微特電機的選用
第五講測速發(fā)電機的選用(2)
宋凱 宋立偉 劉洪預(yù) 柴鳳(哈爾濱工業(yè)大學(xué)150001)
應(yīng)用較廣泛的另一類測速發(fā)電機為交流測速發(fā)電機。交流測速發(fā)電機又可分為兩大類，一類為異步測速發(fā)電機，一類為同步測速發(fā)電機。因前者使用較廣泛，本文僅介紹其選用方法。
l交流異步測速發(fā)電機的一般用途及特點
交流異步測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)與交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)完全相同，其轉(zhuǎn)子可以做成非磁杯形．也可以做成鼠籠形。鼠籠形轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機輸出斜率大，但特性差，誤差大，轉(zhuǎn)子慣量大，一般僅用于精度要求不高的系統(tǒng)中。非磁杯形轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機的精度要高得多，轉(zhuǎn)子慣量也小．是目前應(yīng)用****泛的一種交流測速發(fā)電機，交流測速發(fā)電機主要用于交流伺服系統(tǒng)和解算裝置中。選用時應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的頻率、電壓、工作轉(zhuǎn)速的范圍和具體用途選擇交流測速發(fā)電機的規(guī)格。用作解算元件時，應(yīng)著重考慮精度要高，輸出電壓穩(wěn)定性要好。用作一般轉(zhuǎn)速檢測或作阻尼元件時，應(yīng)著重考慮輸出斜率要大，而不宜既要精度高，又要輸出斜率大。與直流測速發(fā)電機相比，交流異步測速發(fā)電機的主要優(yōu)點是，①不需電刷和換向器。構(gòu)造簡單，維護容易，運行可靠。②無滑動接觸，輸出特性穩(wěn)定，精度高。③摩擦阻力矩小，慣量小。④不產(chǎn)生干擾無線電的火花。⑤正、反轉(zhuǎn)輸出電壓對稱。其缺點是，存在相位誤差和剩余電壓，輸出斜率小，其輸出特性因負載的性質(zhì)不同而有所不同。
2選用時應(yīng)注意的問題
2．1 負載阻抗對輸出特性的影響
為分析方便，假設(shè)激磁電壓不變，直軸磁通可以近似認為是常數(shù)，這樣輸出繞組的感應(yīng)電勢就僅與轉(zhuǎn)速成正比，若轉(zhuǎn)速不變，感應(yīng)電勢也為定值，且較激磁電壓滯后相位角φ。這時輸出繞組的電壓平衡方程式為：
根據(jù)式(1)可分析純電阻、純電容、純電感負載的輸出特性。例如當(dāng)測速發(fā)電機接以純電阻負載時，由式(1)可解得：
輸出電壓u2與激磁電源電壓之間的相位移為：
由式(2)、(3)可看出，當(dāng)負載電阻減小時，輸出電壓也隨之減小，即輸出特性斜率減小，而輸出電壓的相位移將增大，對于電感性和電容性負載也可進行類似的分析。通過分析，并根據(jù)圖1所示的不同負載下一臺異步測速發(fā)電機的輸出特性曲線，可得出結(jié)論：①當(dāng)異步測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)速一定，且負載阻抗值足夠大，則輸出電壓基本不變。②對于純電阻負載和純電容負載(當(dāng)負載容抗x1>x2時)，阻抗值改變所引起的輸出電壓的變化趨勢是相反的，因此輸出繞組接以電阻一電容負載時，有可能調(diào)整到輸出電壓值幾乎不受負載影響，但不能補償輸出相位移的偏差。③選用電阻～電感負載，可補償輸出電壓的相漂移，但此時對輸出電壓大小的變化卻無能為力。因此對輸出電壓的大小、相位如何進行補償，應(yīng)視系統(tǒng)的要求而定。一般，主要補償負載改變引起的輸出電壓大小的變化。
2．2溫度變化對輸出特性的影響
環(huán)境溫度的變化和電機長時間工作的發(fā)熱，會使定子繞組和杯形轉(zhuǎn)子的電阻以及磁性材料的性能發(fā)生變化，這樣就會對電機的性能產(chǎn)生影響，使輸出特性不穩(wěn)定。例如當(dāng)溫度升高時，由于電阻壓降的增大及磁通的減小，就會使輸出特性的斜率下降。在實際使用中，往往要求當(dāng)溫度變化時，電機的性能應(yīng)保持一定的穩(wěn)定性。對于作為解算元件用的且精度要求較高的異步測速發(fā)電機應(yīng)采取溫度補償措施。在激磁回路、輸出回路或同時在兩回路中串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻補償溫度變化的影響。
2．3激磁電源的影響
對于異步測速發(fā)電機的激磁電源，要求其幅值、頻率都很穩(wěn)定。電源內(nèi)阻及電源與測速機之間連線的阻抗也應(yīng)盡量小。電源電壓幅值不穩(wěn)定，會直接引起輸出特性的線性誤差，而頻率的變化會影響感抗和容抗的變化，隨之會引起輸出的線性和相位誤差。波形失真較大的電源，會引起輸出電壓中高次諧波分量過大，因此在精密系統(tǒng)中，采用單獨電源供電，以保證電源電壓和頻率的穩(wěn)定性。
2．4要求移相
移相電路如圖2所示，在自動控制系統(tǒng)中．往往要求輸出電壓與激磁電壓相位相同，
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