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什么是测速发电机,什么时候使用?

通过丹尼尔•柯林斯|2021年3月15日

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有几种方法来测量旋转轴的位置,一些位置测量设备,如增量编码器和绝对编码器,也可以推导出速度通过计算距离、时间和脉冲的组合来确定轴的大小。但对于只需要速度测量而不需要位置信息的应用来说,测速发电机可能是最好的解决方案。

回想一下,一个发电机是一种由机械能产生电能的装置,所产生的电能的电压与装置的轴转速成正比。

测速发电机是真正的测速装置,它依靠发电机的基本原理,根据电压来确定旋转部件的速度。测速发电机安装在被测转速的物体上,如风扇或电机轴,并评估发电机产生的功率的电压,以确定物体的转速。测速发电机的设计是为了确保电压和速度之间的关系是非常精确的,并且在指定的范围内是线性的。

输出电压

Vo=输出电压(V)

Kt=测速发生器常数(V-s/rad)

ω年代=角速度(rad/s)

测速发电机常数方程

Φ =每极通量(韦伯)

P =极点数

电枢绕组中的导线数

电枢绕组中平行路径的数目

今天使用的大多数速发电机都是带有永磁体定子和绕线旋转电枢的刷流式直流发电机。电枢的一端附着在被测速度的物体上,电枢在定子的磁场中旋转。当被测物体旋转时,测速发电机电枢的旋转感应到电压,电压的幅值与旋转速度成正比。换向器将旋转产生的交流电转换成直流电,直流电可由电压表电路解释并转换为速度。如果旋转方向发生变化,则电压极性发生变化,因此直流测速发电机可以同时确定转速和旋转方向。

直流测速发电机
直流测速发电机使用附着在被测物体上的电枢。电枢在固定的磁场内旋转,感应电压与轴转速成正比。
图片来源:Circuit Globe

交流测速发电机不使用电刷,而是使用固定的绕线定子和带有永磁体的转子。在这种情况下,转子的旋转磁场感应到定子的三相绕组中的电压。感应电压的幅度和频率与转速成正比。交流输出被整流到一个振幅与转速成正比的直流电压,整流输出经过平滑滤波器以减少电压波纹。由于交流电流的极性每一个电周期会改变两次,交流测速发电机不能确定轴的转动方向。但由于它们不需要机械刷,交流版本通常比直流转速发电机寿命更长,维护要求更低。

在运动控制应用中,测速发电机通常与直流电机和驱动器一起使用,以控制电机速度。

测速发电机
图片来源:Transdrive Engineering Services

你车里的转速表本质上是一个带有模拟刻度盘或数字显示器的转速发生器。


了下:运动控制技巧


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