第5章+自整角机

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1、第5章自整角机5.1自整角机的类型和用途5.2自整角机的基本结构5.3控制式自整角机的工作原理5.4带有“ZKC”的控制式自整角机5.5力矩式自整角机的运行5.6自整角机的选用和技术数据思考题与习题5.1自整角机的类型和用途自整角机属于自动控制系统中的测位用微特电机。测位用微特电机包括：自整角机、旋转变压器(下一章讲)、微型同步器、编码器等七类。自整角机若按使用要求不同可分为力矩式自整角机和控制式自整角机两大类。若按结构、原理的特点又将自整角机分为控制式、力矩式、霍尔式、多极式、固态式、无刷式、四线式等七种。而前两种是自整角机的最常用运行方式。

2、无论自整角机作力矩式运行或者是控制式运行，每一种运行方式在自动控制系统中自整角机通常必须是两个(或两个以上)组合起来才能使用，不能单机使用。若成对使用的自整角机按力矩式运行时，其中有一个是力矩式发送机(国内代号为ZLF，国际代号为TX)，另一个则是力矩式接收机(国内代号为ZLJ，国际代号为TR)；而成双使用的自整角机按控制式运行时，其中必然有一个是控制式发送机(国内代号为ZKF，国际代号为CX)，另一个则是控制式变压器(国内代号为ZKB，国际代号为CT)。前述电机定子三相绕组为Y形接法，引出端符号分别为D1,D2,D3，转子单相绕组引出端用Z1

3、和Z2表示，如图5-1所示。图5-1自整角机电路图图5-2差动式自整角机电路图有时力矩式自整角机还用到差动发送机(国内、国际代号分别为ZCF、TDX)和差动接收机(代号分别为ZCJ、TDR)。差动发送机串接于“ZLF”和“ZLJ”之间，是将发送机(即“ZLF”)转角及自身转角的和(或差)转变为电信号，输至接收机(即“ZLJ”)；而差动接收机是串接于两个力矩式发送机(即“ZLF”)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)。有关详情见5.5节。有时控制式自整角机还用到控制式差动发送机(国内、国际代号分别为ZKC、CDX)。控

4、制式差动发送机串接于“ZKF”和“ZKB”之间，将发送机转角及其自身转角的和(或差)转变成电信号，输至自整角机变压器即“ZKB”。差动式自整角机的定、转子绕组均为三相连接，而且均接成Y形，它们的定、转子绕组引出端分别用D1、D2、D3和Z1、Z2、Z3表示，如图5-2所示。控制式自整角机的功用是作为角度和位置的检测元件，它可将机械角度转换为电信号或将角度的数字量转变为电压模拟量，而且精密程度较高，误差范围仅有3′～14′。因此，控制式自整角机用于精密的闭环控制的伺服系统中是很适宜的。力矩式自整角机的功用是直接达到转角随动的目的，即将机械角度变换

5、为力矩输出，但无力矩放大作用，接收误差稍大，负载能力较差，其静态误差范围为0.5°～2°。因此，力矩式自整角机只适用于轻负载转矩及精度要求不太高的开环控制的伺服系统里。图5-3雷达俯仰角自动显示系统原理图5.2自整角机的基本结构自整角机的结构和一般旋转电机相似，主要由定子和转子两大部分组成。定子铁心的内圆和转子铁心的外圆之间存在有很小的气隙。定子和转子也分别有各自的电磁部分和机械部分。自整角机的结构简图如图5-4所示。定子铁心是由冲有若干槽数的簿硅钢片叠压而成，图5-5表示定子铁心冲片。图5-6表示转子(有隐极和凸极两种)剖视图。定子铁心槽内布

6、置有三相对称绕组，转子铁心上布置有单相绕组(差动式自整角机为三相绕组)。图5-4自整角机结构简图图5-5定子铁心冲片图5–6自整角机转子图5-7隐极式自整角机的定子和转子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。

7、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。图5-8三相对称绕组示意图自整角机的转子型式有隐极式和凸极式两种结构。通常“ZKB”和“ZKC”采用隐极式转子，而“ZLF”和“ZLJ”及“ZKF”则采用凸极式转子。图5-7(b)为控制式自整角机变压器(ZKB)的转子结构图，它仅有一个绕组，称为自整角机的转子绕组；图5-9所示是差动式自整角机的转子结构，该电机转子绕组也有三相星接的对称绕组。为了使转子绕组与外电路相联接，在转子上装有集电环和电刷装置，集电环(或叫滑环)就是安装

8、在轴(图上右端处)上的两个(差动式自整角机为三个)导电铜环。图5-9差动式自整角机的转子结构当然两个(或三个)滑环之间，以及转轴和滑环之间都应绝缘。单