控制式自整角机的工作原理.ppt

* 第6章 自整角机 6.1 概述 6.2 控制式自整角机的工作原理 6.3控制式自整角机的差动运行 6.4 控制式自整角机的性能指标 6.5 力矩式自整角机 6.6 直线自整角机 6.7 自整角机的选择和使用 6.1 概述 自整角机是一种将转角变换成电压信号或将电压信号变换成转角，以实现角度传输、变换和指示的元件。它可以用于测量或控制远距离设备的角度位置，也可以在随动系统中用作机械设备之间的角度联动装置，以使机械上互不相联的两根或两根以上转轴保持同步偏转或旋转。通常是两台或多台组合使用。 6.1.1自整角机的功能与分类 根据在系统中的作用不同自整角机可分为控制式和力矩式两大类 。 串接于发送机与变压器之间，将发送机转角及其自身转角的和(或差)转变为电信号，输送到变压器 CDX ZKC 差动发送机 接收控制式发送机的信号，变换成与失调角呈正弦关系的电信号 CT ZKB 变压器 同力矩发送机 CX ZKF 发送机 控制式 串接于两个力矩发送机之间，接收其电信号，并使自身转子转角为两发送机转角的和(或差) TDR ZCJ 差动接收机 串接于力矩发送机与接收机之间，将发送机转角及自身转角的和(或差)转变为电信号,输送到接收机 TDX ZCF 差动发送机 接收力矩发送机的电信号，变换成转子的机械能输出 TR ZLJ 接收机 将转子转角变换成电信号输出 TX ZLF 发送机 力矩式 功 用 国际代号 国内代号 分 类 自整角机的分类与功用 6.1.1自整角机的功能与分类 力矩式自整角机本身不能放大力矩，要带动接收机轴上的机械负载，必须由自整角机一方的驱动装置供给转矩。力矩式自整角机系统为开环系统，用在角度传输精度要求不高的系统，如远距离指示液面的高度、阀门的开度、电梯和矿井提升机的位置、变压器的分接开关位置等。 控制式自整角机接收机的转轴不直接带动负载，即没有力矩输出，当发送机和接收机转子之间存在角度差（即失调角）时，接收机将输出与失调角呈正弦函数规律的电压，将此电压加给伺服放大器，用放大后的电压来控制伺服电动机，再驱动负载。由于接收机是工作在变压器状态，通常称其为自整角变压器。控制式自整角机系统为闭环系统，它应用于负载较大及精度要求高的随动系统。 6.1.1自整角机的功能与分类 6.1.2自整角机的结构 自整角机大都采用两极凸极或隐极结构 (a)转子凸极结构 ( b)定子凸极结构 (c)隐极式结构 图6-1自整角机定、转子结构搭配 图6-2自整角机的结构简图 1-定子铁心；2-三相整步绕组；3-转子铁心；4-转子绕组；5-滑环；6-电刷 6.1.2自整角机的结构 在自动控制系统中，广泛采用控制式自整角机与伺服机构组成的组合系统。ZKF为控制式自整角机的发送机，ZKB为控制式自整角机的接收机，也称为自整角变压器，ZKF和ZKB的整步绕组对应联接。ZKB的转子绕组向外输出电压，该电压通常是接到放大器的输入端，经放大后再加到伺服电动机的控制绕组，来驱动负载转动。同时伺服电动机还经过减速装置带动ZKB的转子随同负载一起转动，使失调角减小，ZKB的输出电压随之减小。当达到协调位置时，ZKB的输出电压为零，伺服电动机停止转动。 6.2 控制式自整角机的工作原理 图6-5控制式自整角机的工作原理图 当ZKF的励磁绕组接交流电源励磁后，便产生一个在其轴线上脉振的磁场 ， 该脉振磁场的磁通在定子各相绕组中感应电势 6.2.1发送机ZKF的定子磁场 在ZKF与ZKB的整步绕组回路中产生电流 Z为ZKF相绕组的阻抗ZF、ZKB相绕组的阻抗ZB和连接线的阻抗ZL之和 ， 为相电流幅值 定子三相电流在时间上同相位，各自在自己的相轴上产生一个脉振磁场，磁场的幅值正比于各相电流，即 ，于是三个脉振磁场可分别写成 6.2.1发送机ZKF的定子磁场 图6-6定子磁场的分解与合成 x轴方向总磁通密度为 6.2.1发送机ZKF的定子磁场 利用三角公式 同理得y轴方向总磁通密度为 6.2.1发送机ZKF的定子磁场 6.2.1发送机ZKF的定子磁场 由上面的分析结果，可得出结论： （1）定子合成磁场仍为脉振磁场； (2) 合成磁场总是位于励磁绕组轴线上，即与励磁磁场在同一 轴线上,其幅值为 ； (3) 合成磁场磁通密度的幅值为，合成磁场空间位置不变，磁 场大小为时间的函数，所以定子合成磁场仍为脉振磁场。 6.2.2接收机ZKB的定子磁场 因ZKB的三相绕组与