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1、 异步测速发电机的使用异步测速发电机的使用 交流测速发电机主要用于交流伺服系统和解算装置中。 在选用时， 应根据系统的频率、电压、 工作转速的范围和具体用途来选择交流测速发电机的规格。 用作解算元件的应着重考虑精度要高， 输出电压稳定性要好； 用于一般转速检测或作阻尼元件时， 应着重考虑输出斜率要大， 而不宜既要精度高， 又要输出斜率大。 当使用直流或交流测速发电机都能满足系统要求时， 则需考虑到它们的优缺点， 全面权衡， 合理选用。 与直流测速发电机比较， 交流异步测速发电机的主要优点是： (1) 不需要电刷和换向器， 构造简单， 维护容易， 运行可靠； (2) 无滑动接触， 输出特性稳定，
2、 精度高； (3) 摩擦力矩小， 惯量小； (4) 不产生干扰无线电的火花； (5) 正、 反转输出电压对称。 主要缺点是： (1) 存在相位误差和剩余电压； (2) 输出斜率小； (3) 输出特性随负载性质(电阻、 电感、 电容)而有所不同。 在应用交流测速发电机时， 还应注意以下几个问题。 1 负载影响负载影响 异步测速发电机在控制系统中工作时， 输出绕组所连接的负载， 一般情况下其阻抗是很大的， 所以近似地可以用输出绕组开路的情况(不带负载)进行分析。 通常工厂给出的技术指标也多是指输出绕组开路时的指标， 但倘若负载阻抗不是足够大， 则输出绕组就不应认为是开路， 负载对电机的性能就会有影
3、响。 下面对负载阻抗的影响作一些粗略的分析。 当输出绕组接入负载Zn 后， 在绕组中就有电流I2流过， 输出绕组的阻抗Z2就要对输出电压产生影响。 这时， 输出电压U2不等于电势E2， 而且电流I2也要产生沿着输出绕组轴线方向的脉振磁通 ， 如图8 - 24所示， 从而使原来转子在这个方向所产生的磁通 发生改变， 这必然也会引起励磁绕组轴线方向的磁通 发生变化。负载阻抗的大小及性质不同， 其影响是不同的， 精确的分析也是相当复杂的。 这里只以电阻性负载为例， 作一些粗略的分析， 观察负载对输出电压值和相位的影响。 2 21图 8 - 24 负载的影响 首先不考虑脉振磁通 的影响， 近似地认为在
4、一定的转速n时， 合成磁通 和 不随负载阻抗而变， 这样， 相量 的值和相位不变， 它与电压 之间有一固定相移角0， 如图8 - 25(a)所示。 如果输出绕组两端所接的负载为Rn ， 由图8 - 25(b)的电路图可得出电压平衡方程式为2 212E1U)(22222jXRIEU (8 - 16) 式中， R2、 X2分别为输出绕组的电阻和漏抗。 图 8 - 25 输出电路的相量图和等效电路图 (a) 相量图； (b) 等效电路图 这时， 输出电压 与电流 反相， 在相位上落后于相量 一个相角 ， 所以输出电压 与励磁电压 的夹角， 即输出相位移为2U2I2EnRRX22arctan2U1Un
5、RRX220arctan(8 - 17)(滞后) 输出电流的值为222222)(nRRXEI (8 - 18) 图 8 - 26 输出绕组的去磁作用 图 8 - 27 负载与输出电压和相位移的关系表 8 - 1 各种性质的负载对性能指标的影响图 8 - 28 负载与线性误差关系 图 8 - 29 负载与相位误差关系 2 温度的影响温度的影响 环境温度的变化和电机长时间工作的发热， 会使定子绕组和杯形转子的电阻以及磁性材料的性能发生变化， 这样就会对电机的性能产生影响， 使输出特性不稳定。 例如当温度升高时， 由于电阻压降I1R1和I2R2的增大及磁通1和2的减小， 就会使输出斜率下降。 又从图
6、8-9和图8 - 25(a)中可以看出， 这时相位移将向超前方向推移。 在实际使用中， 往往要求当温度变化时电机的性能应保持一定的稳定性， 所以规定了变温输出误差 U t 和变温相位误差 t 的指标， 其含义是由于温度变化引起的输出电压值和相位移的变化。 对于某些作为解算元件用的、 精度要求很高的异步测速发电机， 为了使电机的特性不受温度变化的影响， 应采用温度补偿措施。 简单的方法是单独地在励磁回路(图8 - 30(a)、 输出回路(图8 - 30(b)或同时在两回路中(图8 - 30(c)串联负温度系数的热敏电阻Rb 来补偿温度变化的影响。 图 8 - 30 温度补偿 3 励磁电源的影响励
7、磁电源的影响 异步测速发电机对励磁电源的稳定度、 失真度要求是比较高的， 特别是解算用的测速发电机， 要求励磁电源的幅值、 频率都很稳定， 电源内阻及电源与测速发电机之间连线的阻抗也应尽量小。 电源电压幅值不稳定， 会直接引起输出特性的线性误差， 而频率的变化会影响感抗和容抗的值， 因而也会引起输出的线性误差和相位误差。 如对于400 Hz 异步测速发电机来说， 在任何转速下， 频率每变化1 Hz ， 输出电压约变化0.03 % 。另外， 波形失真度较大的电源， 会引起输出电压中高次谐波分量过大。 所以在精密系统中励磁绕组一般采用单独电源供电， 以保持电源电压和频率的稳定。 4 移相问题移相问
8、题 在自动控制系统中， 往往希望输出电压 与励磁电压 相位相同， 因而要进行移相。 移相可以在励磁回路中进行， 也可以在输出回路中进行， 或者在两回路中同时进行。 最简单的方法是在励磁回路中串联移相电容C进行移相， 如图8 - 11所示， 电容值可用实验办法确定。 但应注意的是在励磁回路中串上电容后， 会对输出斜率、 线性误差等特性产生影响， 因此在补偿相移后， 电机的技术指标应重新测定。 2U1U 目前应用得较多的是在输出回路中进行移相， 这时， 输出绕组通过RC移相网络后再输出电压， 如图8 - 31所示。 图中主要通过调节C1和R1的值来对输出电压 进行移相； 电阻R3和R2组成分压器， 改变R2和R3的大小可调节输出电压 的值。 采用这种方法移相时， C1、 R1、 R2、 R3及后面的负载一起组成了测速发电机的负载阻抗。 2U2U图 8 31 输出回路中移相
