《数控机床电气控制》课件第2章.ppt

1)相位工作方式给定子的正、余弦绕组分别通以同幅、同频，但相位差π/2的交流励磁电压，即当转子正转时这两个励磁电压在转子绕组中产生的感应电压经叠加为u2=kUmcos(ωt-θ)(2-1)式中,Um为励磁电压幅值；k为电磁耦合系数，k1；θ为相位角(转子偏转角)。同理，当转子反转时，可得u2=kUmcos(ωt+θ)(2-2)2)幅值工作方式给定子的正、余弦绕组分别通以同频率、同相位，但幅值不同的交流励磁电压，即u1s=usmsinωt；u1c=ucmsinωtusm、ucm分别为励磁电压的幅值，其数值为usm=Umsinα;ucm=Umcosα式中,α为给定电气角。当转子正转时，u1s、u1c经叠加，在转子上的感应电压u2为u２=kUmcos(α-θ)sinωt同理，转子反转时，可得u２=kUmcos(α＋θ)sinωt式(2-3)和式(2-4)中，kUmcos(α-θ)、kUmcos(α+θ)为感应电压的幅值。由式(2-3)和式(2-4)可以看出，转子感应电压的幅值随转子的偏转角θ而变化，测量出幅值即可求得偏转角θ，从而获得被测轴的角位移。2.旋转变压器的结构从转子感应电压的输出方式来看，旋转变压器分为有刷和无刷两种类型。在有些结构中,转子绕组的端点通过电刷和滑环引出。无刷旋转变压器的结构如图2-18所示。图2-18无刷旋转变压器的结构无刷旋转变压器由两部分组成：一部分称为分解器，由旋转变压器的定子和转子组成；另一部分称为变压器，用它取代电刷和滑环，其一次绕组与分解器的转子轴固定在一起，与转子轴一起旋转，分解器中的转子输出信号接在变压器的一次绕组上，变压器的二次绕组与分解器中的定子一样固定在旋转变压器的壳体上。工作时，分解器的定子绕组外加励磁电压，转子绕组即耦合出与偏转角相关的感应电压，此信号接在变压器的一次绕组上，经耦合由变压器的二次绕组输出。无刷旋转变压器一般为多极旋转变压器。所谓多极旋转变压器就是增加定子或转子的极对数，使电气转角为机械转角的倍数，用来代替单极旋转变压器，不需要升速齿轮，从而提高了定位精度。另外,还可用3个旋转变压器按1∶1、10∶1和100∶1的比例相互配合串接，组成精、中、粗三级旋转变压器测量装置。若精测的丝杠位移为10mm，则中测范围为100mm，粗测为1000mm。为了使机床工作台按指令值到达规定位置，须用电气转换电路在实际值不断接近指令值的过程中，使旋转变压器从“粗”到“中”再到“精”，最后的位置精度由精旋转变压器来决定。2.4.2感应同步器感应同步器也是一种电磁式的位置检测传感器，用于直线位移的测量。主要部件包括定尺和滑尺，图2-19所示为感应同步器结构示意图。图2-19感应同步器结构示意图(a)外观及安装形式;(b)绕组定尺和滑尺分别安装在机床床身和移动部件上，定尺或滑尺随工作台一起移动，两者平行放置，保持0.2～0.3mm间隙。标准的感应同步器定尺250mm，尺上是单向、均匀、连续的感应绕组；滑尺长100mm，尺上有两组励磁绕组，一组为正弦励磁绕组us,一组为余弦励磁绕组uc。绕组的节距与定尺绕组节距相同，均为2mm，用τ表示。当正弦励磁绕组与定尺绕组对齐时，余弦励磁绕组与定尺绕组相差1/4节距。由于定尺绕组是均匀的，故滑尺上的两个绕组在空间位置上相差1/4节距，即π/2相位角。1.相位工作方式给滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别通以频率相同、幅值相同，但相位差π/2的励磁电压，即当滑尺移动X距离时，定尺绕组中的感应电压为（2-5)式中,k为电磁耦合系数；Um为励磁电压幅值；τ为节距；X为滑尺移动距离；θ为电气相位角。从式(2-5)可以看出，定尺的感应电压与滑尺的位移量有严格的对应关系，通过测量定尺感应电压的相位，即可测得滑尺的位移量。2.幅值工作方式给滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别通以相位相同，频率相同，但幅值不同的励磁电压，即us=usmsinωt;uc=ucmsinωt其中，usm、ucm幅值分别为Usm＝Ｕmsinθ1;uc=ucmsinωt式中,θ1为电气给定角。当滑尺移动时，定尺上的感应电压为当Δθ很小时，定尺上的感应电压可近似表示为又因为则式中,ΔX为滑尺位移增量。2.5磁栅2.5.1磁性标尺磁性标尺常采用不导磁材料做基体，在上面镀上一层10～30μ