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自整角机 发布于:

自整角机是利用自整步特性将转角变为交流电压或由交流电压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。

自整角机按用途分为力矩式和控制式(变压器式)两种。力矩式用于同步指示系统;控制式用作测角元件。

力矩式自整角机

大多数采用两极凸极式结构,只在频率较高、尺寸较大时才采用隐极式结构(图1)。定、转子铁芯上分别装嵌单相激磁绕组和三相整步绕组。三相整步绕组为分布式星形接线,各相轴心线在空间相差120°。转子绕组通过滑环和电刷引出接线的为接触式自整角机;通过电磁耦合方法引出接线的为无接触式自整角机,后者无接触摩擦和无线电干扰,但结构复杂,性能指标和利用率低。用两台相同型号的力矩式自整角机可组成角度同步指示系统。其中一台为发送机,另一台为接收机(图2)。二者用同一电源激磁。整步绕组各相对应相接。当主令轴带动发送机转过角度为θ1,接收机所处位置为θ2角时,发送机整步绕组的各相感应电势为

Ea=Ecosθ1 

Eb=Ecos(θ1-120o)

Ec=Ecos(θ1+120o)

式中E 为一相绕组中最大感应电势。接收机整步绕组的各相感应电势为

Eá=Ecosθ2

E=Ecos(θ2-120o)

E=Ecos(θ2+120o)

由于二者转角不同,在整步绕组各相绕组中有均衡电流流过,它产生脉动磁场,在转子上产生电磁转矩M=Mmsin δ(Mm为与自整角机结构有关的最大电磁转矩;δ=θ1-θ2),促使接收机转动,直到与发送机转角相同为止。自整角机电磁转矩较小,一般M=(2.94~108)×10-3牛厘米/度,只能带动指针或刻度盘等轻负载。力矩式自整角机可组成差动工作方式。这时有两台发送机,一台差动式接收机。接收机转角为两台发送机转角的代数和。在一定条件下一台发送机可带动多台接收机,称为力矩式自整角机的并联运行。

控制式自整角机

控制式自整角发送机结构与力矩式自整角机相似。为了提高输入阻抗,所用激磁绕组匝数较多。控制式自整角接收机(自整角变压器)多采用隐极式结构,并在转子上装设高精度的正弦绕组。两台控制式自整角机与力矩式自整角机相似可组成角度测量系统,也可以有差动工作方式。由于生产工艺方面的原因,自整角机有零位和角度等方面的误差。

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。

在自动控制系统中,常常需要指示位置和角度的数值,或者需要远距离调节执行机构的速度,或者需要某一根或多根轴随着另外的与其无机械连接的轴同步转动,这样,就出现了自整角机,即用来实现自动指示角度和同步传输角度的一类控制电机 。

自整角机通常是两台或两台以上组合使用,产生信号的自整角机称为发送机,它将轴上的转角变换为电信号,接收信号的自整角机称为接收机,它将发送机发送的电信号变换为转轴的转角,从而实现角度的传输、变换和接收。 在随动系统中主令轴只有一根,而从动轴可以是一根,也可以是多根,主令轴安装发送机,从动轴安装接受机,故而一台发送机带一台或多台接受机。

整角机结构示意图


  

力矩式自整角机的转子多采用两极的凸极结构,对频率较高、规格较大的力矩式自整角机采用隐极结构。控制式自整角机的接收机转子采用隐极结构。通常,定子铁心槽内嵌有接成星形的三相对称绕组,称之为整步绕组。转子铁心槽内嵌有单相绕组,称之为励磁绕组。励磁绕组通过滑环和电刷装置与外电路连接。通常做成两极电机。自整角机的定子铁芯嵌有三相对称分布绕组,称为整步绕组,也叫同步绕组,联结为星形接法,转子上放置单相励磁绕组,可以做成凸极结构,也可做成隐极结构,这两种方式都是励磁绕组经集电环和电刷后接励磁电源。另外,也可把定子做成凸极式,转子做成隐极式,三相整步绕组嵌入转子铁芯槽内,并经集电环和电刷引出,而单相励磁绕组安装在定子凸极上。


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