控制电机ppt课件-第5章-自整角机.ppt
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1、第第5 5章章 自整角机自整角机 第第5章章 自整角机自整角机 5.1 自整角机的类型和用途自整角机的类型和用途 5.2 自整角机的基本结构自整角机的基本结构 5.3 控制式自整角机的工作原理控制式自整角机的工作原理*5.4 带有带有“ZKC”的控制式自整角机的控制式自整角机 5.5 力矩式自整角机的运行力矩式自整角机的运行 5.6 自整角机的选用和技术数据自整角机的选用和技术数据 第第5 5章章 自整角机自整角机 本章基本要求本章基本要求 1.掌握自整角机的结构和主要用途;掌握自整角机的结构和主要用途;2.熟练掌握控制式和力矩式自整角机工作原理;熟练掌握控制式和力矩式自整角机工作原理;3.了
2、解自整角机主要技术指标和技术数据。了解自整角机主要技术指标和技术数据。第第5 5章章 自整角机自整角机 自整角机是一种能把转角变换成电压信号或把自整角机是一种能把转角变换成电压信号或把电压信号变换成转角的感应式机电元件。电压信号变换成转角的感应式机电元件。在系统中用于角度的在系统中用于角度的传输传输、变换变换和和指示指示。通常是两台或多台组合使用。例如,在随动系通常是两台或多台组合使用。例如,在随动系统中,通过两台自整角机在电路上的联系,使机械统中,通过两台自整角机在电路上的联系,使机械上互不相联的两根转轴同时偏转或同步旋转。上互不相联的两根转轴同时偏转或同步旋转。5.1 自整角机的分类和用途
3、自整角机的分类和用途第第5 5章章 自整角机自整角机 控制式自整角机按功能不同分为控制式自整角机按功能不同分为发送机发送机、差动差动发送机发送机和和自整角变压器自整角变压器三种。三种。力矩式自整角机按功能不同分为力矩式自整角机按功能不同分为发送机发送机、接收接收机机、差动发送机差动发送机和和差动接收机差动接收机四种。四种。按极数多少分按极数多少分单对极单对极和和多对极多对极;按供电电源相数分按供电电源相数分单相单相和和三相三相;按结构形式分按结构形式分接触式接触式和和非接触式非接触式;按工作原理分按工作原理分旋转式旋转式和和固态式固态式。控制式主要用于控制式主要用于随动系统随动系统,力矩式主要
4、用于力矩式主要用于指示系统指示系统。5.1.1 分类分类 按照在系统中的作用不同,分为按照在系统中的作用不同,分为控制式控制式和和力力矩式矩式两大类;两大类;第第5 5章章 自整角机自整角机 分分 类类国内国内代号代号国国际际代代号号功功 用用力矩式力矩式发发送机送机ZLFTX将将转转子子转转角角变换变换成成电电信号信号输输出出接收机接收机ZLJTR接收力矩接收力矩发发送机的送机的电电信号,信号,变换变换成成转转子的机子的机械能械能输输出出差差动发动发送机送机ZCFTDX串接于力矩串接于力矩发发送机与接收机之送机与接收机之间间,将,将发发送机送机转转角及自身角及自身转转角的和角的和(或差或差)
5、转变为电转变为电信号信号,输输送到接收机送到接收机差差动动接收机接收机ZCJTDR串接于两个力矩串接于两个力矩发发送机之送机之间间,接收其,接收其电电信号,信号,并使自身并使自身转转子子转转角角为为两两发发送机送机转转角的和角的和(或或差差)控制式控制式发发送机送机ZKFCX同力矩同力矩发发送机送机变压变压器器ZKBCT接收控制式接收控制式发发送机的信号,送机的信号,变换变换成与失成与失调调角角呈正弦关系的呈正弦关系的电电信号信号差差动发动发送机送机ZKCCDX串接于串接于发发送机与送机与变压变压器之器之间间,将,将发发送机送机转转角角及其自身及其自身转转角的和角的和(或差或差)转变为电转变为
6、电信号,信号,输输送到送到变压变压器器第第5 5章章 自整角机自整角机 第第5 5章章 自整角机自整角机 雷达高低角自动显示系统原理图雷达高低角自动显示系统原理图1.自整角接收机自整角接收机2.自整角发送机自整角发送机3.交流伺服电动机交流伺服电动机4.放大器放大器5.刻度盘刻度盘6.减速器减速器UUj123456 E2雷达雷达高低角高低角 系统是如何系统是如何进行工作的?进行工作的?思考:思考:第第5 5章章 自整角机自整角机 自整角机大都采用两极凸极或隐极结构自整角机大都采用两极凸极或隐极结构 (a)转转子凸极子凸极结结构构 (b)定子凸极定子凸极结结构构 (c)隐隐极式极式结结构构 整角
7、机定、整角机定、转转子子结结构搭配构搭配5.2 自整角机的结构自整角机的结构第第5 5章章 自整角机自整角机 自整角机的自整角机的结结构构简图简图1-定子铁心;定子铁心;2-三相整步绕组;三相整步绕组;3-转子铁心;转子铁心;4-转子绕组;转子绕组;5-滑环;滑环;6-电刷电刷第第5 5章章 自整角机自整角机 5.2.1 定子定子各种自整角机的定各种自整角机的定子结构基本相同,子结构基本相同,一般为隐极结构,一般为隐极结构,定子隐极定子隐极5.2.2 转子转子1.ZLF、ZLJ、ZKF 皆为皆为凸极结构,凸极结构,转子凸极转子凸极嵌有星形联嵌有星形联接的三相绕组接的三相绕组,称称整步绕组整步绕
8、组。嵌有集中绕组嵌有集中绕组作为励磁绕组作为励磁绕组;定、转子铁心均由高定、转子铁心均由高导磁率、低损耗的薄导磁率、低损耗的薄片叠成。片叠成。第第5 5章章 自整角机自整角机 定子铁心冲片定子铁心冲片 第第5 5章章 自整角机自整角机 三相对称绕组示意图三相对称绕组示意图 第第5 5章章 自整角机自整角机 自整角机转子自整角机转子 隐极转子隐极转子凸极转子凸极转子第第5 5章章 自整角机自整角机 差动式自整角机的转子差动式自整角机的转子自整角变压器的转子自整角变压器的转子单相正单相正弦绕组弦绕组三相星三相星接绕组接绕组嵌有单相高精度嵌有单相高精度正弦绕组作为正弦绕组作为输出绕组输出绕组;ZKB
9、和差动式不能和差动式不能采用凸极转子结构采用凸极转子结构3.ZCF、ZCJ、ZKC 的转子也都的转子也都采用隐极式采用隐极式结构,便于按放对称三结构,便于按放对称三相星接的绕组。相星接的绕组。2.为提高电气精度并为提高电气精度并降低零位电压,降低零位电压,ZKB的转子均采用隐极式的转子均采用隐极式结构结构,第第5 5章章 自整角机自整角机 自整角机的结构示意图自整角机的结构示意图转子铁心转子铁心 单相绕组单相绕组 定子铁心定子铁心 三相绕组三相绕组 电刷电刷 单相:单相:定子为三相绕组、转子为单相绕组。定子为三相绕组、转子为单相绕组。三相:三相:定子、转子均为三相绕组。定子、转子均为三相绕组。
10、第第5 5章章 自整角机自整角机 在随动系统中的基本接法示意图在随动系统中的基本接法示意图放大与放大与控制控制机械机械负载负载 U2=Umsin(-)UfUjUkZKFZKBSM2C5.3 控制式自整角机的工作原理控制式自整角机的工作原理第第5 5章章 自整角机自整角机 转子绕组轴线与基准相重转子绕组轴线与基准相重合的位置为基准零位。合的位置为基准零位。D1(D1)轴线与轴线与 Z1Z2 (Z1Z2)轴线之轴线之夹角为转子位置角。夹角为转子位置角。顺时针偏转取正;顺时针偏转取正;两转子转角之差为两转子转角之差为(1-2)。D1D2D3D3D2D1ZKFZKBUjZ1Z2 1U2Z1Z2 2ZK
11、F的转子绕组接单相电源励磁;的转子绕组接单相电源励磁;ZKF与与 ZKB的三相整步的三相整步绕组对应联接;绕组对应联接;ZKB的转子绕组向外输的转子绕组向外输出电压,称输出绕组。出电压,称输出绕组。D1相是相是ZKF的基准相,的基准相,D1相是相是ZKB的基准相。的基准相。第第5 5章章 自整角机自整角机 转子激磁绕组所产生的脉振磁通转子激磁绕组所产生的脉振磁通 必定和定子各相绕组相匝链,因必定和定子各相绕组相匝链,因而在定子各相绕组中感应出电势。而在定子各相绕组中感应出电势。左图中,左图中,与定子三相绕组交与定子三相绕组交链的磁通分别为:链的磁通分别为:Z1Z2D1D4D1轴线轴线B 1D2
12、D3励磁磁通对励磁磁通对定子绕组的匝链定子绕组的匝链 1m=mcos 1 2m=mcos(1+120o)3 m=mcos(1+240o)5.3.1.ZKF的定子电势的定子电势当励磁绕组通入正弦交流电时,便当励磁绕组通入正弦交流电时,便在自己的轴线上产生脉振磁场在自己的轴线上产生脉振磁场 j。第第5 5章章 自整角机自整角机 .Bj当转子位置角为当转子位置角为 1时,时,各绕组中的变压器电势各绕组中的变压器电势的有效值分别为:的有效值分别为:E1=Ecos 1E2=Ecos(1+120o)E3=Ecos(1-120o)当磁通全部与某相绕组匝链时当磁通全部与某相绕组匝链时,该相感应电动势达到最大,
13、其该相感应电动势达到最大,其有效值为:有效值为:E=4.44fWD mD1D2D3D3D2D1ZKFZKBUjZ1Z2 1U2Z1Z2 2.E1.E2.E35.3.1.ZKF的定子电势的定子电势 1m=mcos 1 2m=mcos(1+120o)3 m=mcos(1+240o)第第5 5章章 自整角机自整角机 把把ZKF的整步绕组视为的整步绕组视为 三相对称电源,把三相对称电源,把ZKB的整步绕组视为三相对的整步绕组视为三相对称负载。称负载。则各相电流的则各相电流的有效值分别为:有效值分别为:I1=E1Z=Ecos 1Z=Icos 1I2=Icos(1+120o)I3=Icos(1-120o)
14、I=E/Z 为最大相电流为最大相电流有效值,有效值,Z为回路总阻为回路总阻抗。抗。.I1.I2.I3D1D2D3D3D2D1ZKFZKBUjZ1Z2 1U2Z1Z2 2.E1.E2.E3 .Bj5.3.2.定子电流定子电流ZKF与与ZKB对应联接,对应联接,定子绕组中必产生电流。定子绕组中必产生电流。第第5 5章章 自整角机自整角机 三相电流在时间上是同相三相电流在时间上是同相位的,设电流初相为零度。位的,设电流初相为零度。B1B3B2D1D3D2ZKF.I1.I2.I3则三相电流的瞬时值为则三相电流的瞬时值为i1=Imcos 1sin ti2=Imcos(1+120o)sin ti3=Imc
15、os(1-120o)sin t5.3.3.定子磁场及其分解与合成定子磁场及其分解与合成第第5 5章章 自整角机自整角机 三个脉振磁场可写成三个脉振磁场可写成B1B3B2D1D3D2ZKF.I1.I2.I3气隙磁密总是与产生它气隙磁密总是与产生它的电流成正比。的电流成正比。Bm=KIB1=Bmcos 1sin tB2=Bmcos(1+120o)sin tB3=Bmcos(1-120o)sin t5.3.3.定子磁场及其分解与合成定子磁场及其分解与合成i1=Imcos 1sin ti2=Imcos(1+120o)sin ti3=Imcos(1-120o)sin t第第5 5章章 自整角机自整角机
16、B1x=-B1cos 1B1y=B1sin 1B2x=-B2cos(1+120o)B2y=B2sin(1+120o)B3x=-B3cos(1-120o)B3y=B3sin(1-120o)yD1D3D2B1B3B2 1120o-1180o-(120o+1)y 轴与轴与x 轴正交。轴正交。则则 B1、B2、B3分解到分解到x 和和 y 方向上的磁密方向上的磁密向量长度分别为:向量长度分别为:xZ1Z2Bjx方向的合成磁密向量长度为方向的合成磁密向量长度为Bx=B1x+B2x+B3xBx=-B1cos 1+B2cos(1+120o)+B3cos(1-120o)以励磁绕组轴线为以励磁绕组轴线为x 轴轴
17、第第5 5章章 自整角机自整角机 代入代入B1=Bmcos 1sin t B2=Bmcos(1+120o)sin t B3=Bmcos(1-120o)sin tBx=Bmcos2 1+cos2(1+120o)+cos2(1-120o)sin t(1)利用倍角公式化简利用倍角公式化简Bx=32Bmsin t Bx=B1cos 1+B2cos(1+120o)+B3cos(1-120o)y方向的合成磁密向量长度为:方向的合成磁密向量长度为:By=B1y+B2y+B3y =B1sin 1+B2sin(1+120o)+B3sin(1-120o)代入式代入式(1)并并利用倍角公式化简利用倍角公式化简得得
18、By=0第第5 5章章 自整角机自整角机 由上面的分析结果,可得出结论: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;)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;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合成磁场磁通密度的幅值为 ,相位与励磁磁,相位与励磁磁场差场差1800。第第5 5章章 自整角机自整角机 因因ZKF与与ZKB的三的三相绕组相绕组对应联接对应联接,所以所以B必与必与D1相轴相轴线相夹线相夹 1角度。角度。.B 1电流电流 I1、I2、I3 流过流过ZKB的三相绕组时的三相绕组时也产生合成磁场也产生合成磁场B。.BjD3
19、D1D2D3D2D1ZKFZKBUjZ1Z2U2Z1Z2 1 2 1.B.I1.I2.I3若电流在若电流在ZKF是是流出,则在流出,则在ZKB就是流入,故就是流入,故B的方向与的方向与B相反。相反。B与与D1的夹角的夹角=B与与D1的夹角的夹角5.3.4.ZKB的定子磁场的定子磁场第第5 5章章 自整角机自整角机 1.BE2max是是B与输出绕与输出绕组轴线重合组轴线重合(B全全部与输出绕组部与输出绕组匝链匝链)时的输出电势,也是最大电势。时的输出电势,也是最大电势。.B 1.BjD3D1D2D3D2D1ZKFZKBUjZ1Z2U2Z1Z2 1 2 1.B.I1.I2.I35.3.5.ZKB的
20、输出电势的输出电势如果如果ZKB的转子的转子位置角是位置角是 2,则,则B 与输出绕组轴与输出绕组轴线之夹角就是线之夹角就是(2-1)=所以输出电势所以输出电势E2=E2maxcos 第第5 5章章 自整角机自整角机 新协调新协调位置位置Z1Z2 2D1相轴线相轴线 1B E2=E2maxcos(90o-)显然显然 +=90oE2=E2maxcos 处于协调位置时处于协调位置时=0,E2=E2max最大,使用最大,使用不方便。不方便。在随动系统中希望位置在随动系统中希望位置协调时,协调时,E20。实用中取实用中取 =90o 的位的位置作为协调位置置作为协调位置,把偏,把偏离离=90o这一位置的
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