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自整角机PPT课件

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第5章-自整角机(力矩式自整角机讲)

第5章-自整角机(力矩式自整角机讲)

失调角也是随动系统中常用术语之一)。 由图 5 - 18 明
显可见δ=90°-γ, 代入式(5 - 11)得
第5章 自整角机
E2=E2max cos(90°-γ)=E2max sinγ
(5 - 12)
上式说明自整角机变压器 (ZKB)的输出电势与失调 角γ的正弦成正比, 其相应曲线形状如图 5 - 21 所示。 图上若在0°<γ<90°的范围内, 失调角γ增加输出电势 E2也增大； 若90°<γ<180° 时, 输出电势E2将随失调 角 γ增大而减小； γ=180°时 , 输出电势E2 又变为零。 但是, 当失调角γ变负时, 输出电势E2的相位将变反。
也就是失调同样的角度所获得的信号电压大, 因此系统
的灵敏度就高。
第5章 自整角机
图 5 - 23 输出电压在γ=0时的切线
第5章 自整角机
5.4 带有“ZKC”的控制式自整角机
自整角机除了作成对 (ZKF 和 ZKB) 运行外 , 还可在 ZKF 和 ZKB 之间再接入控制式差动发送机即 ZKC 作控 制式运行。 其目的是用来传递两个发送轴的角度和或 角度差。 第 5.2 节已说明差动式自整角机的结构特点: 转子采用隐极式结构, 而且转子铁心的槽中放置有三相 对称分布绕组, 并通过三组集电环和电刷引出, 参考图 5 - 9； 定子和普通自整角机完全相同, 属三相对称绕组, 参考图 5 - 7(a)和图 5- 8。
第5章 自整角机
(4) ZKB的输出电势的有效值E2=E2max sinγ, 其中γ叫
失调角。 失调角γ=90°-δ,γ角 是实际ZKB转子绕组轴 线(从Z2′到Z1′方向)偏移(超前)协调位置( 方向)的角 X t 度(取正号)(图 5 - 20 所示)。 协调位置为输出电势等于 零的位置。 在失调角比较小时, U 2=U 2max γ, 这里γ的 单位取弧度(rad)。

控制机电第5章 自整角机

控制机电第5章 自整角机

第五章 自整角机
控制电机
图 5 - 17 一相定子绕组及其所产生的磁场
第五章 自整角机
控制电机
图 5 - 18 定子磁场的合成和分解
第五章 自整角机
控制电机
图 5 - 19 控制式自整角发送机、 变压器的定子合成磁场
第五章 自整角机
控制电机
图 5 - 20 控制式自整角机的协调位置
第五章 自整角机
第五章 自整角机
控制电机
图 5 - 24 ZKF-ZKC-ZKB的工作原理
第五章 自整角机
控制电机
输出电势为： E2=E2max cos［90°-(θ1-θ2)］ =E2max sin(θ1-θ2)
(5 - 14)
第五章 自整角机
控制电机
图 5 - 25 火炮相对于罗盘方位角的控制原理图
第五章 自整角机
bP1 = Bm1 sinωt cosX
第五章 自整角机
(5 − 2)
控制电机
5.3.2 定子绕组的感应电流 5.3.3 定子电流产生的磁场 5.3.4 ZKB转子输出绕组的电势
第五章 自整角机
控制电机
图 5 - 16 定子绕组中的电流
第五章 自整角机
控制电机
图 5 – 15 定子绕组的感应电流
第五章 自整角机
控制电机
5.6.2 选用中注意的问题 (1)具体是选择控制式或者选择力矩式自整 角机, 要根据实际需要和两种运行方式所具有的 不同特点合理选择。 表 5 - 1 对两种运行方式 进行了比较。 由表上分析可知, 控制式自整角 机适用于精度较高、 负载较大的伺服系统。 力 矩式自整角机适用于精度较低的测位系统。 (2)自整角机的励磁电压和频率必须与使用 的电源符合。 若电源可任意选择时, 应选用电 压较高、 频率为400 Hz的自整角机(因其性能较 好, 故体积较小)。

控制电机第5章-自整角机

控制电机第5章-自整角机

实际的接线板如图5-10中的第 9 号零件。
第5章 自整角机
图 5 - 10 所示的是自整角机的基本结构。 由于这 种自整角机的定、 转子都装在一个机壳里， 故也称为 整体式结构。 为了表示内部结构， 本图拆开画出。 还 有一种分装式结构的自整角机， 也就是定、 转子是分 开的， 它们分别是在现场安装固定。 分装式自整角机 的结构特点是电机外径较大、 轴向长度较短， 呈环状 而非筒柱状。 这种分装式结构习惯上不直接将转子装 在轴上， 而是内孔较大， 以便在现场与转轴装配。 但
第5章 自整角机
5 - 5 定子铁心冲片
第5章 自整角机
图5–6
自整角机转子
第5章 自整角机
图 5 - 7 隐极式自整角机的定子和转子
第5章 自整角机
隐极式自整角机的定子和转子示意图如图 5 - 7 所 示， 其中沿定子内圆各槽内均匀分布有三个(也可称为 三相)排列规律相同的绕组， 每相绕组的匝数相等， 线径和绕组形式均相同， 三相空间位置依次落后 120°， 这种绕组就称之为三相对称绕组。 三相对称
绕组可用图 5 -8 的示意图来简单解释。 设每相绕组集
中成一个线圈， 该线圈首、 末端用D1-D4表示， 另两 个线圈的首末端也就分别用D2-D5 和 D3-D6表示。
为构成星形联接， 将D4, D5, D6短接在一起， 首端
D1, Ｄ2, D3则引出(到接线板)， 如图 5 - 7 中的定子上的 三根悬空线。
第5章 自整角机
Bf的第二个分量所对应的磁通是不匝链绕组 D1 - D4的，
因此，在任意 θ1 角时， D1 相绕组所匝链的励磁磁通幅 值为： Φ1=Φm cosθ1 由于定子三相绕组是对称的， D2 相绕组在此图中超前

微特电机第三章 自整角机

微特电机第三章 自整角机
以励磁绕组轴线方向为x，正交取y
磁动势瞬时值fF=FFsinωt 则xy轴上的合成瞬时值
3.2 控制式自整角机
合成磁动势： 变压器磁势平衡的理论, 发 送机的定子合成磁场必然对 转子励磁磁场起去磁作用。 因此, 自整角机发送机的定 子合成磁场的方向必定与转 子励磁磁场方向相反。
3.2 控制式自整角机 控制式自整角发送机工作原理结论：
有较高的静态和动态转角传递精度 指力矩式自整角发送机和 接收机在同步状态下，作 用在电机轴上的最大电磁 有较高的比力矩和最大同步力矩 转矩 要求阻尼时间短 在运行过程中无抖动、缓慢爬行、粘滞等现象 能在一定的转速下运行而不失步 要求从电源取用较小的功率和电流
3.1 自整角机概述
3.1.2 控制系统对自整角机的技术要求
3.2 控制式自整角机
控制式自整角机的主要技术指标：
3、输出相位移
自整角变压器输出电压的基波分量与励磁电压基 波分量的时间相位差。单位为角度。直接影响交 流伺服系统的移相要求。
4、静态误差：回转速度很低的工作状态为静态。接 收机转子转过一个小角度补偿剩余电压，这个角 度表示静态误差。自整角机精度等级的标准。 表3-3所示。
控制式自整角机
输出与失调角成 正弦函数关系的 电压
放大信号加在 控制绕组上
伺服电动机：带动负载转动；带 动自整角接收机转子转动，使失 调角为零，伺服电机停转。
3.1 自整角机概述
3.1.2 控制系统对自整角机的技术要求
力矩式自整角机
• • • • • •
指力矩式自整角发送机和 接收机在协调位置附近失 调角为1°时所产生的整 步转矩
主要类型： 1、按在系统中的作用分：
发送机
接收机
力矩式：指示系统

自整角机结构工作原理PPT课件

自整角机结构工作原理PPT课件

协调位置(
方向)的角度(取正号)(图 5 - 20 所示)。 协调位置为输出电
势等于零的位置。 在失调角比较小时, U 2=U 2max γ, (rad)。
这里γ的单位X取t 弧度
第38页/共39页
感谢您的观看！
第39页/共39页
将图 5 - 11 中的“ＺKＦ”画成图 5 - 15， 用以求出D1相绕组所匝链的 磁通。 而且仅用一匝线圈Z1 - Z2 表示在转子上的励磁绕组， 用另一匝线 圈D1 - D4 表示在定子上的D1相绕组。
•
第21页/共39页
图 5 – 15 定子绕组的感应电流
第22页/共39页
• Φ1=Φm cosθ1 • Φ2=Φm cos(θ1+120°) • Φ3=Φm cos(θ1+240°)
(5 - 5)
•
故流过D1相回路中的电流有效值为： I1=E1/ZZ。 同理流过D2,
D3相回路中的电流有效值为： I2=E2/ZZ, I3=E3/ZZ。 代入式(5 - 4)则为
第26页/共39页
I1
E1 ZZ
E cos1
ZZ
I cos1
I
2
E2 ZZ
E cos(1 120 )
ZZ
I cos(1 120 )
第19页/共39页
•
单相基波脉振磁场(或磁密)的物理意义可归纳为如下两点：
•
(1) 对某瞬时来说， 磁场的大小沿定子内圆周长方向作余弦(或正
弦)分布；
•
(2) 对气隙中某一点而言， 磁场的大小随时间作正弦(或余弦)变
化(或脉动)。若把符合上述特点的单相脉振磁场写成瞬时值表达式， 则
•
bp1 =Bm1sinωt cosX

电机及电力拖动第14章自整角机课件

电机及电力拖动第14章自整角机课件

2 2
sin 2
E2
EF 2
EJ 2
Em[(cos(1
120 )
cos(2
120 )]
2Em
sin
1
2 2
sin
1
2 2
2Em
sin(1
2 2
120 ) sin
2
E3
EF3
EJ
3
Em[(cos(1
120
)
cos(2
120 )]
2Em
sin(1
2 2
120
)
sin
1
2 2
2Em
sin(1
2 2
当发送机转子从起始位置逆时针方向偏转θ1时，三相整 步绕组的电动势应为
EF1 Em cos1
EF 2 Em cos(1 120）
EF 3 Em cos(1 120） Em整步绕组最大相电动势有效值
发送机
接收机
磁 动 量势 图空 间 相
同理可写出接收机整步绕组电动势为
EJ1 Em cos2
EJ 2 Em cos(2 120 )
根据电机理论可知，由励磁磁动势产生的直轴磁通φd和直 轴磁动势之间不会产生转矩；而直轴磁通φd和交轴磁动势相 互作用则将产生电磁转矩，如图所示。
整
步
转
矩
产
生
的
示
发送机
接收机
意 图
通过以上分析可知，对力矩式自整角机，整步转矩T系由 交轴磁动势Fq与直轴磁通φd的相互作用所产生。
在相同型号成对工作的力矩式自整角发送机和接收机中， 因采用同一励磁电源，所以直轴磁通φd相同；又合成磁动势 的交轴分量FFq和FJq大小相等方向相反，由此可知，这时发送 机和接收机中的整步转矩大小相等而方向相反。

电机学chap09自整角机课件


9.自整角机
➢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，由它来标志
发送机的精度。
9-5 同步绕组输出电动势和位置 角间关系曲线
9.自整角机
➢ 自整角机指示式运行精度(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”。
E cos(θ
S
T
120
);E
R3
E cos(θ
S
R
120
)
EST ESR ES 式中诸电动势在时间上是同相
9.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：
FTd
3 4
Fm (1 cos θ)
FTq
3 4
9-1单相同步联系装置电路图
9.自整角机
➢单相同步联系装置工作原理
T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
T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 。
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。
9.自整角机
➢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。

c3自整角机56页PPT

自整角机作用：角度的传输、转换和指 示，在各种控制系统中，尤其是在遥远指 示装置和随动系统中得到广泛应用。
4
3-1 概述
特点：在自动控制系统中通常是两台或多 台自整角机组合使用，其作用是通过两台或多 台电动机在电路上的联系使机械上互不相联的 两根或多根转轴能够自动地保持相同的转角变 化或同步的旋转变化。
其中：产生控制信号的自整角机→发送机， 接收、执行控制信号自整角机→接收机。
5
3-1 概述
自整角机分类：
单相自整角机
按其供电电源相数
三相自整角机
三相自整角机多用于功率较大的系统中，又称 为功率自整角机，其结构型式与三相绕线式异 步电动机相同，一般不属于控制电动机之列。
本节只讨论单相自整角机。
6
3-1 概述
3.整步绕组的磁动势：
同理，可求出接收机的整步 磁动势:与发送机的大小相等， 方向相反.
3.整步绕组的磁动势：
发送机的直轴磁动势分量为:
19
力矩式自整角机的运行性能
3.整步绕组的磁动势：
合成磁动势的幅值为：F1
Fq2Fd2
3Fsin
22
合—成合磁成动磁势动的势相与位交角轴α磁1 动势的夹1角arctanF Fdq 1sicnos2
20
力矩式自整角机的运行性能
结构：由定子、转子两部分组成。
定子铁心槽内放置对称三相绕组，
称为整步绕组，接成星形。
转子上放置两极的单相绕组，用
于励磁，称为励磁绕组，励磁绕 组与单相交流电源相连接。
力矩式自整角机通常采用两极电
动机。
1)转子凸极式 2)定子凸极式
3）隐极式
10
力矩式自整角机的运行性能
左边的一台作为发送；右边

第3章 自整角机

图3.8 定子磁场的分解与合成
x轴方向和y轴方向的总磁势的瞬时值
f FX ( FF 1 X FF 2 X FF 3 X ) sin t Fm [cos 2 1 cos 2 (1 120) cos 2 (1 120)] sin t f Fy 3 Fm sin t 2 ( FF 1 y FF 2 y FF 3 y ) sin t Fm [cos 1 sin 1 cos(1 120) cos1 120
3.3.1.1 整步绕组的电势、电流
发送机定子绕组感应电势
E F 1 E m cos 1 E F 2 E m cos(1 120) E F 3 E m cos(1 120)
接收机定子绕组感应电势
E J 1 E m cos 2 E J 2 E m cos( 2 120) E J 3 E m cos( 2 120)
I —— 相电流的最大有效值，I＝ Em / 2Z；
3.3.1.2 磁势
每相的磁势幅值分别为
FJ 1 F (cos 1 cos 2 ) FJ 2 F [cos(1 120) cos( 2 120)] FJ 3 F [cos(1 120) cos( 2 120)]
在x轴（d轴）及y轴（q轴）上的分量合成分别为
FJx FJ 1 cos 2 FJ 2 cos( 2 120) FJ 3 cos( 2 120) FJy FJ 1 sin 2 FJ 2 sin( 2 120) FJ 3 sin( 2 120)
3.2 控制式自整角机
在随动系统中广泛采用了由伺服机构和控制式自整 角机组合的结构
• 控制式自整角机的工作原理 • 带有差动发送机的控制式自整角机的工 作原理

控制电机第六章 自整角机幻灯片PPT


3 控制式自整角机的工作原理
接线：两机三相整步绕组对应相连，发送机励磁绕组 连接交流电压产生励磁磁通密度〔励磁绕组〕，接收 机转子绕组输出感应电动势，为输出绕组。
接交流电源
作为输出绕组
发送机
接收机
三相整步绕组对应相连
1 2
1.转子励磁绕组产生的脉振磁场
✓交流电机的共性：单相绕组通有单相交流电流在电 机内部产生脉振磁场。
在ZKF定子绕组中感应变压器电势，定子各相电势时
间上同相位，其有效值与定、转子间的相对位置有关
。
〔2〕ZKF定子合成磁场的轴线与转子磁场的轴线重
合，但方向相反。
〔3〕ZKF和ZKB的定子三相绕组对应联结，两机定
子绕组的相电流大小相等，方向相反，因而两机定子
相对定子绕组位置的方向也应相E2反。E2masxin
4.转子输出绕组的电势
ZKF中，转子转过 1，在D1绕组产生电势为 E1Ecos1
，ZKB合成磁场在转子输出绕组中感应的变压器有效值：
E2E2macx os
E 2 max为ZKB输出绕组感应电动势有效值到达最大值时的值，即 输出绕组轴线与定子磁场轴线重合的电势大小，为常数。
2 1合成磁场轴线与输出绕组轴线空间夹角。
2 自整角机的根本构造
自整角机构造与一般旋转电机相似。由定子和转子两大局 部组成。
铁心
定子
自
绕组
三相
整 角
隐极式
机
铁心
转子
凸极式
绕组
一相〔力矩式和控制式〕 三相〔差动式〕
图 5 - 7 隐极式自整角机的定子和转子
自整角机的定子铁芯嵌有三相排列规律一样的绕组， 每相绕组匝数相等，线径和绕组形式均一样，三相空 间位置依次落后120度，称为三相对称绕组或整步绕组 ，也叫同步绕组，联结为星形接法。
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把上式代入得
FF 1

Fm
sin
1
2
2
sin
2
FF 2

Fm sin(1
2
2
120 ) sin
2
FF 3

Fm
sin(1
2
2
120 ) sin
2
2019版一轮复习物理课件
三相合成磁动势的直轴分量：
FFd FF1d FF 2d FF 3d FF1 cos1 FF 2 cos(1 120 ) FF 3 cos(1 120 )
• 14.1 基本结构 • 14.2 工作原理 • 14.3 误差概述 • 14.4 选用时应注意的的问题及应用举例
14.1 基本结构
2019版一轮复习物理课件
自整角机的定子结构与一般小型绕线转子感应电动机相似。
定子铁心上嵌有三相星形联结对称分布绕组，通常称为整步绕组。转子结构则按不 同类型采用凸极式或隐极式，放置单相或三相励磁绕组。转子绕组通过滑环、电刷 装置与外电路联接，滑环是由银铜合金制成，电刷采用焊银触点，以保证接触可靠。 接触式自整角机结构如图。
1-定子 2-转子 3-阻尼绕组 4-电刷 5-接线柱 6-滑环
14.2 工作原理
14.2.1 力矩式自整角机
力矩式自整角机的接线图如图，两台自整角机结 构完全相同，一台作为发送机，另一台作为接收 机。它们的转子励磁绕组接到同一单相交流电源， 定子整步绕组则按相序对应联接。
2019版一轮复习物理课件
EF 3 Em cos(1 120） Em 整步绕组最大相电动势有效值
发送机
接收机
磁 动 量势 图空 间 相
2019版一轮复习物理课件
同理可写出接收机整步绕组电动势为
EJ 1 Em cos 2 EJ 3 Em cos(2 120 )
EJ 2 Em cos(2 120 )
2 接收机转子从起始位置逆时针方向偏转的角度。
由于发送机和接收机是由同一励磁电源励磁的，因此两机定子绕组电动势在时间 上是同成电动势为两机定子电动势之差,
E1
EF1 EJ1

Em (cos1

cos2 )

2Em
sin
1
2
2
sin 1 2
2

2 Em
sin
1
2
FJq

FJ 1q
F1 sin 2
FJ 2 sin(2
120 ) FJ 3 sin(2
2
sin
2
E2

EF 2

EJ 2

Em[(cos(1
120 ) cos(2
120 )]
2Em
sin 1
2 2
sin 1
2 2

2Em
sin(1
2 2
120)sin 2
E3

EF 3

EJ 3

Em[(cos(1
120 ) cos(2
I1

E1 2Z

2I m
sin
1
2
2

sin 2
I2

E2 2Z

2I m
sin(1
2
2
120 ) sin
2
I3

E3 2Z

2I m
sin(1
2
2
120 ) sin
2
Im

Em Z
整步绕组各相回路中最大电流的有效值
可见
I1 I2 I3 0
2019版一轮复习物理课件
设转子励磁绕组轴线与定子整步绕组第一相的轴线重合时的位置为起始位置， 转子偏离起始位置的角度称为位置角，则在起始位置时，位置角等于零。
当发送机转子从起始位置逆时针方向偏转θ 1时，三相整步绕组的电动势应为
EF 1 Em cos 1
EF 2 Em cos(1 120）
FJ1 FF1
FJ 2 FF 2
FJ 3 FF 3
接收机整步绕组磁动势的直轴分量：
FJd

FJ 1d

FJ 2d

FJ 3d

FJ1 cos2

FJ 2
cos(2
120 )
FJ 3
cos(2
120 )


3 4
Fm (1 cos )
接收机整步绕组磁动势的交轴分量：
2019版一轮复习物理课件
当整步绕组中有电流通过，将产生磁动势，为便于分析计算，通常将三相整步绕组 中的三个空间脉动磁动势，分解为直轴（d轴）即励磁绕组轴线方向，交轴（q轴） 直轴在空间按逆时针方向前移90。电角度。
由交流电机绕组磁动势知单相基波磁动势的振幅值
FF1 0.9NKW1I1 / P
第十四章 自整角机
2019版一轮复习物理课件
自整角机是一种感应式机电元件。在系统中通常是两台或两台以上组合使用。 其任务是将转轴上的转角变换为电气信号，或将电气信号变换为转轴的转角，使 机械上互不相联的两根或几根转轴同步偏转或旋转，以实现角度的传输、变换和 接收。它广泛应用于运距离指示装置和伺服系统。
当发送机和接收机的转子位置一致时，大小相等，方向相反，所以回路中无电流流 过，因而不产生整步转矩，此时两机处于稳定的平衡位置。
当发送机的转子从一致位置转一角度θ 1时，则在整步绕组回路中将出现电动势， 从而引起均衡电流。此均衡电流与励磁绕组所建立的磁场相互作用产生转矩，使
接收机也偏转相同角度。对于这一过程，分析如下。
120)]
2Em
sin(1
2 2
120)sin 1
2 2

2Em
sin(1
2 2
120) sin 2
1 2 ，称为失调角，是发送机与接收机的位置角之差。
2019版一轮复习物理课件
设两机定子绕组的阻抗相等，并以Z表示，则每相总阻抗为2Z，于是各相回路电流的 有效值为

3 2
Fm
sin
合成磁动势与交轴夹角
arctan FFd arctan(1 cos ) arctan(tan )
FFq
sin
22
2019版一轮复习物理课件
接收机和发送机的整步绕组是相对应联接的，它们的电流方向相反，数值相等， 因此相应的磁动势的振幅也相等，但是符号相反，即
把上式代入可得
FFd


3 4
Fm (1
cos
)
三相合成磁动势的交轴分量：
FFq

FF 1q

FF 2q

FF 3q

FF1 sin 1

FF 2 sin(1
120 )
FF 3 sin(1
120 )


3 4
Fm sin
整步绕组的合成磁动势：
FF
FFd 2 FFq 2