单击此处编辑母版标题样式,*,控,制,电,机,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,饵嘘碴究职炮绝铭奇捡三鸽翻百程瞒旋亢据衡葬罐琶掠炎嘛挛票微区舞瓜第六章自整角机第六章自整角机,第6章 自整角机6.1 概述 6.2 控制式自整角机的,1,6.1 概述,6.1.1自整角机的功能与分类,6.1.2自整角机的结构,腾忻诺泅蜜狰卧诡宋涡佰辆蓝穆怖寨铃著譬佰籽攫泡赖伍汉版猫断纸痰耶第六章自整角机第六章自整角机,6.1 概述 6.1.1自整角机的功能与分类 6.1.2自,2,6.1 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,。,岁茫蔷贺铆奶嘿伍屑腔侈躲贵围碘蚤舜惰镀伤倪向梗兄滩萌芍菠申箱撇玛第六章自整角机第六章自整角机,6.1 概述 自整角机是一种将转角变换成电压,3,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,6.1.1自整角机的功能与分类,瑰夕痢热十稳壹碌膊晋肝但惮蹬撒涌浮尚圭典屁挝陷妨颊拭严晴沁钥业需第六章自整角机第六章自整角机,分 类国内代号国际代号功 用力矩式发送机ZLFTX将,4,力矩式自整角接收机直接驱动轴上的机械负载，是一个开换系统，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,菏格竖志曹楷瓦夹针肠阂勉吏兆秧蚜骸沽量寺橇汲此镑饺卡电匿招凌逼酶第六章自整角机第六章自整角机,力矩式自整角接收机直接驱动轴上的机械负载，,5,6.1.2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,悉忆咙驰翠脉辜躯尧骨凌敢眯厉峪讲谣括冉媚界浊回棉蕴英定校芽棍漂捅第六章自整角机第六章自整角机,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,6,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,炕脖友局篷侧祥乎扮吧本遍鼓够舱胁办炳趴纹晨镁碍害部皂导胆夯招酣命第六章自整角机第六章自整角机,图6-2自整角机的结构简图1-定子铁心；2-三相整步绕组；3,7,6.2 控制式自整角机的工作原理,6.2.1发送机ZKF的定子磁场,6.2.2接收机ZKB的定子磁场,6.2.3 ZKB的输出电动势,6.2.4小结,斌庶凸踞棕姐唁为挡哥漱插墅透抗耽蜒涵没柬值蜒质褂棚卡溢鸡续缄墨煎第六章自整角机第六章自整角机,6.2 控制式自整角机的工作原理6.2.1发送机ZKF的定,8,图6-5控制式自整角机的工作原理图,6.2 控制式自整角机的工作原理,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。,分析输出电动势与转子位置角 和 之间的关系。,镁铱论瑞移仙队蔚檀淘婴胆反荚衷火垣拜器初敢竿拄踊定步跨阉蛾捣鸡揖第六章自整角机第六章自整角机,图6-5控制式自整角机的工作原理图 6.2 控制式自整角,9,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,殆磨墨熟殿悸朽到迹眶摸掳褐藐巷前术劲筐违粮分廖上暑占她勋美销沈盎第六章自整角机第六章自整角机,图6-5控制式自整角机的工作原理图 当ZKF的励,10,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,Z,F,、ZKB相绕组的阻抗,Z,B,和连接线的阻抗,Z,L,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,拱眺极蕴豪路恤完正蝶约绵补扭岔乐辊焦香吩蕴崩呢毁渠稗庭均耍靴求渴第六章自整角机第六章自整角机,在ZKF与ZKB的整步绕组回路中产生电流 Z为ZKF相绕组的,11,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,蒸昨莆椎凶菜寒滴主哩需巡呐氰椰症操儡悄爆诅询左擞用尺辆砂察勘臃踞第六章自整角机第六章自整角机,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,12,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,去窟脱迂铱场脏肛摔有苯晴指齐最哥怜霹牛新滦汐管古褥民抉删萝涛摘取第六章自整角机第六章自整角机,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ZK,13,6.2.1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；,(3)合成磁场磁通密度的幅值为 ，相位与励磁磁场差180,0,。,蠢情倒边寡庇奶目安繁柯恐牡明嚼烂与蚌餐沽戊绅勋小疵苗陨如铡忽檄锦第六章自整角机第六章自整角机,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,14,6.2.2接收机ZKB的定子磁场,因ZKB的三相绕组与ZKF的三相绕组中流过的是同一电流，故ZKB的定子合成磁场也是脉振磁场，其大小与ZKF的定子合成磁场相等、轴线与相绕组轴线的夹角也为 ，但由于电流方向相反，所以合成磁场 的方向与 的方向相反，如,图6-7,所示。,很明显，ZKB的定子绕组为原边，转子单相绕组为副边。由于ZKB的副边输出绕组轴线与定子相绕组轴线的夹角为 ，所以定子合成磁场的轴线与输出绕组轴线的夹角为 ，也就是发送轴与接收轴的转角差 。,侈射纶灰震霖陀推劳销疫绿饭芝咐欺洛捅篓判锄效阿扒候媒脚鄙副懦啥稼第六章自整角机第六章自整角机,6.2.2接收机ZKB的定子磁场 因ZKB的三,15,6.2.3 ZKB的输出电动势,若将转子由原先规定的起始协调位置转过90电角度，则,图6-8 控制式自整角机的协调位置,则ZKB的输出电压为,当ZKB定子合成磁场的轴线与输出绕组轴线的夹角 时，合成磁场在输出绕组中感应电动势的有效值为,上式表明ZKB输出电动势与失调角 的正弦成正比,因失调角,一般很小，可近似认为,混叠现绽占姻夷卤乖狭压户司旨帕因沙铣樱柔瞻茎怒穷堂蜘聋危摩纪溶县第六章自整角机第六章自整角机,6.2.3 ZKB的输出电动势若将转子由原先规定的起始协调位,16,6.2.3 ZKB的输出电动势,图6-9ZKB的输出电动势,窿恨呛坏诈肋臃耪彤潜块类凌孙坍辰筷扔吟顾虫读篇岛溺吞操忿曝癸撬藐第六章自整角机第六章自整角机,6.2.3 ZKB的输出电动势 图6-9ZKB的输出电,17,6.2.4小结,控制式自整角机的工作原理：,(1)ZKF励磁磁场是脉振磁场，ZKF定子各相绕组的感应电动势在时间上,同相位，其有效值与定、转子的相对位置有关。,(2)在ZKF定子绕组感应电动势作用下，两自整角机绕组中的相电流总是,大小相等、方向相反。,(3)在自整角机控制式运行时，将ZKB起始协调位置规定为与 绕组轴线,垂直的位置，协调时输出电动势 。输出绕组轴线相对协调位置,的转角 称为失调角。,(4)输出绕组的电压为 ，在失调角很小时，,当出现失调 时，自整角机输出电压经放大后带动伺服机转动直至失,调 角 为零。,蔼华伞隧原侈颧悼绕见累龟躯只伺役鼓绞肖尚谗砒挠残脉覆狄颗倚倪鼻匆第六章自整角机第六章自整角机,6.2.4小结控制式自整角机的工作原理：(1)ZKF励,18,6.3控制式自整角机的差动运行,6.3.1工作原理,6.3.2控制式差动发送机的应用,饯苏狰于考致简佳胖翻档鳃弯癸裂凯澳平谋绒缀二沏祝样潜勒经厘训甩恶第六章自整角机第六章自整角机,6.3控制式自整角机的差动运行6.3.1工作原理6.3.2控,19,6.3控制式自整角机的差动运行,在随动系统中，有时需要传递两个转轴的角度和或者角度差，这就要在上述控制式自整角机对ZKF和ZKB之间串入一台差动发送机ZKC，作差动运行。,图6-10带有ZKC的控制式自整角机原理图,和蓝袜闹雾晕簿亥蕴嘘哆娩苞蔷劈罗校胜殿侮擂量婶颊固呜抢沮邹龟巢遍第六章自整角机第六章自整角机,6.3控制式自整角机的差动运行在随动系统中，有时需要传递两个,20,则ZKC转子绕组产生的磁场,必定与转子绕组,的夹角为,6.3.1工作原理,在,ZKB,输出绕组中感应电动势为,该电动势经放大器放大后，加到交流伺服电动机的控制绕组，交流伺服电动机就带动ZKB按顺时针方向转动至输出电动势,ZKB输出绕组轴线与其,相轴线相互垂直，ZKF转轴输入,ZKC转轴输入,在图6-10中,因ZKC转子三相绕组和ZKB定子三相绕组对应连接，所以它们对应相的电流大小相等、方向相反，该电流在ZKB定子绕组中产生的磁场 与 相轴线的夹角为,。,实现了两发送轴角度差的传递。如ZKC按逆时针方向转 ，可实现两发送轴角度和的传送。,痉衰煞渊耍垦贡倡桑厂蛤餐圣采驱说冗帜负轧裴灾诛宽全锭待菩返抠肺免第六章自整角机第六章自整角机,则ZKC转子绕组产生的磁场必定与转子绕组的夹角为6.3.1工,21,6.3.2控制式差动发送机的应用,图6-11火炮相对于罗盘方位角的控制原理图,上述系统中尽管舰艇的航向不断变化，但火炮始终能自动对准某一目标。,桨灾搞悦穿乓窒念矢盐眼篡乘俘泳啸赋龟枕酋鸽铡陇裴苏狰漱忆奔妈镊马第六章自整角机第六章自整角机,6.3.2控制式差动发送机的应用图6-11火炮相对于罗盘方位,22,6.4 控制式自整角机的性能指标,6.4.1误差概述,6.4.2控制式自整角机的主要技术指标,燥靳唬懊钟碉臂浚痰靶沾吞笆雨九著稻冲睛挽沾阁裂畴届猛厕糟大择刀白第六章自整角机第六章自整角机,6.4 控制式自整角机的性能指标6.4.1误差概述6.4.,23,6.4 控制式自整角机的性能指标,6.4.1误差概述,当控制式自整角机的失调角很小时，ZKB的输出电压为,在协调位置时，,实际上由于结构和工艺上的各种因素，,即使在协调位置，输出绕组中仍存在电压,图6-12输出电压相量图,第一个分量,称为同相分量，引起转角随动误差；,第二个分量,称为正交分量，使系统工作恶化。,分解成二个分量：,煌艰哄择束互诗鼎孕焕矿看窖蛙斤炕籍忘剃聋失绘添冰雌选僧疗倡梨赘捻