电机学chap09-自整角机课件.pptx

1、 自整角机自整角机9.自整角机自整角机9.自整角机自整角机自整角机概述自整角机概述自整角机的功能主要是实现角度跟踪。通过电的联系，使机械上不相连接的多根转轴能够自动地保持相同的转角变化，或者同步旋转。这种系统亦称为同步联系装置。许多物理量常可转换为转角或转速，所以这种传递转角或转速的同步联系装置就得到了广泛的应用。主要类型主要类型：1.按在系统中的作用分：2.按输出量不同分类：3.按相数分：接收机发送机力矩式控制式单相三相9.自整角机自整角机9.自整角机自整角机单相同步联系装置单相同步联系装置结构结构 9 1单相同步联系装置电路图参看图9 1，是一单相同步联系装置的电路图，它由两台完全相同的自

2、整角机所组成。一个用作发送机T；另一个用作接收机R。它们的单相励磁绕组FT和FR接到同一个电源。它们的三相同步绕组1、2、3通过连线L对应联通。9.自整角机自整角机单相同步联系装置工作原理单相同步联系装置工作原理uT为发送机T位置角,R为接受机R位置角。=T-R 为失调角。=0，T和R的转子处于协调位置或一致位置uT与R位置角不一致时,与其对应的绕组感应电动势相位相等,幅值不等,绕组回路产生平衡电流,产生整步转矩。u力矩使R位置角发生变化,直到T与R位置角一致时,感应电动势相位对应相等,平衡电流与电磁转矩同时消失。回转运行流程图回转运行流程图回转运行时有其限制转速，通常为900r/min。R位

3、置角变位置角变化直至化直至 为为零零T接受信接受信号号 T9.自整角机自整角机失调角失调角 不为零不为零感应电动势感应电动势对应不等对应不等回路产回路产生平衡生平衡电流电流产生整步产生整步转矩转矩电流电流与转与转矩消矩消失失9.自整角机自整角机自整角机基本结构自整角机基本结构自整角机的基本结构是单相集中绕组励磁绕组和三相对称分布绕组同步绕组，分别设置在定、转子铁心上。9-2 接收机的阻尼时间 a)加有阻尼装置时 b)无阻尼装置的振荡过程接收机工作时，R到达新的一致位置和步进电机相似，其位置角亦有一个振荡过程如图9 2b所示。如阻尼时间td较长，便将影响系统的正常工作。为此，接收机转子上常设置阻

4、尼装置。9.自整角机自整角机自整角机基本结构自整角机基本结构(续续)9-3 两级惯性摩擦阻尼器1锁片2销钉3弹簧4弹簧环 9惯性轮 9轴套和同步电机相似，可利用阻尼绕组来实施电气阻尼。此外也常用机械阻尼器，图9 3便是一种两级惯性摩擦阻尼器。轴套固定在接收机转轴，惯性轮套在轴套上，二者间可有相对运动，其间的摩擦起着阻尼作用。9.自整角机自整角机自整角机的指示式运行自整角机的指示式运行 发送机T和接收机R的励磁绕组都将激励一个沿气隙按正弦分布的脉动磁场，它们将在T和R的同步绕组中感应变压器电动势如下：T1STT1SRT2STR2SRT3STR3SREE cos;EE cosEE cos(120)

5、;EE cos(120)EE cos(120);EE cos(120)STSRSEEE式中诸电动势在时间上是同相9.自整角机自整角机 写出同步绕组回路电压方程，求出均衡电流，列出各同步绕组的磁动势并将其分解为d、q轴分量，最后合成d、q轴磁动势如下：TdmTqmRdmRqm3FF(1cos)43FF sin 43FF(1cos)43FF sin 4 9.自整角机自整角机 可见，这些磁动势与发送机接收机的位置角无关，只是失调角的函数。同步绕组激励的磁场与励磁绕组激励的磁场相互作用产生整步转矩Ts 亦是失调角的函数。T与R两机的整步转矩大小是相等的。发送机T的转子是受指令控制，不能自由转动；接收机

6、R的转子可自由旋转 比整步转矩是指失调角时的整步转矩，显然比整步转矩愈大，则系统愈灵敏，精度愈高。SS1TT sin9.自整角机自整角机自整角机并联运行自整角机并联运行每一台接收机的均衡电流是发送机的1/m，每台接收机的整步转矩为一对一运行时2/m+1。这里的m为并联的接收机台数。并联的接收机台数有限制,应有同一型号和相同精度。9-4 自整角机并联运行9.自整角机自整角机9-5 同步绕组输出电动势和位置角间关系曲线自整角机指示式运行精度自整角机指示式运行精度指示式运行的精度取决于发送机和接收机的精度。同步绕组电动势和位置角的理论关系曲线如图9 5所示，理论和实际之间的差值称为电气不对称度，由它

7、来标志发送机的精度。9.自整角机自整角机 自整角机指示式运行精度自整角机指示式运行精度(续续)检测六点法：取实测电动势E12、E23与E31为零的实际位置角，与理论位置角的角度差为误差角。以其中正负最大误差角的绝对值的算术平均值为衡量发送机精度的电气不对称度，其单位是“度”。指示式同步联系装置接受指令T，接收机指示R，由于存在摩擦阻力等因素，T不一定等于R，亦称两者之差为误差角，用 表示，由它来标志装置的精度。亦即认为是接收机的精度。检测72点法：即发送机正反转每隔10测一次 ，共得72个 。取其不同转向时测得的最大误差角绝对值的算术平均值来标志装置的精度。9.自整角机自整角机差动式自整角机差

8、动式自整角机结构结构9-6接线图及其工作情况a)接收机无励磁情况 b)差动式自整角接收机定、转子均系隐极式，都装有三相对称绕组，并且各接成星形。特点是定子转子有相同的槽数、绕组型式、匝数和参数。差动式自整角机既作为接收机亦可作为发送机。9.自整角机自整角机差动式自整角机作为接收机差动式自整角机作为接收机如图9-6所示：T1、T2为发送机，其同步绕组分别接至差动式接收机DR的定转子绕组。接收机没有加励磁，同步绕组回路的电流取决于ET1、ET2和ET3，由均衡电流可算出其d、q轴合成磁动势为：RdmTRqmT3FF cos23FF sin 2 9.自整角机自整角机差差动式自整角机作为接收机动式自整

9、角机作为接收机(续续)由上式可见，接收机合成磁动势FR的空间位置如图9-6a所示，即当发送机转过角T时，接收机的合成磁动势对同步绕组1向相反方向转过T角。当差动接收机转子RDR转过(2-1)时，RDR三个绕组的感应电动势和T2的三个同步绕组电动势相等，不出现均衡电流，DR中便没有电磁转矩，整个系统趋于稳定的一致位置。综上所述，差动接收机受T1和T2控制，其转子将输出（指示）两台发送机位置角的和或差。当1和2转向相反时，转子RDR将转过(2+1)角。差动式自整角接收机转子位置角的表示式为 DR=1 2。9.自整角机自整角机自整角机的变压器式运行自整角机的变压器式运行当同步联系装置需驱动一组转矩较

10、大的负载时，便可采用变压器式运行方式。9-7自整角的变压器运行方式T为普通自整角发送机。TR为变压器式自整角接收机，励磁绕组输出控制电动势 EC。9.自整角机自整角机自整角机的变压器式运行自整角机的变压器式运行原理原理u TR无励磁，情况和图9 6a相似，当T转过-T，则TR中激励磁场?r，?r的直轴分量?1sin T将匝链输出绕组，并感应变压器电动势EC。EC?r sin Tu EC经放大器放大输至伺服电机，经减速齿轮箱带动装置的负载和TR的转子。u当TR转子顺时针转过角T，?r转动到交轴，?r d=0，EC=0，伺服系统稳定不动。至此，发送机接受的指令已传递到TR的转子及与其耦合的机械负载

11、。u称T为1时的EC为比控制电动势ECR，显然ECR愈大系统愈灵敏。9.自整角机自整角机变压器式自整角接收机的精度变压器式自整角接收机的精度图9 8 变压器式接收机精度测定的两个接线图a)0时b)90时变压器式自整角接收机的精度，亦由所谓电气不对称度来标志。两相串联后接到交流电源，理论上此时?d=0，EC=0；实际上由于材料，工艺等因素EC 0。9.自整角机自整角机变压器式自整角接收机的精度变压器式自整角接收机的精度(续续)转动转子，绕EC=0，读下转子位置角，它与理论位置角之差便为误差角。不改接线，转子转过180，EC又应为零，同理，可得第二个误差角。改换接线，令1、2串联加电源；令1、3串

12、联加电源，共可测得6个误差角。再按图9 8b接线，此时转子位于90及270时，应为零，又可测得2个误差角。同理，改换接线又可测得另4个误差角。这样共有12个误差角。令其中正负最大误差角绝对值的算术平均值为电气不对称度。9.自整角机自整角机变压器式自整角机的工作特点变压器式自整角机的工作特点 其定、转子全采用隐极式，以避免气隙磁阻不均匀带来对幅值的影响。输出绕组相应采用分布绕组亦有助于消除谐波磁动势带来的影响。其转子由伺服系统驱动或制动，对转轴的摩擦阻力限制不严，故可适当加大电刷集电环间的压力，以提高滑动接触工作的可靠性。为提高同步联系装置的灵敏度、精确度、与回转变压器一样，可以采用多极自整角机。