控制式自整角机的工作原理讲义.ppt

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。

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 。
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分 类
国内代号
国际代号
功 用
力矩式
发送机
ZLF
TX
将转子转角变换成电信号输出
接收机
ZLJ
TR
接收力矩发送机的电信号，变换成转子的机械能输出
差动发送机
ZCF
TDX
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
差动接收机
ZCJ
TDR
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)
控制式
发送机
ZKF
CX
同力矩发送机
变压器
ZKB
CT
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
差动发送机
ZKC
CDX
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
自整角机的分类与功用

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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。

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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
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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

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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。
控制式自整角机的工作原理
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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

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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

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图6-6定子磁场的分解与合成
x轴方向总磁通密度为

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利用三角公式
同理得y轴方向总磁通密度为

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