力矩式自整角机工作原理及应用
自整角机原理和应用
控制电机5 章章第第 5自整角机5.1 自整角机概述5.2 自整角机的基本结构5.3 自整角机的工作原理和基本特点5.5 自整角机的应用举例5.4 自整角机主要性能指标和技术数据5.6 力矩式自整角机本章要求：熟练掌握控制式自整角机的工作原理及其工作特点。
掌握控制式自整角机接收机输出绕组的位置、输出绕组电势与失调角的关系。
掌握力矩式自整角机的工作特点、静态整步转矩与失调角的关系、比整步转矩等。
掌握自整角发送机与接收机成对使用的特点，了解自整角机的应用。
5.1 概概 述述自整角机是自动控制系统中的同步元件。
利用两台或多台自整角机在电路上的联系，可以使相隔一定距离、机械上互不连接的两根或多根转轴保持同步旋转或产生相同的转角变化。
与发送轴（即主动轴）耦合的自整角机称为发送机；与接收轴（即被动轴）耦合的自整角机称为接收机。
21变速器前置放大器信号处理直流放大器可控硅控制线路电源雷达雷达接收器测速发电机直流伺服电动机自整角机发送机手轮αβ功率变换器接收机自整角机按其使用要求不同，可分为控制式自整角机和力矩式自整角机。
控制式自整角接收机输出的是与两轴转角差成一定关系的电压，该电压控制交流伺服电动机去带动被动轴旋转，故能带动较大负载。
由于接收机工作在变压器状态，故通常称为自整角变压器。
力矩式接收机直接输出力矩并带动负载，但带载能力差，只能带动指针、刻度盘等轻负载，常用于角度传输精度要求不很高的指示系统中。
自整角机按结构形式不同可分为接触式和无接触式两大类。
雷达高低角自动显示系统原理图1. 自整角接收机2. 自整角发送机3. 交流伺服电动机4. 放大器5. 刻度盘6. 减速器<U~U j ~123456αβE 2雷达高低角系统是如何进行工作的？思考：自整角机工作录象控制电机θ1 ~U jZ 1 Z 2 D 1 D 2D 3 5.2 自整角机的基本结构自整角机的基本结构定子：铁心，三相对称绕组；接成Y 。
转子：铁心，单相绕组。
第三章_自整角机课件
二、 力矩式自整角机的运行性能
发送机和接收机的整步绕组各相回路中的合成电势为：
Ea E2 a E1a 2 E sin
1 2
2
sin
2
0
Eb E2b E1b 2 E sin( Ec E2c E1c 2 E sin(
1 2
2 2
120 ) sin 120 ) sin
接收机
力矩式 差动发送机
ZLJ
ZCF
TR
TDX
差动接收机 发送机 变压器 控制式 差动发送机
ZCJ ZKF ZKB ZKC
TDR CX CT CDX
自整角机的功能与分类
力矩式自整角机本身不能放大力矩，要带动接收机轴上的机械负载，
必须由自整角机一方的驱动装置供给转矩。力矩式自整如远距离指示液面的高度、
0
2
1 2
2
二、 力矩式自整角机的运行性能
在ZLF与ZLJ的整步绕组回路中产生电流
Ia Ib Ea E sin 1 2 sin I sin 1 2 sin 2Z a Z a 2 2 2 2 Eb E sin( 1 2 1200 ) sin I sin( 1 2 1200 ) sin 2Z a Z a 2 2 2 2
Ec E 1 2 1 2 0 0 Ic sin( 120 ) sin I sin( 120 ) sin 2Z a Z a 2 2 2 2
二、 力矩式自整角机的运行性能
2.磁势 每相、每对极整步绕组基波磁势的幅值为：
F1a F2 a 4
4
2 I a N K
第02章自整角机
F
F
F
n1
n1
F
•
E Fa
发送机
F n1
F F n1
•
Ia
J
•
E Ja
•
Ic
接收机
•
Ib
图2-2 单相力矩式自整角机
-8-
第二章 自整角机
三、整步转矩的分析 为分析方便，先作如下假定： (1) 气隙磁场按正弦规律分布，即不计空间高次谐
波的影响。 (2) 磁路是线性的，即不计铁心的磁饱和效应。 (3) 不考虑整步绕组磁动势对励磁绕组磁动势的影
•
•
T1 K ( d Fq q Fd )
（2-16）
转矩系数
δ很小
Fd 0
•
T1 K d Fq
（2-17）
-23-
第二章 自整角机
直轴磁通和交轴磁动势的相位关系如图2-5所示，因 此上式可以写为
•
d
T1 Kd Fq cos
•
（2-18）
E
•
I (Fq )
图2-5 力矩式自整角机的相量图
Fm Fm
c os ( F c os ( F
2π ) 3 2π ) 3
（2-28）
Fm
4 π
2INkw
TF
TJ
3EFIF cosF
1 3EJ IJ cosJ
1
F 90 o J 90 o
cosF 0
cosJ 0
（2-1）
TF 0 TJ 0
0
-5-
第二章 自整角机 根据旋转磁场和电磁转矩的基本概念，当电磁转矩
为正时，其方向是使转子顺着旋转磁场方向转动；而当 电磁转矩为负时，其方向是使转子逆着旋转磁场方向转
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。
自整角机
31
华中科技大学电机教研室
4-6 差动自整角机的结构和运行原理
在随动系统中，有时需要两台发送机来控制同一台接收机，后者可以指 示前二者转子偏转角的和或者差。这种情况下就要使用差动自整角机。 它主要有三种类型：控制式差动发送机，力矩式差动发送机和力矩式差 动接收机 一、 差动自整角机的结构 差动自整角机皆为隐极式结构，与绕线式异步电动机相似。在定、转子 铁心的槽中放置两极、三相分布绕组，并结成星形。转子绕组通过三组 滑环和电刷引出。 二、 差动自整角机的运行原理 系统1： 当要求自整角接收机所指示的角度为两个已知转角之和或差时，可以在 两台力矩式自整角发送机之间接入一台力矩式差动接收机，如图3-18。
sm
相同型号成对的自整角机中，因 采用同一励磁电源，所以直轴磁 通 d 相同。又合成磁势交轴分 量 F1q 和 F2 q，它们大小相等方 向相反。因此可知，这时发送机 和接收机的静态整步转矩大小相 等方向相反。在整步转矩的作用 下，失调角逐渐减小，直至协调 位置。
22
华中科技大学电机教研室
4-4 力矩式自整角机的主要技术指标
24
华中科技大学电机教研室
2. 控制式自整角机的运行性能 其工作原理图如图3-15，控制式自整角发送机的励磁绕组由单相交流 电源励磁，其三相整步绕组和自整角变压器的整步绕组对应相接。 而自整角变压器的输出常接至 放大器的输入端，放大器的输 出再接伺服电机的控制绕组。 这样，由伺服电机驱动负载转 动，并同时通过减速器带动自 整角变压器转子构成机械反馈 连接。 下面进一步对自整角机系统整步 绕组回路的电势，电流及自整角 变压器的合成磁势和输出电势进 行分析。
由以上分析可知：
1. 发送机和接收机中的直轴磁势分量，交轴磁势分量和合成磁势大小， 与发送机和接收机位置角无关，仅为失调角 的函数。
控制电机论文(DOC)
《控制电机》论文指导老师： __***__学生姓名： ___**____学号： _**********_班级： __Z电气111_专业：电气工程及其自动化电气工程学院2014.5.1引言本篇论文是基于这一学期以来对《控制电机》这门学科学习与个人感悟而撰写的。
本篇论文选择的课题是力矩式自整角机。
全篇论文主要阐述了力矩式自整角机的原理、主要特性以及力矩式自整角机的应用，从这三个方面展示出个人对力矩式自整角机的学习及认识整角机作为精密旋转伺服元件广泛地应用在近代技术的各个领域。
随着科学的发展,自整角机面临着许多特殊要求和特殊应用,研讨这些新课题,有利于发展新品种。
七十年代以来,国内发展了控制-力矩式自整角机(ZKL)系列。
这种自整角机同时兼有控制式自整角变压器和力矩式自整角机的双重功能,既可以在控制式系统中作自整角变压器,经过线路换接,又可在力矩式系统中作自整角接收机。
其结构特征是定子(或转子)放置星形连接的三相整步绕组(和传统的自整角机三相绕组相同),转子(或定子)放置两个空间垂直的单相绕组,其中一个绕组作为控制式自整角变压器的输出绕组,另一绕组作为力。
由于我国经济发展迅速，工农业生产和日常生活中使用的电动机种类和数量日益增加，且性能各异，因此，必须熟悉各类电动机和负载机械设备的类型、结构、性能及用途等，使其能安全、高效、经济地去拖动各种负载机械设备。
本篇论文对力矩式自整角机既有理论论述，又有实际应用介绍，具有全面性、系统性、实用性、可读性的特点，避免繁琐的数学运算和高深的理论，从实际出发，深入浅出，涉及的范围广，内容丰富，特别是有具体的实例介绍，对于学习力矩式自整角机的应用具有重要的参考价值。
力矩式自整角机的原理及应用1160601150 周灵一、力矩式自整角机的工作原理：力矩式自整角机的原理图如图1所示。
假定各相整步绕组参数相同，两台自整角机参数相同。
在自整角机中，以a相整步绕组轴线和励磁绕组轴线之间的夹角，作为转子的转角。
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。
自整角机结构、工作原理
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。
式中, E2max 为ZKB输出绕组感应电势有效值达到最大时的值, 即输出绕组轴线与定子合成磁场轴线重合时的电势大小。 由于ZKF的励磁绕组外加电压Uf一般为固定值, 成对运行的自整角机的参数也不变, 所以E2max 是一个常数。
图 5 - 22 随动系统中的ZKF-ZKB
以上所分析的内容就是控制式自整角机的工作原理。 简单归纳如下：
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。 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
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。
自整角机
在a相整步绕组回路中，电流的有效值Ia应为两台自整 角机的感应电势的有效值的差值与a相整步绕组回路阻
抗2Za的比值，按图5-2的参考方向，有：
Ia
E2a E1a 2Za
(5-2)
式中，E2a —— 接收机感应电势的有效值；
E1a—— 发送机感应电势的有效值；
Za—— a相整步绕组的阻抗。
根据和旋转变压器类似的分析，E2a这个感应电动势来源 于接收机励磁绕组磁场的变化。具体大小取决于接收机a
转子凸极式结构力矩式自整角机可以在定子铁心上放 置三相整步绕组，转子凸极式铁心上放置单相励磁绕 组，并由两组滑环和电刷引出，滑环和电刷数目较少， 因此故障率较低，在实际中得到了广泛的采用。工作 时，励磁绕组接入单相交流电源励磁。
5.1.2 力矩式自整角机的工作原理
假定各相整 步绕组参数
~ θ1
力矩式自整角发送机和接收机大都是采用两极的凸极式结 构。选用两极电机是为了保证在整个圆周范围内有唯一的 转子对应位置，从而达到准确指示。只有在频率较高而尺 寸又较大的力矩式自整角机中才采用隐极式结构。
力矩式自整角机的结构
凸极式结构又可分为转子凸极式结构和定子凸极式结 构两种。定子凸极式结构要求将单相励磁绕组放置在 定子凸极铁心上，三相整步绕组放置在转子隐极铁心 上，并由三组滑环和电刷引出，滑环和电刷数目太多， 易出故障，较少采用。
θ =θ1 －θ2
(5-1)
自整角机的整步绕组为星形连接，图中特意画出中线，
是为了分析方便，实际应用中并没有接这条线。由于
中线的存在，在两台自整角机之间就构成了三个回路。
它们分别是a相整步绕组回路，b相整步绕组回路，c相
整步绕组回路。
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
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。
THANKS FOR WATCHING
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。
电机及电力拖动第14章自整角机课件
2 2
sin 2
E2
EF 2
EJ 2
Em[(cos(1
120 )
cos(2
120 )]
2Em
sin
1
2 2
sin
1
2 2
2Em
sin(1
2 2
120 ) sin
2
E3
EF3
EJ
3
Em[(cos(1
120
)
cos(2
120 )]
2Em
sin(1
2 2
120
)
sin
1
2 2
2Em
sin(1
2 2
当发送机转子从起始位置逆时针方向偏转θ1时，三相整 步绕组的电动势应为
EF1 Em cos1
EF 2 Em cos(1 120）
EF 3 Em cos(1 120） Em整步绕组最大相电动势有效值
发送机
接收机
磁 动 量势 图空 间 相
同理可写出接收机整步绕组电动势为
EJ1 Em cos2
EJ 2 Em cos(2 120 )
根据电机理论可知，由励磁磁动势产生的直轴磁通φd和直 轴磁动势之间不会产生转矩；而直轴磁通φd和交轴磁动势相 互作用则将产生电磁转矩，如图所示。
整
步
转
矩
产
生
的
示
发送机
接收机
意 图
通过以上分析可知，对力矩式自整角机，整步转矩T系由 交轴磁动势Fq与直轴磁通φd的相互作用所产生。
在相同型号成对工作的力矩式自整角发送机和接收机中， 因采用同一励磁电源，所以直轴磁通φd相同；又合成磁动势 的交轴分量FFq和FJq大小相等方向相反，由此可知，这时发送 机和接收机中的整步转矩大小相等而方向相反。
【精选】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。
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。
实验一 力矩式自整角机实验(实际做四个实验)
实验一力矩式自整角机实验一．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。
二．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的测试方法。
3．力矩式自整角机比整步转矩的测量方法。
三．实验项目1．测定力矩式自整角发送机的零位误差。
2．测定力矩式自整角机的静态误差。
四．实验设备及仪器1．NMEL系列电机系统教学实验台主控制屏（NMEL-II）2．自整角机实验仪T2T3注意：机械角度超前为正误差，滞后为负误差，取其正、负最大误差绝对值之和的一半，此误差值即为发送机的零位误差∆θ0，以角分表示。
力矩式自整角发送机的精度由零位误差来确定。
2．测定力矩式自整角机的静态误差∆θjt在力矩式自整角机系统中，静态协调时，接收机与发送机转子转角之差即静态误差∆θjt，以角度表示。
实验接线仍如图6-3所示。
将发送机和接收机的励磁绕组加额定励磁电压220V，待稳定后，把发送机和接收机调整在0︒位置，缓慢旋转发送机刻度盘，每转过20︒，测取接收机实际转过的角度并记录于表6-6中。
注意：接收机转角超前为正误差，滞后为负误差，正、负最大误差绝对值之和的一半为力矩式接收机的静态误差。
六．实验报告1．根据实验结果，求出被试力矩式自整角发送机的零位误差∆θ0。
2．根据实验结果，求出被试力矩式自整角接收机的静态误差∆θjt。
实验二控制式自整角机参数的测定一．实验目的1．通过实验测定控制式自整角机的主要技术参数。
2．掌握控制式自整角机的工作原理和运行特性。
二．预习要点1．控制式自整角机的工作原理和运行特性。
2．控制式自整角机的主要技术指标。
三．实验项目1．测自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f(θ)。
2．测定比电压uθ。
3．测定零位电压u0。
四．实验设备及仪器1．NMEL系列电机系统教学实验台主控制屏（NMEL-II）2．自整角机实验仪五．实验方法1．测定控制式自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f(θ)接线如图6-5所示。
特种电机与控制第四章 自整角机
第四节 控制式自整角机的结构和运行性能
自整角变压器的比电压是指它与发送机处于协调位置附近且失调 角为1°时的输出电压,其单位为V/(°)。 4.输出相位移φ 它是指控制式自整角机系统中,自整角变压器输出电压的基波分 量与励磁电压的基波分量之间的时间相位差,以角度表示。
四、多台自整角变压器的并联使用
在实际应用中,经常需要将同一转角信号分别传输到几个不同的 地点,于是就需要用几台接收机同时接到一台发送机上。
第二节 力矩式自整角机的结构和运行性能
1)比整步转矩的降低。 2)接收机指示误差的增大使精度降低。 3)自整角发送机的温升增高。 4)自整角机整步绕组之间引起环流等。 经分析,当几台和发送机同型号的接收机并联工作时,每台接收机 的比整步转矩将减小到成对工作时的2/(n+1)倍。
(2)利用半导体二极管的非线性进行通道切换 此为一种无接触 点式的切的方式,如图4-14所示。
在图4-14中,精机通道电路中的电阻R2值选取得远大于电阻R1。
第四节 控制式自整角机的结构和运行性能
1)可以降低从发送机取用的励磁电流,有利于多台自整角变压器 与发送机并联工作。 2)由于电机的气隙均匀,在运行时整步绕组的合成磁动势在空间 任一位置都有相同的磁导,可以避免由于磁通波形发生畸变而影 响输出绕组的电动势。 3)又因电机的气隙磁导均匀无磁阻转矩(反应转矩),从而消除了 失调角存在时自整角变压器的转子自动跟随发送机转子保持协调 位置的任何趋势。 自整角变压器工作时,输出绕组必须接有高阻抗负载,以避免输出 绕组的电枢反应磁动势引起输出电动势的变化。
第二节 力矩式自整角机的结构和运行性能
一、力矩式自整角机的结构
力矩式自整角机(包括发送机和接收机)大都采用两极凸极式结构， 只有在频率较高而尺寸又较大的力矩式自整角机中才采用隐极式 结构。 1)三相整步绕组采用分布短矩绕组或同心式不等匝绕组。 2)适当地选定凸极转子极弧长,以使气隙磁通密度的分布接近正 弦波形。 3)选取较低的磁通密度。 4)定子铁心扭斜一个定和运行性能
微特电机第五章 自整角机
sin
2
2IWk
w
sin
1
2
2
120 sin
2
F1d F1ad F1bd F1cd
发送机整步绕组磁势
F1a cos1 F1b cos 1 120 F1c cos 1 120
3 4
4
2IWkw 1 cos
5.自整角机
ห้องสมุดไป่ตู้
3 4
Fm
1
cos
F1q
F1aq
F1bq
F1cq
3 4
5.自整角机
Ea
E2 A
E1A
2E sin 1
2
2
sin
2
Eb
E2 B
E1B
2
E
sin
1
2
2
120
sin
2
Ec
E2C
E1C
2E
sin
1
2
2
120
sin
2
Ia
Ea 2Z
E sin 1 Z
2 2
sin 2
I sin
1
2 2
sin
2
I
b
Eb 2Z
I
sin 1
2 2
绕组： 单相(励磁绕组)和 三相绕组(整步绕 组)
5.自整角机
力矩式自整角机 一、结构特点
a)转子凸极式
b)定子凸极式
c) 隐极式
5.自整角机
二、力矩式自整角机工作原理（以转子凸极式为例 讨论）
定义a相整步绕组和 励磁绕组轴线间的 夹角为转子位置角
1和 2 分别为发送
机和接收机的转子 位置角。
1 1 失调角
力矩式自整角机工作原理及应用
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 - 26 力矩式自整角机的工作原理图
图 5 – 27 载流线圈在合成磁场中所受到的力矩
• 5.5.2 力矩式自整角机的失调角和协调 位置
感应变压器电势。 定子各相电势时间上
同相位, 其有效值与定、 转子间的相对位 置有关。
•
(2) ZKF定子合成磁场的轴线与转子
励磁磁场的轴线重合, 但方向恰好相反。
•
(3) ZKF和ZKB的定子三相绕组对应
•
(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X(t 从 Z2′到Z1′方向)偏移(超前)协调位置( 方 向)的角度(取正号)(图 5 - 20 所示)。 协调
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。
•
力 矩 式 自 整 角 机 的 接 收 机 ZLJ 转 子
在失调时能产生转矩T来促使转子和发送
机ZLF转子协调, 这个转矩是由电磁作用产
生的, 我们称之为整步转矩。 由于磁密
Bq=B sinδ起了关键作用, 故整步转矩与 sinδ成正比, 即
自整角机
自整角机姓 名 李程 学 号 20096690 院、系、部 电气工程系 班级 方0910-6 完成时间2012年5月17日※※※※※※※※※ ※※※※ ※※※※※※※※※※※ 2009级控制电机摘要《控制电机》包括伺服电动机、测速发电机、自整角机、旋转变压器和步进电动机。
自整角机按其功能可分为力矩式自整角机和控制式自整角机。
力矩式自整角机通常用于角度传输的指示系统，即同步传递角位移或同步旋转系统，也就是小功率同步随动系统。
控制式自整角机主要用于由自整角机和伺服电动机构成的随动系统，其接收机不直接带负载，即不输出力矩。
力矩式用于同步指示系统；控制式用作测角元件。
自整角机是利用自整步特性将转角变为交流电压或由转角变为转角的感应式微型电机，在伺服系统中被用作测量角度的位移传感器。
自整角机还可用以实现角度信号的远距离传输、变换、接收和指示。
两台或多台电机通过电路的联系，使机械上互不相连的两根或多根转轴自动地保持相同的转角变化，或同步旋转。
电机的这种性能称为自整步特性。
在伺服系统中，产生信号一方所用的自整角机称为发送机，接收信号一方所用自整角机称为接收机。
自整角机广泛应用于冶金、航海等位置和方位同步指示系统和火炮、雷达等伺服系统中。
关键词：控制电机自整角机力矩式控制式Abstract" Control" includes a servo motor, the motor tachogenerator, synchro, a rotary transformer and a stepping motor. Synchro according to their function can be divided into torque synchro control synchro. Torque synchro usually used for angle transmission indication system, namely synchronous transfer of angular displacement or synchronous rotation system, is also the small power synchronous servo system. Control synchro used primarily by the synchro and servo motor consists of servo system, the receiver can not directly with the load, the output torque. Torque type used for synchronizing system; control type used as measuring element. Synchro is the use of the characteristics of the corner step into AC voltage or by corner to corner the induction type micro motor, servo systems are used as the measurement of the angle displacement sensor. Synchro can also be used to realize the angle signal remote transmission, transformation, receiving and instructions. Two or more motors through circuit connection, so that the machines are not connected with each other by two or more rotating shaft automatically maintains the same angle changes, or synchronous rotation. Motor this performance is called self synchronizing characteristics. In a servo system, a method for generating signal of synchro called transmitter, receiving a signal of a party with synchro called receiver. Synchro are widely used in metallurgy, navigation and position and azimuth synchronizing system and artillery, radar servo system.Key Words:Control motor Selsyn Torque type Control type目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)引言 (4)一概述 (5)㈠自整角机的功能与分类 (5)㈡自整角机的结构 (5)二控制式自整角机 (6)㈠控制式自整角机的工作原理 (6)㈡控制式自整角机的差动运行 (6)㈢控制式自整角机的性能指标 (6)三力矩式自整角机 (6)㈠力矩式自整角机的工作原理 (6)㈡力矩式自整角机的差动运行 (7)㈢力矩式自整角机的主要技术指标 (7)㈣力矩式自整角机的应用举例 (7)四直线自整角机 (7)五自整角机的选择和使用 (7)㈠自整角机的技术数据 (8)㈡选用时应注意的事项 (8)㈢使用中应注意的问题 (8)结论 (9)参考文献 (10)引言自整角机是一种将转角变换成电压信号或将电压信号变换成转角，以实现角度传输、变换和指示的元件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
和或角度差。 和或角度差。
第3章 步进电动机
图 5 - 24 ZKF-ZKC-ZKB的工作原理
第3章 步进电动机
此磁场作为ZKB的励磁磁场, 它与输出绕组轴线的夹角 为90°-(θ1-θ2), 因此, 输出电势为 E2=E2max cos［90°-(θ1-θ2)］ =E2max sin(θ1-θ2) (5 - 14)
第3章 步进电动机
图 5 - 22 随动系统中的ZKF-ZKB
第3章 步进电动机
图 5 - 3 雷达俯仰角自动显示系统原理图
第3章 步进电动机
5.4 带有“ZKC”的控制式自整角机 带有“ 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
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 k 。
第3章 步进电动机
2.励磁电压 它是加在励磁绕组上的电压。 对于ZKF、 ZLF、 ZLJ而言, 励磁绕组就是转子绕组； 而对于ZKB, 励磁绕 组是相当于这里的定子绕组, 则励磁电压是指加在定子 绕组上的最大线电压, 其数值与所对接的ZKF定子绕组 的最大线电压一致, 例如“36ZKF01”的励磁电压为115 V。
第3章 步进电动机
图 5 - 25 火炮相对于罗盘方位角的控制原理图
第3章 步进电动机
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。
第3章 步进电动机
图 5 - 11 控制式自整角机的原理电路图
第3章 步进电动机
图 5 - 16 定子绕组中的电流
第3章 步进电动机
图 5 - 18 定子磁场的合成和分解
第3章 步进电动机
图 5 - 19 控制式自整角发送机、 变压器的定子合成磁场
第3章 步进电动机
以上所分析的内容就是控制式自整角机的工作原理。 简单归纳如下： (1) ZKF的转子绕组产生的励磁磁场是一个脉振磁 场, 它在发送机定子绕组中感应变压器电势。 定子各相 电势时间上同相位, 其有效值与定、 转子间的相对位置 有关。 (2) ZKF定子合成磁场的轴线与转子励磁磁场的轴 线重合, 但方向恰好相反。 (3) ZKF和ZKB的定子三相绕组对应联接, 两机定子 绕组的相电流大小相等、 方向相反,因而两机定子合成 磁场相对自己定子绕组位置的方向也应相反。
第3章 步进电动机
图 5 - 26 力矩式自整角机的工作原理图
第3章 步进电动机
图 5 – 27
载流线圈在合成磁场中所受到的力矩
第3章 步进电动机
5.5.2 力矩式自整角机的失调角和协调位置 力矩式自整角机的接收机ZLJ转子在失调时能产生 转矩T来促使转子和发送机ZLF转子协调, 这个转矩是 由电磁作用产生的, 我们称之为整步转矩。 由于磁密 Bq=B sinδ起了关键作用, 故整步转矩与sinδ成正比, 即 T=KB sinδ (5 - 15)
第3章 步进电动机
5.6.1 自整角机的型号和技术数据 1.型号 选择某自整角机时, 一定要注意到该电机铭牌上的 型号, 根据型号就可大体了解这台电机的运行方式和尺 寸大小。 例如： 某一自整角机型号为“36ZKF01”； 另一自整角机型号为“28ZKB02”； 再一自整角机型号为“70ZLJ01”。
第3章 步进电动机
(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 Xt
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)。
第3章 步进电动机
5.6.1 自整角机的型号和技术数据 1.型号 选择某自整角机时, 一定要注意到该电机铭牌上的 型号, 根据型号就可大体了解这台电机的运行方式和尺 寸大小。 例如： 某一自整角机型号为“36ZKF01”； 另一自整角机型号为“28ZKB02”； 再一自整角机型号为“70ZLJ01”。
第3章 步进电动机
6.短路输出阻抗 它是指原边(励磁端)短路, 从副边绕组两端看进去 的阻抗值。 例如“36ZKF01”的短路输出阻抗为不大于 150 。 7.开路输出阻抗 它是指原边(即励磁端)开路, 从副边绕组两端看进 去的阻抗。 例如“12ZKF02”的开路输出阻抗为60 。
第3章 步进电动机
3. 最大输出电压 它是指额定励磁时自整角机副边的最大线电压。 例如“36ZKF01”的最大输出电压为90 V。 对于发送 机和接收机均指定子绕组的最大线电势； 对于ZKB, 则 指转子输出绕组的最大电势, 此时它的定子绕组连接如 图 5 - 32或图 5 - 33所示。
第3章 步进电动机
第3章 步进电动机
图 5 - 28 整步转矩与失调角的关系
第3章 步进电动机
图 5 - 29为测量水塔内水位
第3章 步进电动机
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。