10
杯形转子
ER 2
10 Dn D l 10 n ke10 n l 60 60
转子切割电势与转速成正比。
控制电机
由于导条处于短路状态，因此其 中会产生电流，忽略导条漏抗的 影响时，其中电流为：
U1~ w1
ER2 IR2
I R2
ER 2 ke10 n RR RR
max
1-线性输出特性
U 2 LT max
2
2-实际输出特性
输出特性和线性误差
U max
3 v max v max 2
v
x
U max
U 2 LT max
100%
U 2 LT max
控制电机 U2
2 1
式中， Umax为实际输出电压与线性 输出电压的最大差值；U2lTmax为对应 于最大转速 n max（技术条件上有规定） 的线性输出电压。
U 1 E 2 jI 2 x2


I2 r2
r2
jx2 I. 2 ZL U 2
.
U2
I2 I2


U2
E2

1 2

E2
.
E I Z U 2 2 2 2
控制电机
3、容性负载，在测速发电机转速一定时，负 载阻值减小，输出电压的大小增加和相位增加。
jI2 x2
鼠笼转子异步测速发电机输出特性斜率 大，但是它的特性比较差、线性误差大、 转子惯性大， 通常只用于精度要求不高 的系统中。
U1~
w1
ER2 IR2
E2 w2 U2~
10
2
n
杯形转子
控制电机
空心杯转子异步测速发电机的精度比较高，线形 误差小，转动惯量小，应用在要求精度比较高的 系统中，是最广泛应用的一种异步测速发电机。
E2
励磁 绕组 接U1
i0
Fo=W1i0

dt d eR WR dt
e 1 W 1
控制电机 d
1、励磁磁通 在W1的 轴线上脉振，与W1和 转子导体相环链。 2、与输出绕组W2的 轴线垂直，不穿过W2 ， W2轴线 因此其中此时不感应 电势。
e2=0
W1轴线
励磁绕组
E1
10
ER
1
1
R2
R2
n
O
U2
1000
2
E2 w2
n（r/min）
n
U2~
10
杯形转子
3.4 交流异步测速发电机的使用
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做阻尼元件时，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。
位移
E U ~1
1
I 1 r1 E1 U 2

I1 E R2 I R2


w1
ER2 IR2
β ψ θ
2
E2 w2 U2~
10
E2

1 2

n
E1

杯形转子
控制电机
三、剩余电压Us
测速发电机的激磁绕组已经供电，转子处于 不动情况下（即零速时）输出绕组所产生的电压， 此即剩余电压，又称为零速电压。
U2 = k n
其主要用途有两种： 运算元件和阻尼元件。
o
n
控制电机
3.2 交流异步测速发电机的结构和工作原理
一、交流异步测速发电机结构
定子上装有两个绕组，一个作励磁用，称为 励磁绕组1；另一个输出电压，称为输出绕组2； 两个绕组的轴线互相垂直，在空间上相隔90°。
U1~
U2~
控制电机 转子一般为杯形转子，通常是由非铁磁材料（硅锰青 铜）制成的空心薄壁圆筒，为了减少转子漏电抗、增 加电阻。此外，为了减少磁路的磁阻，在空心杯形转 子内放置有固定的内定子。在分析时，杯形转子可视 作由无数并联的导体条组成，和鼠笼转子一样。
控制电机
控制电机 所以，当转子旋转时，转子导体切割磁场φ10 ，感应电势 ER 2，产生电流IR 2。建立磁场φ2 ，该磁场在输出绕组中 感应电势ER2，其大小与转速成正比。且与励磁电压同频 率。 U
2
U1~ w1
ER2
n 2
IR2
E2 w2
o
n
U2~
10
杯形转子
3.3 异步测速发电机的特性和主要技术指标
U2

U 1 E2


I2 r2
r2
jx2 I. 2 ZL U 2
.
U2

E2
.
E2

I2 I2


1 2

E I Z U 2 2 2 2
控制电机
4、感性负载，在测速发电机转速一定时，负 载阻值减小，输出电压的大小减小和相位减小。
U 1 E 2 jI x 2 2
2
U1~
w1
ER2 IR2
E2 w2 U2~
10
n
杯形转子
控制电机
综上所述究竟采用哪种负 载，主要根据系统的需要而定， 通常总是希望保持输出电压的 大小不受不在阻抗的影响。因 此，多数采用电阻电容性负载。
U1~
w1
ER2 IR2
2
E2 w2
U2~
10
n
杯形转子
控制电机
二、激磁电源的影响
交流异步测速发电机激磁电源电压幅值的不稳定， 会直接引起输出电压的不稳定，因而影响输出特性的线 形误差。因此，对于要求稳定性高，误差小的异步测速 发电机，都采用专用的电源供电，其电源的幅值和频率 不受其他因素的影响。
一、负载性质对输出特性的影响及改善方法 测速发电机正常工作 时,其输出电压仅为转速的 函数不受负载的性质和大 小的影响,实际工作中输出 电压的大小和相位与负载 的大小和性质有关 。
U1~
w1
ER2 IR2
2
E2 w2
U2~
10
n
杯形转子
控制电机
1、负载阻抗足够大时，在测速发电机转速一 定时，负载阻抗稍有变化，输出电压的大小和相 位几乎不变。 2、电阻负载，在测速发电机转速一定时，负 载阻值减小，输出电压的大小减小和相位增加。
励磁绕组 U1~ U1~ 输出绕 组
U2~
U2 ~
控制电机
交流测速发电机结构图
励磁绕组
输出 绕组
控制电机
交 流 测 速 发 电 机 定 转 子 铁 心
控制电机
下 好 线 的 定 子
控制电机
二、工作原理
W1为励磁绕组、W2为输出绕组 U1~ w1
E1
ER IR
(一)、当n=0时，物理过程
w2
1、是脉振磁通 U2~ 2、与励磁绕组W1的轴线一致， 杯形转子 10 与输出绕组W2的轴线垂直。 d 3、与W1和转子导体相匝链。 e 1 W 1 dt 励磁绕 d i F =W i 0 o 1 0 eR WR 组接U1 dt （交流） e2=0
Us
Usj
Us0
0
α
产生剩余电压的原因是多 种多样的，它由两部分组成： 一部分是固定分量Us0，其值与 转子位置无关；另一部分是交 变分量Usj，它的值与转子位置 有关，当转子位置变化时，其 值作周期性的变化。
控制电机
四、输出斜率
与直流测速发电机一样，异步测速发电机的输 出斜率Un通常也规定为转速1000r/min时的输出电压。 输出斜率越大，输出特性上比值U2/ n越大，测速 发电机对于转速变化的灵敏度就越高。但是与同样 尺寸的直流测速发电机相比较，交流测速发电机的 输出斜率较小，一般为0.5~5V/kr/min。 U~ w U2 E I Un
第 3 章 交流异步测速发电机
中国矿大信电学院
第3章 交流异步测速发电机
3.1 交流异步测速发电机概述 3.2 交流异步测速发电机的结构和工作原理
3.3 交流异步测速发电机的特性和主要技术指标
3.4 交流测速发电机的使用 3.5 交流异步测速发电机的应用举例
第3章 交流异步测速发电机
本 章 要 求：
2
U1~
w1
ER2 IR2
E2 w2
U2~
10
杯形转子
控制电机
为了便于衡量实际输出特性的线性度， 一般把实际输出特性上对应于 23 v （为最 大相对速度）的一点与坐标原点的连线作为 线性输出特性，直线与曲线之间的差异就是 误差，这种误差通常用线性误差（又称幅值 U2 相对误差）x 来度量。 1
一、输出特性和线性误差 测速发电机输出电压与转速间的关系 U2=f(v) 称为输出特性。 上式中v为相对速度，它是实际转速n与同步转 速ns的比值，即v = n / ns 。 理想的测速发电机输出电压应正比 于它的转速，即U2= Kv 。但是实际 的异步测速发电机输出电压与转速 间并不是严格的线性关系，而是非 线性的。 n
熟练掌握交流测速发电机的工作原理。 了解交流测速发电机的结构和型式。 熟练掌握交流测速发电机的输出特性。 搞清交流测速发电机的误差及其减小方法。 搞清交流测速发电机的性能指标。 熟练掌握交流测速发电机的应用。
3.1
交流异步测速发电机概述
交流异步测速发电机是一种测量转速 或转速信号的元件。理想的测速发电机的 输出电压U2与它的转速n成线性关系，如 图所示，其数学表达式为：U2
U2
I2 I2



r2
jx2 I. 2 ZL U 2
.

U2

I2 r2
E2
.
1 2