微特電機(jī)及其控制6自整角機(jī)

1、第6章 概述 力矩式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能 阻尼繞組 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能 控制式 差動(dòng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能6-1 概述 定義自整步特性感應(yīng)式機(jī)電元件，用于隨動(dòng)系統(tǒng)，作為角度傳輸、變換和指示，2臺(tái)或多臺(tái)組合使用（發(fā)送機(jī)，） 分類力矩式控制式（自整角變壓器）6-1 概述力矩式 通過一根彈性連接的、能在一定距離內(nèi)扭轉(zhuǎn)的軸帶動(dòng)負(fù)載，開環(huán)，輕載，低精度遠(yuǎn)距離指示液面高度、閥門開度、電梯和礦井機(jī)的位置、變壓器的分接開關(guān)位置 分類力矩式發(fā)送機(jī)，ZLF，ZLJ力矩式力矩式差動(dòng)發(fā)送機(jī)，ZCF，ZCJ力矩式差動(dòng)第6-1 概述控制式輸出與失調(diào)角呈正弦關(guān)系的電壓控制式自整角發(fā)送機(jī)-控制式自整角變壓器-伺服電機(jī)閉

2、環(huán)系統(tǒng)分類控制式發(fā)送機(jī)控制式自整角變壓器控制式差動(dòng)發(fā)送機(jī)6-1 概述 電源單相交流電源，400Hz, 50Hz 結(jié)構(gòu)無接觸式 可靠性高、長(zhǎng)、不產(chǎn)生無線電干擾 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電氣性能差接觸式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能好 密閉式，單軸伸6-1 概述機(jī)座號(hào)系列12（12.5mm），20，28，36，45，55，70，90機(jī)殼不銹鋼鋁合金一刀通結(jié)構(gòu)，裝配式結(jié)構(gòu)滑環(huán)-銀銅合金，電刷-焊銀觸點(diǎn)力矩式的結(jié)構(gòu)整步繞組的電勢(shì)和電流磁勢(shì)轉(zhuǎn)矩主要技術(shù)指標(biāo)結(jié)構(gòu)2極，凸極（隱極）定、轉(zhuǎn)子鐵心為高導(dǎo)磁率、低損耗硅鋼片疊裝勵(lì)磁繞組為單相集中繞組，3相整步繞組凸極式轉(zhuǎn)子凸極鐵心-勵(lì)磁繞組，定子槽內(nèi)-整步繞組定子凸極鐵心-勵(lì)磁繞組，隱極轉(zhuǎn)子

3、槽內(nèi)-整步繞組隱極式轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組定子整步繞組凸極轉(zhuǎn)子，隱極定子結(jié)構(gòu)凸極定子，隱極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)隱極式的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)整體式的基本結(jié)構(gòu)各種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)勵(lì)磁繞組在轉(zhuǎn)子的凸極式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子重量輕，摩擦力矩小，精度高，可靠性高易造成電刷、滑環(huán)固定接觸處長(zhǎng)期發(fā)熱，損壞滑環(huán)用于容量較小的指示性系統(tǒng)勵(lì)磁繞組在定子的凸極式結(jié)構(gòu)僅存在失調(diào)角時(shí)，滑環(huán)有電流，轉(zhuǎn)子平衡條件好轉(zhuǎn)子重量大，轉(zhuǎn)子摩擦力矩大，精度低用于大容量力矩式的結(jié)構(gòu) 提高精度的措施三相整步繞組采用分布短距繞組或同心式不等匝繞組選定凸極轉(zhuǎn)子適當(dāng)?shù)臉O弧長(zhǎng)，使氣隙磁密的分布接近正弦波型選取低的磁通密度定子鐵心扭轉(zhuǎn)一個(gè)定子齒距，降低齒諧波的影響轉(zhuǎn)子上裝設(shè)交軸阻尼繞組假設(shè)忽略電

4、樞反應(yīng)氣隙磁通密度正弦規(guī)率分布不飽和，忽略磁勢(shì)和電勢(shì)中的高次諧波失調(diào)角整步繞組中的電勢(shì)和電流勵(lì)磁繞組-正弦脈振磁場(chǎng)-整步繞組中的變壓器電勢(shì)感應(yīng)電勢(shì)時(shí)間相位相同，大小不同存在失調(diào)角時(shí)，整步繞組中有電流整步繞組中的電勢(shì)和電流E 4.44 fNKwm E cos1 E cos(1 120 ) E cos(1 120 )E1a E1bE1c E cos2 E cos(2 120 ) E cos(2 120 )E2aE2b E2c整步繞組中的電勢(shì)和電流 sin 1 2E E(cos cos ) 2E sinE E12a2a1a2122 2E sin 1 2 sin 22 E2b E1b Ecos(2 1

5、20 ) cos(1 120 ) 2E sin(1 2 120 ) sin Eb22 E2c E1c Ecos(2 120 ) cos(1 120 ) 2E sin(1 2 120 ) sin Ec22整步繞組中的電勢(shì)和電流sin 1 2sin I sin 12120 ) sin 2sin 2 EaEIa2ZZ2 22aasin(1 EbEIb2ZZ22aa I sin(1 2120 ) sin 2E2sin(1 2120 ) sin EcIc2ZZ22ba I sin(1 2120 ) sin 22磁勢(shì)空間脈振磁勢(shì)2INKsin 1 2sin 2120 ) sin 2 4 4F F2I NK

6、1a2aaww2 22INKsin(1 4 4F F2I NK1b2bbww2 22INKsin(1120 ) sin 4 4F F2I NK1c2ccww22b cos( 120 ) F1c cos( 120 )磁勢(shì)空間脈振磁勢(shì)1 24cos2INKw sin 2 sin2+sin(1 2 120 ) cos( 120 )2+sin(1 2 120 ) cos( 120 )2 3 4 2INK (1 cos ) 3 F (1 cos )4 wm4 F1a sin F1b sin( 120 ) F1c sin( 120 )F1q1 24sin 2INKw sin 2 sin2+sin(1 2

7、120 ) sin( 120 )2+sin(1 2 120 ) sin( 120 )2 3 4 2INK sin 3 F sin4 wm4 3 F sin磁勢(shì)空間脈振磁勢(shì)2qm21 cosF arctan 1d arctansinF1q2b cos(2 120 ) F2c cos(2 120 )磁勢(shì) 42 cos2 2INKw sinsin12223+sin(1 2 120 ) cos( 120 )F sin22qm222+sin(1 2 120 ) cos( 120 )1 cos sin arctan arctan2223 4 4 32INKw (1 cos ) Fm (1 cos ) 4

8、F2a sin2 F2b sin(2 120 ) F2c sin(2 120 )F2q1 24sin 22INKw sin 2 sin2+sin(1 2 120 ) sin( 120 )22+sin(1 2 120 ) sin( 120 )22 3 4 2INK sin 3 F sin4 wm4F2dF2q 磁勢(shì)發(fā)送機(jī)，中，磁勢(shì)及其直、交軸分量與位置角無關(guān)，僅為失調(diào)角的函數(shù)直軸分量都為負(fù)值，失調(diào)角小的時(shí)候，直軸分量極小直軸分量大小相等方向相同，交軸分量大小相等方向相反失調(diào)角小時(shí)，每相等效阻抗為交軸阻抗轉(zhuǎn)矩T K1 d F T K1d FqT K1d Fq cosT F cos8dqFd轉(zhuǎn)矩X

9、qcos sin R22Ed2 fNKw 3 4sin 32ENKsinF2INKq4 wwR22X qT E32E NKsinw2 fNK8X22XX 22w 3 EsinE8 ffX2222X轉(zhuǎn)矩為g.cm時(shí)轉(zhuǎn)矩失調(diào)角甚小時(shí)轉(zhuǎn)矩比整步轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩發(fā)送機(jī)和向相反中的靜態(tài)整步轉(zhuǎn)矩大小相等方比整步轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電壓的平方成正比力矩式的主要技術(shù)指標(biāo)比整步轉(zhuǎn)矩（比力矩）對(duì)發(fā)送機(jī)和都有要求阻尼時(shí)間失調(diào)角為1772時(shí)，由失調(diào)位置穩(wěn)定到諧調(diào)位置所需要的時(shí)間，規(guī)定不大于3s零位誤差理論電氣零位，發(fā)送機(jī)的精度靜態(tài)誤差靜態(tài)協(xié)調(diào)時(shí)，精度和發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的差，的6-3 阻尼繞組比整步轉(zhuǎn)矩6-3 阻尼繞組比整步轉(zhuǎn)矩和交軸短

10、路電阻和交軸短路電抗相關(guān)比整步轉(zhuǎn)矩和交軸短路電阻關(guān)系比整步轉(zhuǎn)矩和交軸短路電抗關(guān)系6-3 阻尼繞組 當(dāng)E為常數(shù)的時(shí)候，減小整步繞組交軸短路電阻，并使整步繞組的交軸短路電抗與之相等，可以獲得比較大得比整步轉(zhuǎn)矩，從而提高力矩式的精度。6-3 阻尼繞組加裝阻尼繞組以后的交軸等效電路圖6-3 阻尼繞組加阻尼繞組以后的等效阻抗阻尼繞組對(duì)電阻的增加和對(duì)電抗的小小作用6-3 阻尼繞組阻尼繞組的分類凸極轉(zhuǎn)子阻尼繞組單阻尼回路雙阻尼回路隱極轉(zhuǎn)子阻尼繞組轉(zhuǎn)子上相互正交的繞組三相對(duì)稱繞組6-3 阻尼繞組 阻尼繞組的漏電抗隱極轉(zhuǎn)子凸極轉(zhuǎn)子雙阻尼回路單阻尼回路 阻尼繞組的電阻單阻尼回路凸極轉(zhuǎn)子雙阻尼回路隱極轉(zhuǎn)子 隨著電機(jī)

11、尺寸的增大，電阻分量下降，漏電抗分量增大凸極轉(zhuǎn)子，大尺寸時(shí)選雙阻尼回路，小尺寸選單阻尼回路；頻率較高，尺寸較大時(shí)，采用隱極轉(zhuǎn)子阻尼回路6-4 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用 并聯(lián)接受機(jī)臺(tái)數(shù)的限制比整步轉(zhuǎn)矩的降低指示誤差的增大，精度降低自整角發(fā)送機(jī)的溫升增高整步繞組之間引起環(huán)流6-4 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用一、比整步轉(zhuǎn)矩的降低一相繞組的等效電流整步繞組中電勢(shì)和電流的相位角6-4 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用一、比整步轉(zhuǎn)矩的降低的比整步轉(zhuǎn)矩（N.m/。）各臺(tái)6-4 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用一、比整步轉(zhuǎn)矩的降低發(fā)送機(jī)和型號(hào)相同時(shí)，的比整步轉(zhuǎn)矩6-4 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用一、比整步轉(zhuǎn)矩的降低型號(hào)相同，發(fā)送機(jī)的比整步轉(zhuǎn)矩比整步

12、轉(zhuǎn)矩之比6-4 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用一、比整步轉(zhuǎn)矩的降低發(fā)送機(jī)和型號(hào)不同的時(shí)候型號(hào)不同時(shí)，的比整步轉(zhuǎn)矩6-4 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用一、比整步轉(zhuǎn)矩的降低 并聯(lián)工作，每臺(tái)的比整步轉(zhuǎn)矩隨著接收機(jī)的臺(tái)數(shù)的增多而減小，每臺(tái)的比整步轉(zhuǎn)矩減小到成對(duì)工作時(shí)的2/(n+1)倍 發(fā)送機(jī)的比整步轉(zhuǎn)矩增大到比整步轉(zhuǎn)矩的n 倍，的比整步轉(zhuǎn)矩然和同型號(hào)成對(duì)工作時(shí)的一樣。6-4 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用二、精度降低 并聯(lián)工作的具有相同的型號(hào)和精度等級(jí)，軸上的負(fù)載一樣。否則，導(dǎo)致精度較高或軸上負(fù)載較小的產(chǎn)生較大的誤差。6-4 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用三、發(fā)送機(jī)的溫升增高 存在失調(diào)角的時(shí)候，發(fā)送機(jī)的整步繞組和勵(lì)磁繞組中的電流明顯增大。

13、接收機(jī)的臺(tái)數(shù)越多，影響越大。6-4 多臺(tái)自整角的并聯(lián)使用四、整步繞組中的環(huán)流 整步繞組的感應(yīng)電勢(shì)不等引起環(huán)流 環(huán)流使整步繞組的感應(yīng)電勢(shì)大小和相位發(fā)生變化 是繞組發(fā)熱，溫升增高。6-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能 結(jié)構(gòu)發(fā)送機(jī)自整角變壓器 運(yùn)行性能電勢(shì)、電流磁勢(shì)輸出電壓 主要技術(shù)指標(biāo)6-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能一、結(jié)構(gòu) 發(fā)送機(jī)凸極式，隱極式補(bǔ)償繞組勵(lì)磁繞組匝數(shù)多，磁密較低混合系統(tǒng)中，不宜選控制式發(fā)送機(jī)6-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能一、結(jié)構(gòu) 控制式自整角變壓器隱極式轉(zhuǎn)子降低發(fā)送機(jī)勵(lì)磁電流避免磁通波形畸變無磁阻轉(zhuǎn)矩輸出接高阻抗負(fù)載整步繞組具有較高的空載輸入阻抗E 4.44 fNKw m6-4 控制式的結(jié)

14、構(gòu)和運(yùn)行性能二、運(yùn)行性能整步繞組回路的電勢(shì)和電流整步繞組中的最大感應(yīng)電勢(shì)E 4.44 fNKw m6-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能二、運(yùn)行性能電勢(shì)電流整步繞組中的電勢(shì) E cos 1E1aE E cos 2 1b13E E cos 2 1c13整步繞組中的電流E1aEcos I cos Ia11Z ZZ ZataataE1bcos 2 I cos 2 EIbZ ZZ Z1133btbbtbE1ccos 2 I cos 2 EIc11Z ZZ Z33ctcctc6-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能二、運(yùn)行性能磁勢(shì)整步繞組基波磁勢(shì)的幅值4444442INKcos Fcos F2I NK2aaww1m12I

15、NKcos 2 Fcos 2 F2I NK2bbww1m1332INKcos 2 Fcos 2 F2I NK2ccww1m1336-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能二、運(yùn)行性能磁勢(shì)磁勢(shì)的交直軸分量cos 2 2c233cos 2 cos 2 m12cos 3333 3 Fcos 3 Fm12m22sin 2 2c233cos 2 sin 2 m12sin 3333 3 Fsin 3 Fm12m226-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能二、運(yùn)行性能磁勢(shì)磁勢(shì)空間相量圖磁勢(shì)2 2sin m 2 2 3 Fm2磁勢(shì)和直軸的夾角F2qsin cos arctan arctanF2q6-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能二、運(yùn)

16、行性能磁勢(shì) 整步繞組的磁勢(shì)大小和失調(diào)角無關(guān)，等于沒想最大磁勢(shì)幅值的1.5倍 整步繞組的磁勢(shì)的空間位置總是與發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子的空間位置相對(duì)應(yīng)6-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能二、運(yùn)行性能輸出電壓變壓器整步繞組產(chǎn)生的脈振磁場(chǎng)磁通量 F 3 F cos 2d2dm2 3 F sin 2m2輸出電壓3 F cos U E 4.44 fN K 4.44 fNK222w2dqwm2 U 2m cos 6-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能二、運(yùn)行性能輸出電壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)90度電角度后的輸出電壓U Ucos Usin 222m2m比電壓U U 2m sin1 0.01745U。2m6-4 控制式的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能三、主要技術(shù)指標(biāo)

17、電氣誤差 零位電壓基波分量電路和磁路的不對(duì)稱，鐵心材料，橢圓，不同心諧波分量磁路非線性，鐵心材料不均勻 比電壓 輸出相位移輸出電壓基波分量和勵(lì)磁電壓的基波分量相位差6-5 差動(dòng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理 結(jié)構(gòu) 運(yùn)行原理自整角發(fā)送機(jī)-差動(dòng)-自整角發(fā)送機(jī)自整角發(fā)送機(jī)-力矩式差動(dòng)發(fā)送機(jī)-自整角控制式發(fā)送機(jī)-控制式差動(dòng)發(fā)送機(jī)-自整角變壓器6-5 差動(dòng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理一、結(jié)構(gòu) 隱極結(jié)構(gòu)，2極3相繞組，控制式選用較低的磁通密度的繞組數(shù)據(jù)相同，力矩式的要求阻尼性能，通常在軸上裝設(shè)機(jī)械組尼器6-5 差動(dòng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理二、運(yùn)行原理自整角發(fā)送機(jī)差動(dòng)接收機(jī)自整角發(fā)送機(jī)-6-5 差動(dòng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理二、運(yùn)行原理自整角發(fā)送機(jī)力矩式差動(dòng)發(fā)送機(jī)自整角接收機(jī)-6-5 差動(dòng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理二、運(yùn)行原理控制式發(fā)送機(jī)控制式差動(dòng)發(fā)送機(jī)自整角變壓器-回顧與比較力矩式控制式 異步測(cè)速發(fā)電機(jī)第3章整步繞組中的電勢(shì)和電流E 4.44 fNKw m E cos 1E1aE E cos 2 1b13E E cos 2 1c13 E cos 2E21aE E cos 2 2b2