自整角机结构、工作原理 PPT
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控制电机——旋转变压器和自整角机
这正是我们所要求的。可见利用上述方法
可以求得反三角函数。
§10-2 自整角机
自整角机的类型和结构
测量元件 交流元件
2-放大器
1-交流伺服电机 3-减速器
4-自整角接收机 5-刻度盘 6-自整角发送机
则交轴合成磁通必然在正、余弦绕组中产生感应电动势。显然这 个感应电动势的出现将破坏输出电压与转角成正、余弦函数的关 系，造成输出特性的畸变。
(三)原边补偿
为了使旋转变压器输出电压与转角有严格 的正、余弦关系，必须设法消除引起畸变的负 载磁通的交轴分量，消除的方法可采取原边补 偿。
原边补偿是指旋转变压器在上述的负载工 作情况下，再将交轴绕组短接，如图10-4所示。
设余弦输出绕组轴线与直轴的夹角为q，为了求两输出电压，可将励 磁磁通F 沿正、余弦两绕组轴线分解为两个分量F cosq和F sinq 。
一个分量Fcosq 将在余弦绕组中感应变压器电动势，其有效值Ec为
Ec 4.44 fN 2Fm cosq Ecm cosq
(10-1)
式中，N2——转子每相绕组的有效匝数；
旋转变压器原理结构如图10-1所示，图10-2为示意图。其定子、转子铁心 由电工钢片或高导磁铁镍合金钢片叠压而成。而定子、转子铁心槽内分别嵌 有两相对称分布绕组。两相绕组在空间互差900电角度，结构参数完全一样。
定子两相绕组分别为主绕组(或称励磁绕组)S1S3和辅助绕组(又称交轴绕组 S2S4。转子两相绕组中R2R4称为正弦输出绕组，R1R3称为余弦输出绕组。
当励磁绕组接通电源后，便在电
机中产生直轴脉动磁通F，它将在转
子两输出绕组中感应变压器电动势Es 和Ec。因为两绕组分别接有负载，所 以两电路中分别流有Is和Ic并在气隙中
可以求得反三角函数。
§10-2 自整角机
自整角机的类型和结构
测量元件 交流元件
2-放大器
1-交流伺服电机 3-减速器
4-自整角接收机 5-刻度盘 6-自整角发送机
则交轴合成磁通必然在正、余弦绕组中产生感应电动势。显然这 个感应电动势的出现将破坏输出电压与转角成正、余弦函数的关 系，造成输出特性的畸变。
(三)原边补偿
为了使旋转变压器输出电压与转角有严格 的正、余弦关系，必须设法消除引起畸变的负 载磁通的交轴分量，消除的方法可采取原边补 偿。
原边补偿是指旋转变压器在上述的负载工 作情况下，再将交轴绕组短接，如图10-4所示。
设余弦输出绕组轴线与直轴的夹角为q，为了求两输出电压，可将励 磁磁通F 沿正、余弦两绕组轴线分解为两个分量F cosq和F sinq 。
一个分量Fcosq 将在余弦绕组中感应变压器电动势，其有效值Ec为
Ec 4.44 fN 2Fm cosq Ecm cosq
(10-1)
式中，N2——转子每相绕组的有效匝数；
旋转变压器原理结构如图10-1所示，图10-2为示意图。其定子、转子铁心 由电工钢片或高导磁铁镍合金钢片叠压而成。而定子、转子铁心槽内分别嵌 有两相对称分布绕组。两相绕组在空间互差900电角度，结构参数完全一样。
定子两相绕组分别为主绕组(或称励磁绕组)S1S3和辅助绕组(又称交轴绕组 S2S4。转子两相绕组中R2R4称为正弦输出绕组，R1R3称为余弦输出绕组。
当励磁绕组接通电源后，便在电
机中产生直轴脉动磁通F，它将在转
子两输出绕组中感应变压器电动势Es 和Ec。因为两绕组分别接有负载，所 以两电路中分别流有Is和Ic并在气隙中
自整角机结构、工作原理 PPT
隐极转子励磁磁场分布
隐极转子励磁磁场展开图及Bf(X)分布曲线
励磁电流和磁通密度分布曲线
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
力矩式运行时：发送机和接收机 控制式运行时：发送机和变压器
雷达俯仰角自动显示系统原理图
2 自整角机的基本结构
自整角机定、转子绕组
差动式自整角机定、转子绕组
自整角机结构简图
定子铁心冲片
自整角机转子
隐极式自整角机的定子和转子
三相对称绕组示意图
差动式自整角机的转子结构
3 控制式自整角机的工作原理
bp1 =Bm1sinωt cosX
(5 - 2)
式中, bp1 为基波每相磁密瞬时值； Bm1 为基波 每相电流达最大值时产生的磁密幅值； X为沿周长方
向的空间弧度值。
3.2 定子绕组的感应电流
自整角机发送机转子上的励磁绕组通过电流 if 后， 将产生相位彼此相同， 而感应电势的大小则与转子绕
组在空间的位置有关。 为便于分析， 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。
组D1相轴线的夹角为θ1, 因此定子合成磁场的轴线超前 D1相轴线(180°-θ1)。
(2) 由于合成磁密 B 在空间的幅值位置不变, 且其长
度(即模值)是时间的正弦(或余弦)函数, 故定子合成磁场 也是一个脉振磁场。
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)。
自整角机结构原理PPT课件
小 功
单相交流电源上，称为自整角发送机，用ZKF表示。
率
另一台用来接收转角信号并将转角信号转换成励磁绕
同
步
组中的感应电动势输出，称之为自整角接收机，用
电
动
ZKJ表示。两台自整角机定子中的整步绕组均接成星
机
形，三对相序相同的相绕组分别接成回路。
电机与拖动
～
θ2
自
θ1
接收机 J
整
角
电
发送机 F
机
a
a
和 小
机
角自动跟踪的目的。
E2 k( ) k
1—交流伺服电动机；2—放大器； 3—减速器；4—自整角接收机； 5—刻度盘；6—自整角发送机
雷达高低角自动 显示系统原理图
电机与拖动
四、控制式自整角机的应用
自
只要系统的功率足够大，接
整 收机上便可带动火炮一类阻力矩
角
电 很大的负载。发送机和接收机之
功
率 之间的相对位置。当整步绕组中的某一相绕组轴线与励磁
同
步 绕组轴线重合时，该相绕组中的感应电动势为最大值EFm，用
电 动
表示电动势的最大值。
机
电机与拖动
设发送机整步绕组中的A相绕组轴线与其对
自
应的励磁绕组轴线的夹F角为 ，接收机整步绕组中的A
整
角
相绕组轴线与其对应的励磁绕组轴线的夹J 角为 ，如
角
电 机
E0 E0m cos 90 E0m sin
和 小
由于接收机转子不能转动 J，即
是恒定的。
功
控制式自整角机的输出电动势的大小反映了发送机转子
率
同
的偏转角度，输出电动势的极性反映了发送机转子的偏
力矩式自整角机工作原理及应用
图 5 - 28 整步转矩与失调角的关系
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。
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。
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。
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
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
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。
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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
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。
chap05_自整角机
5.自整角机
1 2 sin Ea E2 A E1 A 2 E sin 2 2 1 2 120 sin Eb E2 B E1B 2 E sin 2 2 1 2 120 sin Ec E2C E1C 2 E sin 2 2
每相电流
E1a E Ia cos 1 I cos 1 2Z 2Z E2 b Ib I cos1 120 2Z E2 c Ic I cos1 120 2Z
5.自整角机
自整角变压器整步绕组磁势 4 4 F2 a 2I aWk w 2IWk w cos 1 F mcos 1 4 F2 b 2I bWk w Fm cos1 120 4 F2 c 2I cWk w Fm cos1 120 合成磁势幅值 合成磁动势位置
5.自整角机
发送机整步绕组磁势 4 4 1 2 F1a 2I aWk w 2IWk w sin sin 2 2 4 4 1 2 F1b 2I bWk w 2IWk w sin 120 sin 2 2 4 4 1 2 F1c 2I cWk w 2IWk w sin 120 sin 2 2
5.自整角机
A
T
A Ff
2
q-axis
1
F2
T
C F1 B
R
C
90
负载 d-axis 减速器 Motor
B
相敏整流
放大器
控制式自整角机(转子预转90度)
5.自整角机
此时的输出电压
《自整角机》课件
自整角机由多个关键部件 组成，包括角度传感器、 控制器、执行器等。
作用和原理
各个部分相互协作，实现 对角度的精确校准，通过 反馈机制保持稳定性。
外观设计和结构布局
自整角机外观设计简洁美 观，结构布局紧凑，便于 安装和维护。
自整角机的使用
1
操作流程和步骤
使用自整角机需要遵循一系列操作步骤，确保正确的使用和校准过来自。3 在未来的应用前景
自整角机将融入更多科技领域，为人们的生活和工作带来更多便利和创新。
结论
1 优缺点分析
自整角机在角度校准方面有着明显的优势，但也存在一定的局限性。
2 发展趋势和建议
我们对自整角机的发展趋势进行了分析，并提出了一些建议，以促进其进一步发展。
参考文献
课件中引用的相关文献和资料的来源和相关信息。
2
常见问题和解决方法
在使用过程中可能会遇到一些常见问题，我们将提供解决方法，以便顺利完成校 准任务。
3
使用技巧和注意事项
为了能够更好地使用自整角机，我们将分享一些实用的技巧和注意事项，提高效 率和准确性。
自整角机的应用
生产中的应用
自整角机在生产领域中起到 关键作用，可以提高生产效 率、降低成本。
科学研究中的应用
自整角机在科学研究中能够 提供准确的角度测量数据， 为研究人员提供重要参考。
教育培训中的应用
教育培训领域可以利用自整 角机进行实验教学，培养学 生的实践能力和创新思维。
自整角机的发展前景
1 未来展望
自整角机有着广阔的应用前景，未来将在更多行业发挥重要作用。
2 技术创新和发展方向
不断的技术创新为自整角机带来了更高的精度、更强的适应性和更可靠的性能。
《自整角机》PPT课件
作用和原理
各个部分相互协作，实现 对角度的精确校准，通过 反馈机制保持稳定性。
外观设计和结构布局
自整角机外观设计简洁美 观，结构布局紧凑，便于 安装和维护。
自整角机的使用
1
操作流程和步骤
使用自整角机需要遵循一系列操作步骤，确保正确的使用和校准过来自。3 在未来的应用前景
自整角机将融入更多科技领域，为人们的生活和工作带来更多便利和创新。
结论
1 优缺点分析
自整角机在角度校准方面有着明显的优势，但也存在一定的局限性。
2 发展趋势和建议
我们对自整角机的发展趋势进行了分析，并提出了一些建议，以促进其进一步发展。
参考文献
课件中引用的相关文献和资料的来源和相关信息。
2
常见问题和解决方法
在使用过程中可能会遇到一些常见问题，我们将提供解决方法，以便顺利完成校 准任务。
3
使用技巧和注意事项
为了能够更好地使用自整角机，我们将分享一些实用的技巧和注意事项，提高效 率和准确性。
自整角机的应用
生产中的应用
自整角机在生产领域中起到 关键作用，可以提高生产效 率、降低成本。
科学研究中的应用
自整角机在科学研究中能够 提供准确的角度测量数据， 为研究人员提供重要参考。
教育培训中的应用
教育培训领域可以利用自整 角机进行实验教学，培养学 生的实践能力和创新思维。
自整角机的发展前景
1 未来展望
自整角机有着广阔的应用前景，未来将在更多行业发挥重要作用。
2 技术创新和发展方向
不断的技术创新为自整角机带来了更高的精度、更强的适应性和更可靠的性能。
《自整角机》PPT课件
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1 自整角机用途
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) 。
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。
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。
E1=4.44fWsΦ1=E cosθ1 E2=4.44fWsΦ2=E cos(θ1+120°) E3=4.44fWsΦ3=E cos(θ1+240°)
(5 - 4)
图 5 - 16 定子绕组中的电流
以D1相回路为例， 设回路的总阻抗ZZ为ZKF和 ZKB的每相定子绕组阻抗ZF、 ZB及各联接线阻抗Zi(由 于实用#43;ZB+Zi
(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
I1
E1 ZZ
E cos1
ZZ
I cos1
I
2
E2 ZZ
E cos(1 120 )
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。
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。
组D1相轴线的夹角为θ1, 因此定子合成磁场的轴线超前 D1相轴线(180°-θ1)。
(2) 由于合成磁密 B 在空间的幅值位置不变, 且其长
度(即模值)是时间的正弦(或余弦)函数, 故定子合成磁场 也是一个脉振磁场。
隐极转子励磁磁场分布
隐极转子励磁磁场展开图及Bf(X)分布曲线
励磁电流和磁通密度分布曲线
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
控制式自整角机的原理电路图
3.1 转子励磁绕组产生的脉振磁场 单相绕组通过单相交流电流， 在电机内部就会产
生一个脉振磁场， 这是一般交流电机的共性问题。 在这里结合自整角机的励磁磁场进行分析和讨论。
ZKF转子励磁绕组接通单相电压 U1后， 励磁绕组将流
过电流：
i f I fm sin t
bp1 =Bm1sinωt cosX
(5 - 2)
式中, bp1 为基波每相磁密瞬时值； Bm1 为基波 每相电流达最大值时产生的磁密幅值； X为沿周长方
向的空间弧度值。
3.2 定子绕组的感应电流
自整角机发送机转子上的励磁绕组通过电流 if 后， 将产生相位彼此相同， 而感应电势的大小则与转子绕
组在空间的位置有关。 为便于分析， 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。
图 5 – 15 定子绕组的感应电流
Φ1=Φm cosθ1 Φ2=Φm cos(θ1+120°) Φ3=Φm cos(θ1+240°)
(5 - 3)
以上磁通必然在定子三相绕组中感应电势， 而且 这种电势也是由于线圈中磁通的交变所引起的， 所以 也称为变压器电势， 可得出自整角机定子绕组中各相 变压器电势的有效值应为(并代入(5 - 3)式)
ZZ
I cos(1 120 )
I
3
E3 ZZ
E cos(1 240 )
ZZ
I cos(1 240 )
(5 - 6)
式中, I=E/ZZ为励磁磁通轴线和定子绕组轴线重合 时定子某相电流的有效值， 每相的最大电流有效值。
由图 5 - 16 看出流出中线的电流IO′O应该为I1, I2, I3 之和， 代入式(5 - 6)后为:
力矩式运行时：发送机和接收机 控制式运行时：发送机和变压器
雷达俯仰角自动显示系统原理图
2 自整角机的基本结构
自整角机定、转子绕组
差动式自整角机定、转子绕组
自整角机结构简图
定子铁心冲片
自整角机转子
隐极式自整角机的定子和转子
三相对称绕组示意图
差动式自整角机的转子结构
3 控制式自整角机的工作原理
据前述， 自动控制系统中的自整角机运行时必须 是两个或两个以上组合使用。 以下我们以控制式自整 角机“ZKF”和“ZKB”成对运行为例来分析其工作原 理。 图 5 - 11 为它的工作原理电路图。 图中左边为自 整角机发送机(ZKF)， 右边为自整角机变压器(ZKB)。 ZKF和ZKB的定子绕组引线端D1, D2, D3和D′1, D′2, D′3 对应联接， 被称为同步绕组或整步绕组。
和 I3 , 它们共同产生一个定子合成磁场。 我们先从某 一相定子绕组感生电流所产生的磁场讲起, 然后再将三
个磁场合成, 就得出了合成磁场的结论。
图 5 - 18 定子磁场的合成和分解
由以上分析结果, 概括如下结论：
(1) 定子三相合成磁密相量B 在x轴方向, 即和励磁绕 组轴线重合, 但和 B f 反向。 由于励磁绕组轴线和定子绕
IO′O =I cosθ1+I cos(θ1+120°)+I cos(θ1+240°)=0 上式表明， 中线没有电流， 因此就不必接中线， 这也 就是自整角机的定子绕组只有三根引出线的原因。
3.3 定子电流产生的磁场
自整角机发送机定子绕组流过电流时, 也要产生定
子磁场。 由于存在三相绕组, 分别流过电流 I1 、I2
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) 。
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。
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。
E1=4.44fWsΦ1=E cosθ1 E2=4.44fWsΦ2=E cos(θ1+120°) E3=4.44fWsΦ3=E cos(θ1+240°)
(5 - 4)
图 5 - 16 定子绕组中的电流
以D1相回路为例， 设回路的总阻抗ZZ为ZKF和 ZKB的每相定子绕组阻抗ZF、 ZB及各联接线阻抗Zi(由 于实用#43;ZB+Zi
(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
I1
E1 ZZ
E cos1
ZZ
I cos1
I
2
E2 ZZ
E cos(1 120 )
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。
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。
组D1相轴线的夹角为θ1, 因此定子合成磁场的轴线超前 D1相轴线(180°-θ1)。
(2) 由于合成磁密 B 在空间的幅值位置不变, 且其长
度(即模值)是时间的正弦(或余弦)函数, 故定子合成磁场 也是一个脉振磁场。
隐极转子励磁磁场分布
隐极转子励磁磁场展开图及Bf(X)分布曲线
励磁电流和磁通密度分布曲线
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
控制式自整角机的原理电路图
3.1 转子励磁绕组产生的脉振磁场 单相绕组通过单相交流电流， 在电机内部就会产
生一个脉振磁场， 这是一般交流电机的共性问题。 在这里结合自整角机的励磁磁场进行分析和讨论。
ZKF转子励磁绕组接通单相电压 U1后， 励磁绕组将流
过电流：
i f I fm sin t
bp1 =Bm1sinωt cosX
(5 - 2)
式中, bp1 为基波每相磁密瞬时值； Bm1 为基波 每相电流达最大值时产生的磁密幅值； X为沿周长方
向的空间弧度值。
3.2 定子绕组的感应电流
自整角机发送机转子上的励磁绕组通过电流 if 后， 将产生相位彼此相同， 而感应电势的大小则与转子绕
组在空间的位置有关。 为便于分析， 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。
图 5 – 15 定子绕组的感应电流
Φ1=Φm cosθ1 Φ2=Φm cos(θ1+120°) Φ3=Φm cos(θ1+240°)
(5 - 3)
以上磁通必然在定子三相绕组中感应电势， 而且 这种电势也是由于线圈中磁通的交变所引起的， 所以 也称为变压器电势， 可得出自整角机定子绕组中各相 变压器电势的有效值应为(并代入(5 - 3)式)
ZZ
I cos(1 120 )
I
3
E3 ZZ
E cos(1 240 )
ZZ
I cos(1 240 )
(5 - 6)
式中, I=E/ZZ为励磁磁通轴线和定子绕组轴线重合 时定子某相电流的有效值， 每相的最大电流有效值。
由图 5 - 16 看出流出中线的电流IO′O应该为I1, I2, I3 之和， 代入式(5 - 6)后为:
力矩式运行时：发送机和接收机 控制式运行时：发送机和变压器
雷达俯仰角自动显示系统原理图
2 自整角机的基本结构
自整角机定、转子绕组
差动式自整角机定、转子绕组
自整角机结构简图
定子铁心冲片
自整角机转子
隐极式自整角机的定子和转子
三相对称绕组示意图
差动式自整角机的转子结构
3 控制式自整角机的工作原理
据前述， 自动控制系统中的自整角机运行时必须 是两个或两个以上组合使用。 以下我们以控制式自整 角机“ZKF”和“ZKB”成对运行为例来分析其工作原 理。 图 5 - 11 为它的工作原理电路图。 图中左边为自 整角机发送机(ZKF)， 右边为自整角机变压器(ZKB)。 ZKF和ZKB的定子绕组引线端D1, D2, D3和D′1, D′2, D′3 对应联接， 被称为同步绕组或整步绕组。
和 I3 , 它们共同产生一个定子合成磁场。 我们先从某 一相定子绕组感生电流所产生的磁场讲起, 然后再将三
个磁场合成, 就得出了合成磁场的结论。
图 5 - 18 定子磁场的合成和分解
由以上分析结果, 概括如下结论：
(1) 定子三相合成磁密相量B 在x轴方向, 即和励磁绕 组轴线重合, 但和 B f 反向。 由于励磁绕组轴线和定子绕
IO′O =I cosθ1+I cos(θ1+120°)+I cos(θ1+240°)=0 上式表明， 中线没有电流， 因此就不必接中线， 这也 就是自整角机的定子绕组只有三根引出线的原因。
3.3 定子电流产生的磁场
自整角机发送机定子绕组流过电流时, 也要产生定
子磁场。 由于存在三相绕组, 分别流过电流 I1 、I2