直流、交流测速发电机的工作原理 来源：机械专家网发布时间：2010-03-20 机械专家网 一、直流测速发电机： 1、直流测速发电机的工作原理：在空载时，直流测速发电机的输出电压就是电枢感应电动势。显然输出电压与转速成正比。 2. 误差分析 直流测速发电机的输出电压与转速要严格保持正比关系在实际中是难以做到的，其实际的输出特性为图中实线，造成这种非线性误差的原因主要有以下三个方面： （1）电枢反应 直流测速发电机负载时电枢电流会产生电枢反应，电枢反应的去磁作用使气隙磁通Φ0减小，使输出电压减小。从输出特性看，斜率将减小，而且电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越显著，输出特性斜率减小越明显，输出特性直线变为曲线。 （2）温度的影响 如果直流测速发电机长期使用，其励磁绕组会发热，其绕组阻值随温度的升高而增大，励磁电流因此而减小，从而引起气隙磁通减小，输出电压减小，特性斜率减小。温度升得越高，斜率减小越明显，使特性向下弯曲。 可在励磁回路中串接一个阻值较大而温度系数较小的锰铜或康铜电阻，以减小由于温度的变化而引起的电阻变化，从而减小因温度而产生的线性误差。 （3）接触电阻 如果电枢电路总电阻包括电刷与换向器的接触电阻，那么输出电压受接触电阻压降影响总是随负载电流变化而变化，当输入的转速较低时，接触电阻较大，使此时本来就不大的输出电压变得更小，造成的线性误差很大；当电流较大的，接触电阻较小而且基本上趋于稳定的数值，线性误差相对而言小得多。 另外，直流测速发电机输出的是一个脉动电压，其交变分量对速度反馈控制系统、高精度的解算装置有较明显的影响。 二、交流测速发电机： 交流测速发电机分为同步测速发电机和异步测速发电机。在实际应用中异步测速发电机使用较广泛。 交流异步测速发电机工作原理 交流异步测速发电机与交流伺服电动机的结构相似，其转子结构有笼型的，也有杯型的，在自动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互差90°电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组。 ·空心杯转子异步测速发电机原理： 当定子励磁绕组外接频率为 f的恒压交流电源 u，励磁绕组中有电流 i流过，在直轴（即轴）上产生以频率 f脉振的磁通。 在转子不动时，脉振磁通在空心杯转子中感应出变压器电势（空心杯转子可以看成有无数根导条的笼式转子，相当于变压器短路时的二次绕组，而励磁绕组相当于变压器的一次绕组），产生的磁场与励磁电源同频率的脉振磁场，在转子转动时，转子切割直轴磁通，在杯型转子中感应产生旋转电势，其大小正比于转子转速，并以励磁磁场的脉振频率交变，又因空心杯转子相当于短路绕组，故旋转电势在杯型转子中产生交流短路电流，若忽视杯型转子的漏抗的影响，那么此短路电流所产生的脉振磁通在空间位置上与输出绕组的轴线一致，因此转子脉振磁场与输出绕组相交链而产生感应电势。输出绕组感应产生的电势实际就是交流异步测速发电机输出的空载电压，其大小正比于转速，其频率为励磁电源的频率。
浅谈测速发电机及自整角机的应用 姓名 机电工程学院农电班学号 摘要：测速发电机是一种检测机械转速的电磁装置。它能把机械转速变成电压信号,其输出电压与输入电压的转速成正比关系。在转速调节自动控制系统中作转速反馈元件、计算元件或阻尼元件。自整角机是测量机械转角的控制电机。与旋转变压器不同的是，非数字化自整角机必须至少两台才能正常工作。当两台自整角机的定子绕组，即整步绕组按一定方式连接在一起时，只要两台自整角机的转角存在差值，就会相应的输出。本文主要就测速发电机与自整角机的分类及应用方面做了阐述。 关键词: 测速发电机自整角机应用 0引言 在转速反馈系统中, 测速发电机是一个关键的装置, 它的输出电压的幅值正比于转速, 极性反映电机的转向。测速精度、线性度、波型的纹波系数以及测量的小滞后性是它的主要性能指标。现有测速发电机的性能指标一般能满足大多数调速系统的需要。但是,它往往存在一个相当致命的缺陷,长期使用时可靠性不高。很多公司调速系统有三分之一的故障源于测速发电机的失效。其原因不外乎机械安装的同心度变坏、碳刷和换向器的磨损、永磁磁强的减弱等。[5. 1~2] 自整角机是一种感应式机电元件，被广泛地应用于随动系统中，作为角度传输、变换和指示的装置。在控制系统中经常两台或者多台联合使用，使机械上互不相连的两根或多根轴能够自动地保持相同的转角变化，或者同步旋转。 1 测速发电机与自整角机的分类 1.1测速发电机的分类 测速发电机是输出电动势与转速成比例的微特电机。其绕组和磁路经精确设计，输出电动势和转速成线性关系，改变旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。测速发电机，其实质上是一种将转速变换为电信号的机电磁元件。从工作原理上讲，它属于“发电机”的范畴。测速发电机在控制系统中主要作为阻尼元件、微分元件、积分元件和测速元件来使用。 测速发电机有直流和交流之分，而直流测速发电机又有他励和永磁之分，其结构和工作原理与小功率直流发电机相同，通常输出功率较小。作为计算元件时要求其输出电压的线性误差和温度误差低于一个上限。而交流测速发电机又有同步和异步之分，同步测速发电机包括：永磁式、感应式和脉冲式；异步测速发电机应用最广泛的是杯型转子异步测速发电机。 为了提高测速发电机的精确度和可靠性，目前，直流测速发电机出现了无刷结构的霍尔效应直流测速发电机。因为这种霍尔效应无刷直流测速发电机是一种无齿槽、无绕组的电机，所以它不会产生由于齿槽而存在的“齿槽谐波电势”，这种电机结构简单，便于小型化。 由于测速发电机在被测机构与测速发电机同轴联接时，只要检测出输出电动势，就能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。为保证电机性能可靠，测速发电机的输出电动势具有斜率高、特性成线性、无信号区小或剩余电压小、正转和反转时输出电压不对称度小、对温度敏感低等特点。此外，直流测速发电机要求在一定转速下输出电压交流分量小，无线电干扰小；交流测速发电机要求在工作转速变化范围内输出电压相位变化小。 1.2自整角机的分类
测速发电机的应用-直流测速发电机测速误差分析及减小误差的方法研究 论文毕业论文 直流测速发电机作为自动控制系统中的校正元件，就其物理本质来说，是一种测量转速的微型直流发电机；从能量转换的角度看，它把机械能转换为电能，输出直流电；从信号转换的角度看，它把转速信号转换成与转速成正比的直流电压信号输出，因而可以用来测量转速。 1 自动控制系统对直流测速发电机的要求 自动控制系统对其元件的要求，主要是精确度高、灵敏度高、可靠性好等。据此，直流测速发电机在电气性能方面应满足以下几项要求： （1）输出电压与转速的关系曲线（输出特性） a RL =∞ 应为线性Ua=K*n，如图1所示。 RL1 （2）输出特性的斜率要大； （3）温度变化对输出特性的影响要小； RL2 （4）输出电压的纹波要小； （5）正、反转两个方向的输出特性要一致。 RL1> RL2 可以看出，第（2）项要求是为了提高测速发 图1: 不同负载电阻时的 电机的灵敏度。因为输出特性斜率大，即△U/△n大， 理想输出输出特性 这样，测速机的输出对转速的变化很灵敏。负载时输出电压与转速的关系式为：Ua=CeΦ*n/(1+Ra/Rl) 如果式中Ф、Ra和Rl都能保持常数，则Ua与n之间仍呈线性关系，只不过随着负载电阻的减小，输出特性的斜率变小而已，如图1所示。第（1）、（3）、（4）、（5）项的要求是为了提高测速机的精度。因为只有输出电压与转速成线性关系，并且正、反转时特性一致，温度变化对特性的影响越小，输出电压越稳定，输出电压才越能精确地反映转速，才能有利于提高整个系统的精度。 2 直流测速发电机的误差及其减小的方法 实际上，测速发电机的输出特性不是严格地呈线性特性，实际特性与要求的线性特性间存在误差。 2．1 温度影响 直流测速发电机Ua=f(n)为线性关系的条件之一是励磁磁通Ф为常数。实际上，电机周围环境温度的变化以及电机本身发热（由电机各种损耗引起）都会引起电机绕组电阻的变化。当温度升高时，励磁绕组电阻增大，励磁电流减小，磁通也随之减小，输出电压就降低。反之，当温度下降时，输出电压就升
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
直流测速发电机应用案例 有关直流测速发电机特点、应用、控制的研究 摘要： 直流测速发电机是一种测速元件，它把转速信号转换成直流电压信号输出。直流测速发电机广泛地应用于自动控制、测量技术和计算机技术等装置中。直流测速发电机可分为电磁式和永磁式两种。电磁式励磁绕组接成他励，永磁式采用矫顽力高的磁钢制成磁极。由于永磁式不需另加励磁电源，也不因励磁绕组温度变化而影响输出电压，故应用较广。 关键词： 直流测速发电机特点应用控制研究 0引言: 直流测速发电机是一种微型直流发电机，实质是一种转速测量传感器，将机械速度转变为电压信号，在自动控制系统和计算装置中作为检测元件、校正元件等。在恒速控制系统中，测量旋转装置的转速，向控制电路提供与转速成正比的信号电压作为反馈信号，以调节速度。工作原理如图。 当被测装置带动发电机电枢旋转，电枢产生电动势Ea，其大小为 Ea=KEφn 发电机的输出电压为： U=Ea-RaIa=KEφn-RaIa 又：Ia=U/RL 故：U=(KEφ/1+ (Ra/RL))n 可见，当励磁电压Uf保持恒定时，φ亦恒定，若Ra、RL不变，输出电压U的大小与转速n成正比（U=k n）。对于不同的负载电阻RL，测速发电机输出特性的斜率有所不同，如图2。由于电机电枢反应，使输出电压与转速有一定的线性误差。RL越小、n越大，误差越大。因此，应使RL和n的大小符合直流测速发电机的技术要求，以确保控制系统的精度。
2012年4月30日 直流测速发电机的输出特性 图为直流测速发电机在恒速控制系统中的应用图。其中，直流伺服电动机S M拖动机械负载，要求负载转矩变动时，系统转速不变。SM同轴连接直流测速发电机TG，将TG输出电压送入系统的输入端作为反馈电压Uf，且Uf与给定电压 恒速控制系统原理图 1直流测速发电机特点： 自动控制系统对其元件的要求，主要是精确度高、灵敏度高、可靠性好等。据此，直流测速发电机在电气性能方面具有以下几项特点： 3.1输出电压和转速的关系曲线(即为输出特性)应为线性； 3.2温度变化对输出特性的影响要小； 3.3输出特性的斜率要大； 3.4输出电压的纹波要小，即要求在一定的转速下输出电压要稳定，波动要小； 3.5正，反转两个方向的输出特性要一致，实际应用中一般都是不一致的，稍有差别； 3.6体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、对无线电通信的干扰小、噪声小等特点。 不难理解，第3项是为了提高测速发电机的灵敏度。因为输出特性斜率大，即是速度变化相对的电压变化大，这样，测速成机的输出对转速的变化很灵敏。 第1、2、4、5项是为了提高测速发电机的精度。因为只有输出电压和转速成线性关系，并且正、反转时
测速发电机工作原理: (一)、直流测速发电机工型式 1、永磁式其定子磁极由永久磁钢做成，没有激磁绕组。 2、电磁式其定子激磁绕组由外部电源供电，通电时产生磁场。 永磁式电机结构简单，省掉激磁电源，便于使用，并且，温度变化对激磁磁通的影响也小。但永磁材料价格较贵，帮常应用于小型测速成发电机中。 (二)、自动控制系统对直流测速发电机的要求 自动控制系统对其元件的要求，主要是精确度高、灵敏度高、可靠性好等。据此，直流测速成发电机在电气性能方面应满足以下几项要求： 1、输出电压和转速的关系曲线(即为输出特性)应为线性； 2、温度变化对输出特性的影响要小； 3、输出特性的斜率要大； 4、输出电压的纹波要小，即要求在一定的转速下输出电压要稳定，波动要小； 5、正，反转两个方向的输出特性要一致，实际应用中一般都是不一致的，稍有差别。 不难理解，第3项要求是为了提高测速成发电机的灵敏度。因为输出特性斜率大，即是速度变化相对的电压变化大，这样，测速成机
的输出对转速的变化很灵敏。第1、2、4、5项的要求是为了提高测速成发电机的精度。因为只有输出电压和转速成线性关系，并且正、反转时特性一致，温度变化对特性的影响越小，输出电压越稳定，则输出电压就越能精确地反映转速，这样才能对提高整个系统的精度有利。 (三)、直流测速发电机的误差及其减小的方法 1、温度影响： 电机周围环境温度的变化以及电机本身发热都会引起电机绕组电阻的变化。当温度升高时，激磁绕阻电阻增大，激磁电流减小，磁通也随之减小，输出电压就降低。反之，当温度下降时，输出电压便升高。 处理方法：在激磁回路中串联一个阻值比激磁绕阻电阻大几倍的附加电阻来稳流，这样，尽管温度升高将引起激磁绕组电阻增大，但整个激磁回路的总电阻增加不多。附加电阻可以用温度系数较低的合金材料制成。 2、电枢反应： 测速运行时，其电枢绕组的电流产生电枢磁场，它对激磁绕组磁场有去磁效应。而且负载电阻越小或是转速越高，负载电流就越大，去磁作用就越明显，造成输出特性曲线非线性误差增加。 处理方法：为了减小电枢反应对输出特性的影响，在直流测速发电机的技术条件中标有最大转速和最小负载电阻值。在使用时，转速
第三章测速发电机 §3-1 概 述 测速发电机(tachogenerator)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，其输出电压与输入的转速成正比关系，如图3-1所示。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、解算元件和角加速度信号元件等。自动控制系统对测速发电机的要求，主要是精确度高、灵敏度高、可靠性好等。具体为： （1）输出电压与转速保持良好的线性关系； （2）剩余电压（转速为零时的输出电压）要小； （3）输出电压的极性和相位能反映被测对象的转向； （4）温度变化对输出特性的影响小； （5）输出电压的斜率大，即转速变化所引起的输出电压的变化要大； （6）摩擦转矩和惯性要小。 此外，还要求它的体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、对无线电通讯的干扰小、噪声小等。 图3-1 测速发电机输出电压与转速的关系 在实际应用中，不同的自动控制系统对测速发电机的性能要求各有所侧重。例如作解算元件时，对线性误差、温度误差和剩余电压等都要求较高，一般允许在千分之几到万分之几的范围内，但对输出电压的斜率要求却不高；作较正元件时，对线性误差等精度指标的要求不高，而要求输出电压的斜率要大。 测速发电机按输出信号的形式，可分为交流测速发电机和直流测速发电机两大类。 交流测速发电机又有同步测速发电机和异步测速发电机两种。前者的输出电压虽然也与转速成正比，但输出电压的频率也随转速而变化，所以只作指示元件用；后者是目前应用最多的一种，尤其是空心杯转子异步测速发电机性能较好。直流测速发电机有电磁式和永磁式两种。虽然它们存在机械换向问题，会产生火花和无线电干扰，但它的输出不受负载性质的影响，也不存在相角误差，所以在实际中的应用也较广泛。
教案（首页） 授课班级机电高职1002 授课日期 课题序号 4.2 授课形式讲授授课时数 2 课题名称测速发电机的应用 教学目标1．了解测速发电机的功能和应用。 2．熟悉直流测速发电机的基本结构和工作原理。3．熟悉交流测速发电机的基本结构和性能特点。4．了解测速发电机的性能参数。 教学重点1、直流测速发电机的基本结构和工作原理。 2、交流测速发电机的基本结构和性能特点 教学难点1、直流测速发电机的基本结构和工作原理。 2、交流测速发电机的基本结构和性能特点 教材内容更 新、补 充及删减 无 课外作业见教案 教学后记无 送审记录 盐城生物工程高等职业技术学校
课堂时间安排和板书设计 复习5 导 入 5 新 授 60 练 习 15 小 结 5 一、直流测速发电机 二、交流异步测速发电机
课题序号 4.2 课题名称测速发电机第1 页共 3 页教学过程主要教学内容及步骤 导入新授测速发电机是一种反映转速信号的电器元件，它的作用是将输入的机械转速变换成电压信号输出。测速发电机的外形结构如图4-10所示。在自动控制系统中测速发电机主要用作测速元件、阻尼元件（或校正元件)、解算元件和角加速度信号元件。自动控制系统对测速发电机的要求是: 1．输出电压要与转速呈线性关系。 2．正、反转的特性一致。 3．输出特性的灵敏度高。 4．电机的转动惯量小。 测速发电机可分为直流测速发电机和交流测速发电机两类。近年来还出现了采用新原理、新结构研制成的霍尔效应测速发电机等。了解测速发电机的工作原理、性能特点、主要参数，对我们正确使用自动控制系统具有十分重要的意义。 一、直流测速发电机 直流测速发电机的结构和直流伺服电动机基本相同，从原理上看又与普通直流发电机相似。若按定子磁极的励磁方式来分，直流测速发电机可分为永磁式和电磁式两大类。如以电枢不同结构形式来分，又有有槽电枢、无槽电枢、空心杯电枢和印制绕组电枢等。近年来，为满足自动控制系统的要求，又出现了永磁式直线测速发电机。 永磁式测速发电机由于不需要另加励磁电源，也不存在因励磁绕组温度变化而引起的特性变化，因此在生产实际中应用较为广泛。 永磁式测速发电机的定子用永久磁铁制成，一般为凸极式。转子上有电枢绕组和换向器，用电刷与外电路相连。由于定子采用永久磁铁励磁，故永磁式测速发电机的气隙磁通总是保持恒定的。直流测速发电机的输出电压与转速成正比，因此，只要测出直流测速发电机的输出电压就可测得被测机械的转速。 事实上，测速发电机带上负载后，由于客观存在的电枢电流的去磁作用和电机温度的变化，都会使得输出电压下降，从而破坏了输出电压与转速的线性关系，特别是当负载电阻较小，转速较高，电流较大时，输出电压与转速将不再保持线性关系，如图4 –11所示。在测速发电机的技术数据中，提供了最小负载电阻和最高转速，使用时应加以注意。 盐城生物工程高等职业技术学校
第二章直流测速发电机 Chapter two DC Tachogenerator 2.1 直流电机基本结构和工作原理 （The Basic Structure and Operation Principle of a DC Machine）
直流发电机工作原理 直流电动机工作原理 2.2 直流电机的电势和电磁转矩（EMF and MMFof DC machine）
电势：n a pN n C E e a φφ60= = 电磁转矩：a a T I a pN I C T φπφ2== 磁场分布和电刷电势 图2 - 13 直流电机磁路图2 - 14 气隙中磁通密度分布图 图 2 - 2 磁场分布和电刷电势 2.3 直流测速发电机(DC Tachogenerator) PRINCIPLE OF OPERATION :
The DC Tachogenerator is a speed transducer, which develops DC voltage proportional to speed of the motor connected to it. Permanent Magnetic field eliminates the need of external excitation and offers extremely reliable and stable outputs. The accuracy of the tachogenerator decides the maximum accuracy of speed of the controlled machine. They are widely used for feedback and display purposes. 直流测速发电机及其输出特性 1) 对直流测速发电机要求： （1）输出电压与转子转速之间的关系（称为输出特性）应为线形，如图2-17； 图2-17 测速发电机的理想输出特性 （2）输出特性的斜率要大； （3）温度变化对输出特性的影响要小； （4）输出电压的纹波要小； （5）正、反转两个方向的输出特性要一致。 2）输出特性 图2-18 直流测速发电机接上负载 图2 - 19 不同负载电阻时的理想输出特性 3）直流测速发电机的误差及其减小方法
直流测速发电机 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
第二章直流测速发电机 Chapter two DC Tachogenerator 直流电机基本结构和工作原理 （The Basic Structure and Operation Principle of a DC Machine）
直流发电机工作原理 直流电动机工作原理 直流电机的电势和电磁转矩（EMF and MMF of DC machine ） 电势：n a pN n C E e a φφ60= = 电磁转矩：a a T I a pN I C T φπφ2== 磁场分布和电刷电势
图2 - 13 直流电机磁路图2 - 14 气隙中磁通密度分布图 图 2 - 2 磁场分布和电刷电势 直流测速发电机(DC Tachogenerator)
PRINCIPLE OF OPERATION : The DC Tachogenerator is a speed transducer, which develops DC voltage proportional to speed of the motor connected to it. Permanent Magnetic field eliminates the need of external excitation and offers extremely reliable and stable outputs. The accuracy of the tachogenerator decides the maximum accuracy of speed of the controlled machine. They are widely used for feedback and display purposes. 直流测速发电机及其输出特性 1) 对直流测速发电机要求： （1）输出电压与转子转速之间的关系（称为输出特性）应为线形，如图2-17； 图2-17 测速发电机的理想输出特性 （2）输出特性的斜率要大； （3）温度变化对输出特性的影响要小； （4）输出电压的纹波要小； （5）正、反转两个方向的输出特性要一致。 2）输出特性 图2-18 直流测速发电机接上负载 a a a a R I E U -= L a a R U I = a L a a a R R U E U - =
测速发电机 输出电动势与转速成比例的微特电机。测速发电机的绕组和磁路经精确设计，其输出电动势E和转速n成线性关系，即E=nK,K是常数。改变旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。在被测机构与测速发电机同轴联接时，只要检测出输出电动势，就能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。 简介（tachogenerator ）为保证电机性能可靠，测速发电机的输出电动势具有斜率高、特性成线性、无信号区小或剩余电压小、正转和反转时输出电压不对称度小、对温度敏感低等特点。此外，直流测速发电机要求在一定转速下输出电压交流分量小，无线电干扰小；交流测速发电机要求在工作转速变化范围内输出电压相位变化小。测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。在自动控制系统中作为检测速度的元件，以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度；在解算装置中可作为微分、积分元件，也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。测速发电机分为直流和交流两种。 一、直流测速发电机 1.直流测速发电机原理直流发电机的工作是基于电磁感应定律，即：运动导体切割磁力线，在导体中产生切割电势；或者说匝链线圈的磁通发生变化，在线圈中发生感应电势。 2.直流测速发电机分类 按照励磁方式划分，直流测速发电机有两种型式。 有永磁式和电磁式两种。其结构与直流发电机相近。 A.永磁式采用高性能永久磁钢励磁，受温度变化的影响较小,输出变 化小，斜率高,线性误差小。这种电机在80年代因新型永磁材料的
出现而发展较快。 B.电磁式采用他励式，不仅复杂且因励磁受电源、环境等因素的影响，输 出电压变化较大，用得不多。 用永磁材料制成的直流测速发电机还分有限转角测速发电机和直线测速发电机。它们分别用于测量旋转或直线运动速度，其性能要求与直流测速发电机相近，但结构有些差别。 1. 永磁式直流测速发电机 永磁式直流测速发电机的定子磁极由永久磁钢做成，没有励磁绕组，结构组成定子：永久磁钢做成励磁磁极，外壳、碳刷支架、碳刷、接线盒、轴承。 转子：转轴、转子铁心、转子绕组、换向器 空气隙 永磁式直流测速发电机铭牌数据： 型号：ZYS-3A 功率：22W（1/2-1/3[Ie=22/110]） 额定电压：110V 额定转速：2000r/min 绝缘等级：B级 2. 电磁式 电磁式直流测速发电机的定子励磁绕组由外部的影响 测速发电机带负载时，由于电刷与换向器之间存在接触电阻，会产生电刷的接触压降，使输出电压降低。 较小时，接触电阻大，接触压降也大；电枢电流较大时，接触电阻小。可见接
直流测速发电机的工作原理 直流测速发电机的工作原理 在空载时，直流测速发电机的输出电压就是电枢感应电动势。显然输出电压与转速成正比。 2.误差分析 直流测速发电机的输出电压与转速要严格保持正比关系在实际中是难以做到的，其实际的输出特性为图中实线，造成这种非线性误差的原因主要有以下三个方面：（1）电枢反应 直流测速发电机负载时电枢电流会产生电枢反应，电枢反应的去磁作用使气隙磁通Φ0减小，使输出电压减小。从输出特性看，斜率将减小，而且电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越显着，输出特性斜率减小越明显，输出特性直线变为曲线。 （2）温度的影响 假如直流测速发电机长期使用，其励磁绕组会发热，其绕组阻值随温度的升高而增大，励磁电流因此而减小，从而引起气隙磁通减小，输出电压减小，特性斜率减小。温度升得越高，斜率减小越明显，使特性向下弯曲。 可在励磁回路中串接一个阻值较大而温度系数较小的锰铜或康铜电阻，以减小由于温度的变化而引起的电阻变化，从而减小因温度而产生的线性误差。 （3）接触电阻 假如电枢电路总电阻包括电刷与换向器的接触电阻，那么输出电压受接触电阻压降影响总是随负载电流变化而变化，当输入的转速较低时，接触电阻较大，使此时本来就不大的输出电压变得更小，造成的线性误差很大；当电流较大的，接触电阻较小而且基本上趋于稳定的数值，线性误差相对而言小得多。
另外，直流测速发电机输出的是一个脉动电压，其交变分量对速度反馈控制系统、高精度的解算装置有较明显的影响。 交流测速发电机 交流测速发电机分为同步测速发电机和异步测速发电机。在实际应用中异步测速发电机使用较广泛。 1.交流异步测速发电机工作原理 交流异步测速发电机与交流伺服电动机的结构相似，其转子结构有笼型的，也有杯型的，在自动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互差90?电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组。 空心杯转子异步测速发电机原理 当定子励磁绕组外接频率为f的恒压交流电源u，励磁绕组中有电流i流过，在直轴（即轴）上产生以频率f脉振的磁通。 在转子不动时，脉振磁通在空心杯转子中感应出变压器电势（空心杯转子可以看成有无数根导条的笼式转子，相当于变压器短路时的二次绕组，而励磁绕组相当于变压器的一次绕组），产生的磁场与励磁电源同频率的脉振磁场，在转子转动时，转子切割直轴磁通，在杯型转子中感应产生旋转电势，其大小正比于转子转速，并以励磁磁场的脉振频率交变，又因空心杯转子相当于短路绕组，故旋转电势在杯型转子中产生交流短路电流，若忽视杯型转子的漏抗的影响，那么此短路电流所产生的脉振磁通在空间位置上与输出绕组的轴线一致，因此转子脉振磁场与输出绕组相交链而产生感应电势。输出绕组感应产生的电势实际就是交流异步测速发电机输出的空载电压，其大小正比于转速，其频率为励磁电源的频率。
控制电机 第三章测速发电机第一节直流测速发电机 第二节交流测速发电机 第三节特种测速发电机* 第四节测速发电机的选用
测速发电机是一种把输入的转速信号转换成输出的电压信号的机电式信号元件，它可以作为测速、校正和解算元件，广泛应用于各种自动控制系统之中。 自动控制系统对测速发电机的性能要求，主要是精度高、灵敏度高、可靠性好，包括以下五个方面：（1）输出电压与转速之间有严格的正比关系。（2）输出电压的脉动要尽可能小。 （3）温度变化对输出电压的影响要小。 （4）在一定转速时所产生的电动势及电压应尽可能大。 （5）正反转时输出电压应对称。
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。
第一节直流测速发电机 一、基本结构 图3-1 直流测速发电机的基本结构 (a)(b) f U 2 U 2 U
永磁式直流测速发电机的优点是省略了励磁电源，结构简单，体积小，效率高；缺点是永磁体的磁性能会受到温度变化和电机振动的影响，长期使用电机性能会逐渐衰减。另外，高性能的永磁材料是这种测速发电机造价较高的主要因素。 这两种直流测速发电机的转子结构及电枢绕组与小功率直流发电机是完全一样的。
二、工作原理 直流测速发电机的工作原理与小功率直流发电机完全相同。当主磁通Φ一定时，直流发电机电枢绕组的感应电动势为 n C E Φe a =（3-1）a a a 2R I E U -=（3-2）电压平衡方程电动势系数