力矩式自整角机
凸极力矩式自整角机电磁设计及其交轴阻尼短路坏损耗的研究
中图分类 号：Ｔ ８ ． Ｍ３３ １
文献 标识码 ：Ａ
文章编号 ：１７ ９ ７ （０ ６ ２— ０ １ ７ ６ ２— ８０ ２ ０ ）０ ０ ４ —０
Ｓｕ ｙｏ ｌｃｒｃｍａ ｎ ｔ ｓ ｎ ｏ ａｉｎ ｍｅ ｔＳ ｌ ａ ｊ ｓｉｇ ｔｄ ｎ Ｅ ｅｔｉ－ ｇ ｅｉ Ｄｅｉ ｆＳ ｌ ｔＭｏ ｎ ｅｆ ｄｕ ｔ ｃ ｇ ｅ － ｎ
ｄｓｕ ｓｓ ｈ ｌｃ ｉ —ｍ ｇ ｅ ｃｄ ｓ ｎｏ ｅ —ａｊｓ ｎ ｎ ｌ ｍａｈｎ ，ｓ ｄ ｎ ｔｄｅ ｈ ｄ ｃ ｉ ｓ ｅｅ ｔ ｃ ａ ｎ ｔ ｅｉ ｎｓｌ ｄｕｔ ｇａ ｇ ｃ ｉｅ ｔ ｙａｄ ｓ ｉｓｔｅｉ ｕ — ｃ ｅｔ ｅｒ ｉ ｇ ｆ ｉ ｅ ｕ ｕ ｎ
ｍ ｍｅｔ ｅｆ— ｄｕｔ ｇａｇｅｍａｈｎ ｎ ａ ｉｇｓｏ —ｃｒ ｉｃ ｃ ｆ ａｉｎ ｒｔｒ ｕ ｄａ ｒ —ａｉ． ｏ ｎ ｓｌ—ａｊｓ ｎ ｎ ｌ ｉ ｃ ｉｅａ ｄｄ ｍ ｎ ｈ ｒ—ｉ ｕｔ ｉ ｌ ｏ ｌ ｔｏｏ ａｒｔ ｅ —ｘｓ ｃ ｒｅ ｓ ｅ ｑ ｕ
上 的作用 和 功能 ，还 须 透彻 了解 短 路环 内损 耗 和 电
Ｋ ＮＧ ａ ｆ Ａ Ｌｉｎ ｕ
（ｃｏｌｆＥｅ ｒｎ ｓ ｎ ｎ ｒ ａｉ ｎ ｉ ｅ ｎ Ｃ ａｇｈ ｎＵ ｉ ｒｔ ｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈｏｏｙ ｈｎ ｃｕ １０ ２ ） Ｓｈｏ ｏ ｌ ｔ ｉ ｄＩ ｏｍ ｔ ｎＥ ｇｎ ｒ ｇ， ｈ ｎｃ ｕ ｎｖ ｓｙｆ Ｓ ｅ ｅ ｄＴｃｎｌ ，Ｃ ａ ｇｈ ｎ ０ ２ ｃｏ ｃ ａ ｆ ｏ ｅｉ ｅ ｉ ｃ ｎ ａ ｇ ３
ｔｖ ｏｅ ｔ ｌ ｏ ｒｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ａ ｄ ｅｅ ｔｉ ｕ ｒ ｎ ｆｑ ａ ｒ ｔ ｅ—ａ ｉ ｒ ｉ ｇ ｓ ｏ ｔ ｉｃ ｔｃｒ ｌ ｆ ｉｅ ｐ ｔ ｎ ｉ ，ｐ ｗｅ ｏ ｓ ｍｐｉ ｎ ｌ ｃｒｃ ｃ ｒｅ ｔｏ ｕ ｄ ａｕｒ ａ ｏ ｘｓｄａ ｎ ｈ ｒ —ｃｒ ｕｉ ｉｃｅ ｏ ｎ
系列力矩式自整角机
KL系列自整角机
概述：
KL系列自整角机是一种感应式机电元件。
在系统中通常是两个或两个以上组合使用。
其作用是将转轴的转角变换为电气信号；或将电气信号转变为转轴的转角，从而实现角度的传输、变换和接收。
它广泛应用于同步传动、随动系统和解算装置中，借发送机和接收机之间无机械联结传递角位移的方式，达到自动指示角度、位置、距离和指令等目的。
KL系列功率自整角机还可直接传送力矩，主要用于钢铁生产自动线中轧制、卷机系统中，也可用于石油化工等部门。
结构特点：
本系列自整角机均为封闭式结构，定子均为隐极式，槽内放置星形连结的三相绕组D1、D2、D3直接引出。
LF、LJ、LK自整角机转子为凸极式，装有1-2短路回路，KB自整角机转子为隐极式，转子均有单相绕组Z1、Z2，通过两对滑环及电刷引出;KCF,LCF自整角机转子亦为隐极式，但转子上放置星形连接的三相绕组Z1、Z2、Z3，通过三对滑环及电刷引出；功率自整角机定、转子皆为隐极式，转子槽内除ZCF放置三相绕组Z1、Z2、Z3和ZKB放置单相绕组Z1、Z2外，其余ZLF和ZLJ均放置两个相互正交的绕组，其中一个为单相励磁绕组Z1、Z2，另一个为本身已短接的阻尼绕组。
转子绕组均通过二对或三对滑环和电刷引出。
为了满足阻尼性能要求接收机的转子上装有机械阻尼器。
使用条件：
1．海拔高度：不超过4000m；
2．环境温度：-40℃-+55℃；
3．相对湿度：不大于95%（空气温度为25℃）；
4．振动：振频10~150HZ，加速度2.5g，低频限幅双振幅1.5mm；5．冲击：加速度7g;
6．气压：6.05×10.4 Pa。
单位内部认证船舶电气知识考试(试卷编号181)
单位内部认证船舶电气知识考试(试卷编号181)1.[单选题]力矩式自整角机，在船上常用在___场合。
A)车钟和舵角指示B)测速机构C)油门双位控制答案:A解析:2.[单选题]在交流船舶电站的控制屏面板上，设有原动机的调速手柄。
标成“快"（或"正转"）及"慢"（或"反转"）两个方向。
意思是当手辆向"快”方向操作时，____A)调速器的弹簧预紧力增加，油门开度增大B)调速器的弹簧预紧力减小，油门开度减小C)调速器的弹簧预紧力增大，油门开度减小答案:A解析:3.[单选题]下列单位中，电压的单位是___A)欧姆B)伏特C)安培答案:B解析:4.[单选题]不允许用湿手接触电气设备，主要原因是_____A)造成电气设备的锈蚀B)损坏电气设备的绝缘C)防止触电事故答案:C解析:5.[单选题]采用同步指示灯的“灯光明暗法”来并车，灯光明暗的程度反应___,灯光明暗的快慢反映___A)频差/相位差B)相位差/频差C)电压差/相位差答案:B解析:6.[单选题]船舶航行灯在供电上应使用___独立供电支路。
不同的航行灯一般使用___故障蜂鸣报警A)一路共同的B)两路/共同的C)两路不同的答案:B解析:7.[单选题]下列单位中，属电阻单位的是___A)欧姆B)伏特C)安培答案:A解析:8.[单选题]船用发动机的主开关为万能式自动空气断路器，它既是一种___开关，又是实现___的电器。
A)频繁通断/多种保护B)非频繁通断/多种保护C)非频繁通断/短路保护答案:B解析:9.[单选题]镉一镍碱性蓄电池的电解液，在入电过程中的相对密度___；在充电过程中的相对密度___A)降低/降低B)升高/升高C)不变/不变答案:B解析:10.[单选题]不经过分配电板，直接由主配电板供电是___所采用的。
A)甲板机械B)小功率负载C)部分重要负载答案:C解析:11.[单选题]船舶的舷灯____统称为航行标准灯A)锚灯B)环照灯C)桅灯和艉灯答案:C12.[单选题]磁场不仅仅存在于磁体周围，在电流周围也存在着磁场，电流周围存在磁场的现象称为电流的___A)热效应B)磁效应C)化学效应答案:B解析:13.[单选题]船用变压器铭牌上标有U1n/U2n，I1n/I2n，其中U2n、I2n是指___A)空载输出电压、短路输出电流B)空载输出电压、额定输出电流C)额定输出电压、额定输出电流答案:B解析:14.[单选题]绝缘指示灯是装在___A)发电机控制屏B)并车屏C)负载屏答案:C解析:15.[单选题]火焰探测器又称____A)感光探测器B)感温探测器C)火警探测器答案:A解析:16.[单选题]电网上只有两台同步发电机并联运行，如果只讲-台发电机组袖们增大，而另一台未作任何调节，则会导致___A)电网频率下降B)电网频率上升C)电网频率振荡答案:B解析:17.[单选题]在船舶电站自动准同步并车的控制电路中，为获得适当的合闸超前角所采取的方案可以是____。
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)。
力矩自整角机2009
3、力矩式差动发送机：串接于发送机和接收机之间，以扩大转 力矩式差动发送机：串接于发送机和接收机之间， 轴的转角信号。（ 。（将发送机转子转角及其自身的转子转角之和 轴的转角信号。（将发送机转子转角及其自身的转子转角之和 或差）转变为电信号送接收机。 （或差）转变为电信号送接收机。 4、力矩式差动接收机：串接于两台发送机之间，接收它们输出 力矩式差动接收机：串接于两台发送机之间， 的电信号，使转子的转角为两台发送机转子转角之和（或差） 的电信号，使转子的转角为两台发送机转子转角之和（或差）。
如果发送机转子的位置角为θ 接收机的转子位置角θ 如果发送机转子的位置角为 1，接收机的转子位置角 2，为那 么由励磁绕组产生的主磁场在其各相整步绕组中感应的电势的 有效值分别为
E1a=Ecosθ1 E1b=Ecos(θ1-120°) ° E1c=Ecos(θ1+120°) ° E2a=Ecosθ2 E2b=Ecos(θ2-120°) ° E2c=Ecos(θ2+120°) °
当发送机的转子转角为θ 接收机转子转角为θ 当发送机的转子转角为 1，接收机转子转角为 2， 调角θ=θ1-θ2。θ=0时称为协调位置。 时称为协调位置 调角 时称为协调位置。 （一）电势、电流 电势、
失
Hale Waihona Puke 励磁绕组接入单相交流励磁电源，产生脉振磁场， 励磁绕组接入单相交流励磁电源，产生脉振磁场，大小随时间正弦 脉振磁场 变化。 在三相整步绕组中感应变压器电势 相位相同， 变压器电势， 变化。 在三相整步绕组中感应变压器电势，相位相同，大小与绕组 位置有关。 位置有关。 如果发送机三相整步绕组的某相（ 如果发送机三相整步绕组的某相（如a相）与磁励绕组的轴线重合作 相 为起始位置，那么此时该相的感应电动势， 为起始位置，那么此时该相的感应电动势，其有效值为 E=4.44fNKωΦm 为励磁电源的频率即主磁通的脉振频率； 式中 f为励磁电源的频率即主磁通的脉振频率； 为励磁电源的频率即主磁通的脉振频率 N为整步绕组每一相的线圈匝数； 为整步绕组每一相的线圈匝数； 为整步绕组每一相的线圈匝数 Kω为整步绕组的基波绕组系数； 为整步绕组的基波绕组系数； Φm为自整角机主磁通的幅值。 为自整角机主磁通的幅值。
名词解释1控制
名词解释1、步距角：每通一个脉冲转子转过角度。
三相单三拍30；三相双三拍30；三相六拍15。
1、比电压：控制式自整角机在其协调位置失调角变化1°时输出电压的增量叫做比电压。
其数值越大越好，比电压越大，系统的灵敏度就越高。
2、比整步转矩：力矩式自整角机的失调角为1°时的静态比整步转矩称为比整步转矩。
其数值越大越好，比整步转矩越大，系统的灵敏度就越高。
3、圆形磁场：磁场幅值不变，幅值走过的轨迹是一个圆。
4、脉振磁场:磁场轴线方向不变，幅值成正弦规律变化。
5、有效信号系数：将控制电压用其相对值来表示，同时考虑到控制电压是表征对伺服电动机所施加的控制电信号，所以称这个相对值为有效信号系数。
αe=Ukm/Uk7、矩角特性：步进电机产生的静态转矩T随失调角θe的变化规律，T=f（θe）。
8、线性误差：校准曲线与规定直线之间的最大偏差。
δx=ΔUmax/U2ltmax*100%。
ΔUmax为实际输出电压与线性输出电压的最大差值，U2ltmax为对应于最大转速Nmax的线性输出电压。
1.控制式自整角机工作原理：(转子励磁电压转子励磁电流转子脉振磁场定子感应电势定子感应电流定子电流磁场)发送机(定子电流定子磁场转子感应电势)接收机。
2.力矩式自整角机工作原理：(转子励磁电压转子励磁电流转子脉振磁场定子感应电势定子感应电流定子电流磁场)发送机(定子电流定子磁场转子电流在磁场中受力角度随动)接收机。
第二章旋转系统运动学基础1. 单轴拖动系统的组成：电机、联轴器、生产机械。
2. 旋转系统的运动方程式：Tm-TL=Jdw/dt=GD2/375 *dn/dt。
3. 旋转系统的两种状态：稳态（Tm=Tl）；动态（Tm≠Tl）。
电磁转矩等于负载转矩。
4. 以转速的方向为参考来确定转矩方向的正负。
Tm：与的正方向一致时为正；Tl ：与的正方向相反时为正。
5. 生产机械的负载特性：负载转矩和转速之间的函数关系n=f（Tl）。
控制电机中国电力出版社(习题解答)谢卫 答案
控制电机第一章旋转变压器 (1)第二章自整角机 (8)第三章测速发电机 (12)第四章伺服电动机 (18)第五章微特同步电动机 (26)第六章无刷直流电动机 (31)第七章步进电动机 (34)第八章直线电动机 (39)第九章超声波电动机 (43)第一章 旋转变压器1. 简述旋转变压器的工作原理。
答：旋转变压器是输出电压与转子转角成一定函数关系的特种电机。
以正余弦旋转变压器为例，在定子槽中安放两个相互垂直的绕组，其中直轴方向的S1—S2为励磁绕组，交轴方向的S3—S4为补偿绕组，如图1-1(a)所示。
在转子槽中也安放两个相互垂直的绕组R1—R2、R3—R4，它们是正余弦输出绕组，如图1-1(b)所示。
图1-1 旋转变压器的绕组结构首先分析空载运行时的情况，此时只有定子励磁绕组S1—S2施加交流励磁电压，其余三个绕组全部开路。
显然，励磁绕组将在气隙中产生一个脉振磁场，这个脉振磁场将在输出绕组中产生感应电动势，即式中，为转子输出绕组轴线与定子励磁绕组轴线重合时在输出绕组中感应电动势的有效值。
设在励磁绕组S1—S2中感应电动势的有效值为，则旋转变压器的变比为这样•U(a)(b)1•U D•Φ⎩⎨⎧==θθsin cos 2R22R1E E E E 2E D•ΦD•Φ1E 12u E E k =⎩⎨⎧==θθsin cos1u R21u R1E k E E k E与普通变压器类似，可以忽略定子励磁绕组的漏阻抗压降，即。
而空载时转子输出绕组的感应电动势在数值上就等于输出电压，所以上式表明，旋转变压器空载时其输出电压分别是转角的余弦函数和正弦函数，这样转子绕组R1—R2就称为余弦输出绕组，而绕组R3—R4称为正弦输出绕组。
2. 正余弦旋转变压器输出特性发生畸变的原因是什么？畸变补偿的方法有哪些？答：当正余弦旋转变压器输出绕组接了负载以后，其输出电压便不再是转角的正、余弦函数。
例如在图1-2中，正弦输出绕组R3—R4接有负载，其输出电压如图1-3所示，它偏离了期望的正弦值，这种现象称为输出特性的畸变。
力矩式自整角机实验报告
力矩式自整角机实验报告嘿，大家好，今天我想跟你们聊聊力矩式自整角机，听起来是不是有点高大上？其实呢，它的原理还真不复杂。
想象一下，一个小小的机器，像个调皮的孩子，时不时就想转个弯。
它就靠着力矩的作用，帮助我们调整方向。
用一句话来说，就是“力矩大，方向稳”，这小家伙可真是个好帮手。
在实验开始之前，我们先得准备好各种工具和材料。
实验台上，那些闪闪发光的仪器，像是在朝我们招手。
大家都摩拳擦掌，期待着一场技术的较量。
你看，那个力矩传感器就像是个认真负责的老师，它要不断地监测机器的角度变化。
每当机器开始转动，力矩传感器就会立刻把数据反馈回来，简直是“快如闪电”。
这下我们可得好好把握这个机会，来一场精确的角度测量。
接下来就是动手的时刻了，大家兴奋得像小鸟一样，不停地讨论着要如何进行实验。
我决定从最简单的开始，调整一下机器的初始角度。
你瞧，这机器就像个乖宝宝，乖乖地听话。
每当我给它一点小力量，它就会按照我的想法转动。
真的是“有力气的人不怕困难”，只要你掌握好力矩，它就能在你的指挥下自如转动。
实验中我还发现了一个有趣的现象。
每次当我施加不同的力矩时，机器的转动速度和方向也会随之变化。
这让我想起一句老话，“力不从心”，在科学实验中，力的大小真的能决定一切。
这种变化让我觉得特别神奇，就像是看着魔术表演一样，令人着迷。
实验中也有遇到一些小麻烦。
比如，机器有时候会不听话，转得慢吞吞的。
我赶紧想了个办法，调整一下力矩，没想到效果立竿见影。
真是“办法总比困难多”，只要认真对待，总能找到解决问题的钥匙。
经过几次尝试，最终我们成功地让机器以理想的角度转动。
这种成就感就像在做游戏时通关一样，特别爽。
在实验结束的时候，我们对数据进行了详细分析。
那些看似枯燥的数字其实蕴含着无穷的智慧。
每一个力矩、每一个角度的变化，背后都是物理的奥秘在作祟。
像是打开了一扇窗，让我们看到了不一样的世界。
这一刻，我突然感受到，科学真是个神奇的东西，它能把复杂的原理简单化，让我们都能参与其中，体验乐趣。
力矩式自整角机工作原理及应用
图 5 - 29为测量水塔内水位
5.6 自整角机的选用和技术数据
在自动控制系统中, 如果遇到要求能够“自动跟随”(或同步随动)、 远距离测量、 伺服机构的远距离控制等情况时, 理所当然应选用自整角机。 在选择自整角机时, 必然牵扯到自整角机本身的技术数据以及在选用中应注意的一些问题, 以下分别介绍。
4.空载电流和空载功率 空载电流和空载功率是指副边空载时, 励磁绕组的电流和消耗的功率。 例如“36ZKF01”的空载电流为92 mA； 空载功率不大于2 W。 5.开路输入阻抗 它是指副边开路, 从原边(即励磁端)看进去的等效阻抗。 对于发送机和接收机是指定子绕组开路, 从励磁绕组两端看进去的阻抗； 对于ZKB是指输出绕组开路, 从定子绕组两端看进去的阻抗。 例如“36ZKF01”的开路输入阻抗为1.25 kΩ。
图 5 - 25 火炮相对于罗盘方位角的控制原理图
5.5 力矩式自整角机的运行
5.5.1 力矩式自整角机的工作原理 ZLF-ZLJ的工作原理如图 5 - 26 所示。 图中这一对力矩式自整角机的结构参数、 尺寸等完全一样。 我们假定图 5 - 26中ZLF的转子励磁绕组轴线位置, 是当两机加励磁后, 由原来与ZLJ转子轴线相同的位置人为地逆时针方向旋转δ角的位置, 当忽略磁路饱和时, 我们可分别讨论ZLF和ZLJ单独励磁的作用, 然后进行迭加。
图 5 - 22 随动系统中的ZKF-ZKB
图 5 - 3 雷达俯仰角自动显示系统原理图
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。
控制用电机
例：选择电容，可使交流伺服电机电路中的电压电 流的相量关系如图所示。
U
I1 UC
U1
U1
1
I1 U
励磁绕组的接线
U C
控制信号
检 放 I2
U
测 元
大
U 2
件器
控制绕组的接线
控制电压 电源电压
U
U
2
与 两
者频率相同，相
位相同或反相。
工作时两个绕组中产生的电流 I1 和 I2 的相
位差近90°，因此便产生旋转磁场。在旋转磁场
当发送机的转子转动一个角度后，
'
。两电机 绕
组中的各相电动势不再平衡，因而产生电流，在磁场
的将产生转矩。总是力图使两转子的位置趋向一致。
接收机的转子在转矩的作用下产生了随动动作，直
至 ，' 实现了转角随动的作用。
发送机
接受机
二. 控制式自整角机（转角变为电压）
控制式自整角机又称为变压器式自整角机。发送机
概述：
前面介绍的异步电动机等都是作为动力使用的， 其主要任务是能量转换，例如将电能转换为机械能 。本章介绍控制电机。
控制电机的主要功能是转换和传递信号。
如：伺服电动机将电压信号转换为转矩和转速； 控制式自整角机将转角转换为电压信号。 力矩式自整角机将转角转换为转角信号
对控制电机的主要要求：动作灵敏、准确、
s1 0 s2 2
T1（正向）
正
s1 s2 1
转
反
T2（反向）
合成转矩
s1 2
s
转
s2 0
起动转矩
为零。
sm R2 / X 20
T
K
R22
《微特电机及其控制》(电机本体部分)课程重点内容
绪论1．微特电机的分类。
2．微特电机新的发展趋势。
第二章伺服电动机与伺服系统1．从结构上，直流伺服电动机的分类。
分为两大类，传统型直流伺服电动机，低惯量型直流伺服电动机。
传统型直流伺服电动机其结构与普通直流电动机基本相同，只是功率和容量小得多，它可以再分为电磁式和永磁式两种；低惯量型直流伺服电动机可分为空心杯电枢直流伺服电动机，盘式电枢直流伺服电动机，无槽电枢直流伺服电动机2．直流伺服电机的静态特性1．机械特性：给出机械特性n=f(T e)的方程，绘制机械特性的曲线。
机械特性：控制电压恒定时，电机转速随电磁转矩的变化关系n=f (Te)2．调节特性：给出调节特性n=f(U a)的方程，绘制调节特性的曲线，结合调节特性曲线，掌握失灵区的概念。
调节特性负载转矩恒定时，转速随控制电压变化n=f (Ua)3．直流伺服电机的动态特性1．机电时间常数的计算公式，影响因素及相应的减小机电时间常数的方法。
机电时间常数与转动惯量成正比；与电机的每极气隙磁通的平方成反比，为了减小电机机械时间常数，应增加每极气隙磁通；与电枢电阻Ra的大小成正比，为减小时间常数，应尽可能减小电枢电阻，当伺服电动机用于自动控制系统，并由放大器供给控制电压时，应计入放大器的内阻Ri，Ra+Ri；直流伺服电动机的机电时间常数一般<30ms，低惯量直流伺服电机的时间常数<10ms。
4．交流异步伺服电动机1．不同转子电阻对机械特性的影响，分析为什么异步伺服电动机的转子电阻较普通异步电动机大。
增大转子电阻的三个好处：1. 可以增大调速范围由电机学原理知，异步电机的稳定运行区仅在： 0<s<sm，而正常电机的sm=0.1~0.2, 所以调速范围甚小。
增大转子电阻，使sm增大，从而增大调速范围。
2.使机械特性更加线性如右图中，曲线3的线性度比曲线2要好。
sm1=0.2, sm2=1.1, sm3=1.8能消除自转现象T=T1+T2，在正向旋转时， 0<s<1， T>0。
力矩式自整角机实验
力矩式自整角机实验自整角机是一种对角位移或角速度的偏差有自整步能力的控制电机，他广泛用于显示装置和随动系统中，使机械上互不相连的两根或多根转轴能自动保持相同的转角变化或同步旋转，在系统中通常是两台或多台自整角机组合使用。
产生信号的一方称发送机，接收信号的一方称为接收机。
一、使用说明1、自整角机技术参数发送机型号BD-404A-2接收机型号BS-404A激磁电压220V±5%激磁电流0.2A次级电压49V频率50H Z2、发送机的刻度盘及接收机的指针调准在特定位置的方法旋松电机轴头螺母，拧紧电机后轴头，旋转刻度盘（或手拨指针圆盘）至某要求的刻度值位置，保持该电机转轴位置并旋紧轴头螺母。
3、接线柱的使用方法本装置将自整角机的五个输出端分别与接线柱对应相连，激磁绕组用L1、L2（L1′、L2′）表示；次级绕组用T1、T2、T3、（T1′、T2′、T3′）表示。
使用时根据实验接线图要求用手枪插头线分别将接线柱连结，即可完成实验要求。
（注：电源线、连接导线出厂配套）。
4、发送机的刻度盘上边和接收机的指针两端均有20小格的刻度线，每一小格为3′，转角按游标尺方法读数。
5、接收机的指针圆盘直径为4cm，测量静态整步转矩=砝码重力×圆盘半径=砝码重力×2cm。
6、将固紧滚花螺钉拧松后，便可用手柄轻巧旋转发送机的刻度盘（不允许用力向外拉，以防轴头变形）。
如需固定刻度盘在某刻度值位置不动，可用手旋紧滚花螺钉。
7、需吊砝码实验时，将串有砝码勾的另一线端固定在指针小圆盘的小孔上，将线绕过小圆盘上边凹槽，在砝码勾上吊砝码即可。
8、每套自整角机实验装置中的发送机、接收机均应配套，按同一编号配套。
9、自整角机变压器用力矩式自整角接收机代用。
10、需要测试激磁绕组的信号，在该部件的电源插座上插上激磁绕组测试线即可。
二、实验目的1、了解力矩式自整角机精度和特性的测定方法2、掌握力矩式自整角机系统的工作原理和应用知识三、预习要点1、力矩式自整角机的工作原理2、力矩式自整角机精度与特性测试方法3、力矩式自整角机比整步转矩的测量方法四、实验项目1、测定力矩式自整角发送机的零位误差。
自整角机的基本概念、分类与工作原理
自整角机是用于无机械连接的转角位置传递系统，或传递与转角位置相应的电信号系统的交流微电机。
其输出电信号是转子转角位置的函数，或转子转角位置是输入电信号的函数。
根据在转交位置传递系统中的应用，按结构、原理的特点可将自整角机分为控制式、立矩式、霍尔式、多机式、固态式、无接触式和四线式等，而前两种是最常用的运行方式。
按照使用要求可分为控制式和力矩式自整角机两大类。
控制式自整角机又分为控制式自整角发送机（ZKF）、控制式差动自整角发送机（ZKC)、控制式自整角变压器（ZKB)；力矩式自整角机又分为力矩式自整角发送机（ZLF)、力矩式差动自整角发送机（ZCF）、力矩式自整角接收机（ZLJ）和力矩式差动自整角接收机（ZCJ）。
各类自整角机结构基本相同，分别有电刷、集电环、定子绕组、定子铁心、转子铁心、机壳、转子绕组和轴承组成。
自整角机的工作原理如下：（1）自整角发送机和接收机的定子（S1~S3）与三相交流电机相似，有三个星形连接的整步绕组；转子（R1~R2）一般为凸极上面置放单相激磁绕组，极靴上的槽孔安放阻尼绕组的短路条。
当阻尼绕组不足以消除震荡时，接收机需要采用机械阻尼器。
（2）自整角变压器的三相绕组通常安放在定子（S1~S3）上，而转子（R1~R2）一般为隐极铁心，上面仅放置一个单线输出绕组。
（3）力矩式差动自整角发送机、力矩式差动自整角接收机、控制式差动自整角发送机的定子（S1~S3）和转子（R1~R3）上都安放三相绕组，一般定子为原端，转子为副端。
控制式自整角机输出电信号，通过系统中的放大器和伺服电动机等来带动负载，在精度较高的信号传输系统中作检测元件。
力矩式自整角机用来带动指针、刻度盘等轻负载，在精度较低的力矩传输系统中作指示器。
无论自整角机作力矩式运行或者是控制式运行，在自动控制系统中通常必须是两个或者两个以上组合起来才能使用。
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，另一个则是力矩式接收机；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，另一个则是控制式变压器。
力矩式自整角机工作原理及应用
定期检查设备的紧固件和连接 部分，确保其紧固可靠，防止 松动或脱落。
根据制造商的建议，定期更换 易损件和消耗品，确保设备的 正常运行和延长使用寿命。
06 未来发展趋势与展望
技术创新方向
新型材料应用
01
探索高强度、轻质材料，提高自整角机性能，降低能耗和成本。
智能化技术融合
02
引入先进传感器和算法，实现自整角机的自适应、自学习和自
力矩式自整角机工作原理及应用
contents
目录
• 引言 • 工作原理 • 性能特点 • 应用领域 • 选型与使用注意事项 • 未来发展趋势与展望
01 引言
目的和背景
介绍力矩式自整角机 的基本概念和原理
分析力矩式自整角机 的优缺点及未来发展 趋势
探讨力矩式自整角机 在各个领域的应用
力矩式自整角机概述
强化产学研结合
加强企业与高校、科研机构的合作，推动技术创 新和成果转化，促进力矩式自整角机技术的实际 应用和产业发展。
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感谢您的观看
优化。
高效能驱动技术
03
研发高效能、低噪音、长寿命的驱动技术，提升自整角机整体
性能。
行业应用前景预测
航空航天领域
力矩式自整角机在航空航天器的姿态控制、稳定系统等方面具有 广泛应用前景。
机器人与自动化设备
随着机器人和自动化设备的普及，力矩式自整角机将在关节控制、 精准定位等方面发挥重要作用。
新能源与节能环保领域
控制电路根据传感器信号调整 定子绕组电流，从而控制电机
转矩和转速。
当负载发生变化时，控制电路 自动调整定子绕组电流，使电 机保持恒定转速或一种闭环控制系统， 通过不断检测和调整来实现高精度控 制。
自整角机的工作原理
由于?J≠?F时，整步绕组各相回路中存在均衡电流，带电的整步绕组在气隙磁场的作用下产生电磁转矩，电磁转矩作用于整步绕组而试图使定子旋转。只要发送机转子转过一个角度，接收机的转子就会在接收机本身生成的电磁转矩作用下转过一个相同的角度，?J=?F , 从而实现了转角远距离再现。
?????
???????? 式中E0m ——最大输出电动势有效值
??????????? 从上式看出，失调角=0 时，接收机的输出电动势为最大而不是零，且与失调角有余弦关系的输出电动势不能反映发送机转子的偏转方向，故很不实用。实际的控制式自整角机是将接收机转子绕组轴线与发送机转子绕组轴线垂直时的位置作为计算的起始位置。此时，输出电动势表示为
图7-31 控制式自整角机工作原理图
在自整角发送机的励磁绕组中通入单相交流电流时，两台自整角机的气隙中都将产生脉振磁场，其大小随时间按余弦规律变化。脉振磁场使自整角发送机整步绕组的各相绕组生成时间上同相位的感应电动势，电动势的大小取决于整步绕组中各相绕组的轴线与励磁绕组轴线之间的相对位置。当整步绕组中的某一相绕组轴线与励磁绕组轴线重合时，该相绕组中的感应电动势为最大值，用EFm表示电动势的最大值。
????????????
设发送机整步绕组中的A相绕组轴线与其对应的励磁绕组轴线的夹角为θJ，接收机整步绕组中的A相绕组轴线与其对应的励磁绕组轴线的夹角为θF ，如图上图所示。发送机整步绕组中各相绕组的感应电
?????????????????????????
由于接收机转子不能转动，即是恒定的。 ?J控制式自整角机的输出电动势的大小反映了发送机转子的偏转角度，输出电动势的极性反映了发送机转子的偏转方向，从而实现了将转角转换成电信号。
2? 力矩式自整角机的工作原理
力矩式自整角机工作原理及应用
力矩式自整角机工作原理及应用一、工作原理1.传感器测量力矩：力矩传感器采用一种特殊的结构，当受到力矩作用时，传感器会产生相应的位移或变形。
传感器通过测量这一位移或变形来得到受到的力矩大小。
2.控制器分析输入信号：传感器测量到的位移或变形信号被传输到控制器中，控制器会根据输入的信号进行分析和处理，并计算出当前物体的力矩大小。
3.电动机自动调整：控制器会将计算得出的力矩大小与预设的目标力矩进行比较，如果两者不一致，控制器会根据差异的大小和方向来控制电动机的转动。
电动机通过改变输出的力矩来使物体保持在平衡的状态。
4.执行机构调整物体：根据电动机的转动，执行机构会相应地调整物体的位置或角度，使物体受到的力矩等于目标力矩，从而达到自动调整的效果。
二、应用领域1.机器人：力矩式自整角机在机器人中起到非常重要的作用。
通过测量机器人关节处的力矩，控制器可以精确地调整机器人的姿态和位置，使其保持平衡或完成特定动作。
2.汽车悬挂系统：力矩式自整角机可以用于汽车悬挂系统中，通过测量车轮受到的力矩来实现自动调整。
这可以提高车辆的稳定性和行驶舒适度。
3.航空航天领域：在航空航天领域中，力矩式自整角机可以应用于飞机和航天器的姿态控制。
它可以通过测量受到的力矩来调整飞机或航天器的姿态，并保持它们的稳定性和平衡。
4.医疗领域：力矩式自整角机可以应用于医疗设备中，如手术机器人和康复设备。
通过测量受到的力矩，可以帮助医生或康复师调整机器人或设备的姿态，准确地进行手术或康复治疗。
5.工业生产：力矩式自整角机还可以应用于工业生产中的自动化系统。
它可以通过测量工业设备受到的力矩，实现设备的自动调整和控制，提高生产效率和产品质量。
6.体育训练：力矩式自整角机可以应用于体育训练中，如体操、滑雪和击球运动等。
通过测量运动员受到的力矩，可以帮助教练和运动员调整姿态和动作，提高训练效果和竞技表现。
总之，力矩式自整角机通过测量物体受到的力矩并自动调整，可以应用于多个领域，实现力矩的精确测量和自动控制，提高系统的稳定性和性能。
新型超长距离同步传动控制系统中力矩式自整角机的研制剖析
道摄 影 经纬 仪 ，由 于 同步快 门控制 系统 中同步 传
动转 角 的 极 限距 离 为 ２ ｉ ，该 超 长 距 离 的 角 度 ｋ ｎ 传输 是前 所 未 有 的 ，过 长 电气联 线 的 阻抗对 接 收 角机 比整 步 力 矩 的影 响 十分 明显 ，按 国标 现 行 生
产 的力矩 式 自整 角 机 ，我 国同其 它 国家 一样 ，整 步绕 组输 出 电压 均 为 ９ Ｖ，在 实 验 室 研 究 表 明 ， ０ 无 长 联线 时 ，完 全 可 以实 现 同步快 门的 可靠 、精 确控 制 ，但 到靶 场 实 际布线 后 ，由 于主控 站 与相 机站距 离 过 长 ，则无 力 实现 同步控 制 。
构 、阻抗参 数 相 同 ，转 子 励磁 绕 组 均通 人励 磁 电
其接 收角 机 轴上 的负 载 即同步 快 门 的负 载力 矩 为
８ ￣２ ０ ｆ ａ 设 计 值 ，对 应 于拍 摄 频 率 ｆ一 １ ０ ８ｇ ・ ｍ
～
２ ４幅／ ，接 收 角机 比整 步力 矩 ｍ （ －） ０ ｆ ｓ 。 ｏ 一６ ｇ ・ ｍ／ ，计 及 长 连线 时 ｍ０ ２ ） ０ ｆ ｍ／ ｃ 度 （ ；１ 一４ ｇ ・ｃ Ｒ ０
ｃ ｓ） 。
Ｆ 一寻 ｉ ２ Ｆ ｎ
维普资讯
２
长 春 理 工 大 学 学 报
轴与 交轴 分 量 ，即采 用 磁势 对 称 分解 法 ，并将 直
一
１
轴 与交 轴 磁 势分 量 合 成 为 对接 收 角机 ：
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一 １ 。 ｓ ｃ （） １ 其平 均 力 矩
为解 决这 一 技术 难题 ，我 们 向上 海微 电机研 究 所提 出了研 制新 型超 长距 离 同步 控制 的力 矩式 自整角 机 ，具 体要 求 和使 用 条 件是 ：
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实验报告
课程名称：控制电机
实验项目：力矩式自整角机
实验地点：电机馆一层电机实验室专业班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：王淑红
2013年04 月25 日
一、 实验目的和要求
1、 了解力矩式自整角机精度和特性的测定方法。
2、
掌控力矩式自整角机系统的工作原理和应用知识。
二、 实验内容
1、
测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系
)
(θf T =2、 测定力矩式自整角机的静态误差jt
θ∆
3、
测定力矩式自整角机的比整步转矩θT
三、 主要仪器设备
四、 操作方法与实验步骤
1、
测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系)(θf T
=
（1） 确保断电情况下，按图1-3接线。
（2） 将发送机和接收机的励磁绕组加额定激磁电压220V ，待稳定
后，发送机和接收机均调整到0o 位置。
固紧发送机刻度盘在该位置。
（3） 在接收机的指针圆盘上吊砝码，记录砝码重量以及接收机转轴
偏转角度。
在偏转角从零至90o 之间取7~9组数据并记录于表1-4中。
2、
测定力矩式自整角机的静态误差jt
ϑ∆
（1） 接线图仍按图1-3.
（2） 发送机和接收机的励磁绕组加额定电压220V ，发送机的刻度盘
不固紧，并将发送机和接收机均调整到0o 位置。
（3） 缓慢旋转发送机刻盘，每转过20o ，读取接收机实际转过的角度
并记录于表1-20中。
3、
测定力矩式自整角机的比整步转矩θT
（1） 比整步转矩是指在力矩式自整角机系统中，在协调位置附近，
单位失调角所产生的整步转矩称为力矩式自整角机的比整步转矩。
（2） 测定接收机的比整步转矩时，可按图1-3接线，T2’、T3’用导
线短接，在励磁绕组L1-L2两端上施加电压，在指针圆盘加砝码，使指针偏转5o 左右，测得比整步转矩。
（3） 实验在正、反两个方向各测一次，两次测两的平均值应符合标
准规定。
将数据记录于表1-6中。
发送机接收机
图1-3 力矩式自整角机实验接线
五、实验数据记录和处理
表1-4
注意：（1）实验完毕后，应先取下砝码，再断开励磁电源。
（2）表中T=mgR
式中m——砝码重量（kg）；R——发送机的刻度盘半径（cm）；g重力加速度（N/kg）
表1-5
注意：接收机转角超前为正误差，滞后为负误差，正、反最大误差值之和的一半为力矩式接收机的静态误差。
表1-6 比整步转矩θT 按下式计算：
θ
θ2/T T =
式中T=GR ——整步转矩，单位为（m
N ⋅）
θ
——指针偏转的角度，单位为（deg ）度
m ——砝码重量，单位为（kg ）
R ——轮盘半径，为3（cm ）
六、实验结果与分析。