交流测速发电机

交流测速发电机分交流同步测速发电机和交流异步测速发电机。前者的输出电压，不仅其幅值与转速有关，其频率也与转速有关，致使电机本身的阻抗与负载阻抗也与转速有关。这样，输出电压不再与转速呈线性关系，因此，同步测速发电机不宜用于自动控制系统。后者的输出电压与转速有严格的线性关系，广泛用于自动控制系统。我们仅对交流异步测速发电机作一介绍。

1.杯形转子交流异步测速发电机结构

它的优点是转动损量小，反应快。杯形转子交流异步测速发电机的定子槽内嵌放互呈90°电角度的励磁绕组和输出绕组。对于机座号较大的杯形转子测速发电机，将励磁绕组嵌放在外定子槽内，而将输出绕组嵌放在内定子槽内。通过调整内外定子的相对位置，使剩余电压最小。

2.杯形转子交流异步测速发电机工作原理

从工作原理上讲，发生在笼型转子的电磁过程和杯形转子基本相同。所不同的是笼型转子为有限根导条，而杯形转子可看成无数根导条。因此，完全可以用笼型转子说明其工作原理。

将转子杯形绕组等效成其轴线与d、q轴重合的两个绕组。当将定子励磁绕组W1接在恒定的单相交流电压U1上时，在气隙中便产生与励磁绕组轴线一致的脉振磁通Φd，如图9.2.3（a）所示。当n＝0时，脉振磁通Φd只与等效绕组1—1′交链，产生变压器电势Er，其电磁现象与副边短路的变压器相同。而等效绕组2—2′轴线、定子输出绕组W2轴线都与Φd垂直，没有交链，不产生感应电势，输出电压为零。当n≠0时，等效线圈2—2′将切割Φd，产生旋转感应电势er2。若气隙磁密Bδ＝Bδmsinωt，则有

式中，W22表示等效绕组2—2′的匝数

由式（9－14）可见，等效线圈2—2′的旋转电势是一个有效值与转速n成正比、频率与电源频率相同的电势。若等效线圈2—2′流过与Er2相位相同的电流，认为转子等效绕组2—2′是纯电阻，忽略电感。如图9.2.3（b）所示。根据右手螺旋定则，产生与q轴重合的磁势，因q轴方向气隙较大，磁路不会饱和，所以，沿q轴方向的磁通Φq与成比例，转子是由高电阻材料制成，电阻远大于电抗，亦即当Ir和Er2互成比例、同相，所以有

Φq和Er2一样，也是以电源频率f交变的。输出绕组W2轴线与q轴重合，刚好与Φq交链，在W2中产生变压器电势

图9.2.3　交流异步测速发电机原理

这就形成了输出电压与转速呈线性关系。若转子转向相反，相位将变化180°，从而使Φq相位亦变化180°。这样，输出电压除反应转速的大小外，还能反应转动的方向。

误差分析，一台理想的交流异步速发电机具有如下特性：

（1）输出电压与转速成严格的线性关系；

（2）输出电压与励磁电压相位相同；

（3）转速n＝0时，输出电压为零。

实际上，由于测速发电机参数受温度变化影响和工艺的原因，难以满足上述要求，总会产生误差。

1.线性误差从式（9－17）可见，若要使U2与n成严格的线性关系，必须为常数。由前而分析可知，当n＝0时，交流异步调速发电机沿d轴的电磁关系与副边短路的变压器相似，是由原、副边共同产生的。当n≠0时，除存在上述电磁关系外，要注意到等效线圈2—2′产生旋转电势Er2，Er2→Ir→Φq，等效线圈1—1′又要切割，产生旋转电势，其方向如图9.2.4所示。产生的磁通刚好与相反。由于Φq∝n，也与转速有关，它产生的磁通也随转速变化。这样就不能保证不变，必造成线性误差。

图9.2.4　转子电流对励磁磁势的作用

2.相位误差 理想的异步测速发电机输出电压与励磁电压应当是同相位的，但由于转子杯导体不是纯电阻性，励磁绕组和输出绕组也有漏抗，这些电抗在异步测速发电机中引起一定的相位误差。

3.剩余电压 剩余电压是指n＝0时仍有输出电压，亦称零信号电压，一般约为几毫伏到几十毫伏。产生剩余电压的原因很多，主要有两方面；一是工艺方面的原因，如磁路不对称，绕组匝间短路。励磁绕组与输出绕组不严格成90°等；二是导磁材料的原因，如不均匀、非线性等。

在选用交流测速发电机时，除注意选择技术条件较优者外，还可采取相应措施使误差减小。