惯量较低，整个速度范围内输出电压线性度较高的异步测速发电机。积分型测速发电机是输出电压随温度变化偏差小、加热时间短的异步测速发电机， 通常具有温度控制和补偿网络。

异步测速发电机的励磁绕组中如果通以直流， 直轴磁通就将不再脉振而变成恒定磁通。当转速恒定时，由切割电动势产生的交轴磁通亦将恒定不变， 所以输出绕组中不产生电动势。当转速发生变化时，交轴磁通的大小将随着转速的变化而变化， 它交链输出绕组并在其中产生和转子加速度成正比的电动势， 所以向异步测速发电机的励磁绕组中送入直流， 就成为一个加速度检测器。

测速发电机同步测速发电机

同步测速发电机 采用同步电机结构， 输出交流电压的幅值和频率均与转速成正比的测速发电机。同步测速发电机又分为永磁式、感应子式和脉冲式。永磁式不需要励磁电源，转子为永磁励磁，具有结构简单易于维修的优点，但极数比较少，用二极管整流后纹波比较大，滤波比较困难。感应子式按定、转子之间可变磁阻效应产生感应电动势原理工作，极数比较多，整流后纹波比较小且便于滤波，但结构复杂维修困难。以上两种测速发电机既可用输出电压的幅值去反映转速，也可用输出电压的频率去代表转速。前者是模拟量，需要整流和滤波;后者是数字量，可以直接输入微处理机。如果将幅值和频率合起来使用，就有可能实现高灵敏度的转速检测，但不能判别旋转方向，这一点不如直流测速发电机。脉冲式以脉冲频率作为输出信号，可以直接输入微处理机， 是测速码盘中每转发出脉冲数较少的一种。由于其结构简单，坚固耐用，可以判别旋转方向，20世纪90年代后期随着数字技术的发展被广泛应用。

交流异步测速发电机的转子结构有笼型的，也有杯型的，在控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机。空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上相互差90°电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组。

转子静止：

励磁绕组产生的磁通在转子绕组上感应电势，产生电流。转子磁势不与输出绕组交链，所以，输出绕组不感应电势，即：输出电压为零，U=0。

空心杯转子异步测速发电机原理图

交流异步测速发电机的误差主要有：

非线性误差：由于直轴磁通d变化使测速发电机 产生非线性误差；

剩余电压：实际运行中，转子静止时，测速发电机输出一个较小的电压；

相位误差：由于励磁绕组的漏抗、空心杯转子的漏抗使输出电压与励磁电压的相位不同。交流同步测速发电机分为：永磁式、感应式和脉冲式。