第十五章_控制電機(jī)

2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,1,第 十五 章 控制電機(jī),15-2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī),15-3 測速發(fā)電機(jī),15-4 自整角機(jī),15-5 旋轉(zhuǎn)變壓器,15-1 伺服電動(dòng)機(jī),第 十五 章 控制電機(jī),15-2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī),15-3 測速發(fā)電機(jī),15-4 自整角機(jī),15-5 旋轉(zhuǎn)變壓器,15-1 伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,2,根據(jù)輸入信號來操縱或驅(qū)動(dòng)負(fù)載機(jī)械的動(dòng)力元件稱為伺服電動(dòng)機(jī)(文字代號SM)。 1. 系統(tǒng)對SM的基本要求： (1)調(diào)速范圍寬； (2)無“自轉(zhuǎn)”； (3)機(jī)械、調(diào)節(jié)特性線性度好； (4)響應(yīng)快。 還要求控制功率小、可靠性高、體積小、重量輕等。,一、概 述,伺服電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中具有特殊用途的電動(dòng)機(jī)。,15-1 伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,3,2. SM的分類,按電源性質(zhì)分：直流和交流。 直流輸出功率較大，約1600W(也有數(shù)千瓦的)； 交流輸出功率較小，約0.1100W(30W以下常用)。,按結(jié)構(gòu)形式分：傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)、無刷結(jié)構(gòu)、低慣量型。,低慣量型SM有：,空心杯電樞、,盤形電樞,和無槽電樞等。,還能繼續(xù)分，如：盤形電樞有線繞盤式、印刷繞組等。,由于直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理基本結(jié)構(gòu)及其電磁關(guān)系與普通直流電動(dòng)機(jī)相同，所以在此只介紹伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和性能。,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,4,二、直流伺服電動(dòng)機(jī),1. 基本結(jié)構(gòu) 與普通小型直流電動(dòng)機(jī)相同。 勵(lì)磁方式 電磁式： 永磁式：,+ Ua ,電磁式,+ Uf ,他勵(lì)式、并勵(lì)式、串勵(lì)式。 稀土永磁材料,+ Ua ,永磁式,（如稀土鈷、稀土釹鐵硼）。,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,5,2. 工作原理,施加 Ua,Ia,主磁通： ,TM,n,Ea,電磁轉(zhuǎn)矩： TM = CT Ia 電動(dòng)勢： Ea= Ce n 電樞電路電壓方程： Ua = Ea + Ra Ia,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,6,(1)有電樞控制和磁極控制兩種方式 a.電樞控制 勵(lì)磁回路加恒定電壓Uf ，電樞回路加控制電壓信號。,3. 直流伺服電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)特性,可貴的優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行特性好。 不足：所需控制功率較大。,電樞控制方式獲得廣泛應(yīng)用，所以永磁化也是小型直流SM的一個(gè)發(fā)展趨勢。,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,7,電樞繞組加恒定電壓Ua , 勵(lì)磁回路加控制電壓信號。,b. 磁極控制方式,優(yōu)點(diǎn)：所需控制功率較小。 缺點(diǎn): 控制信號減弱(減少)時(shí),使機(jī)械特性變軟,且調(diào)節(jié)特性為非線性,故少用。,直流SM的靜態(tài)運(yùn)行特性包括機(jī)械特性和控制特性。,(2)靜態(tài)運(yùn)行特性,a. 機(jī)械特性 在電樞控制方式下,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,8,n =,Ua,Ce,-,Ce CT,Ra,2,TM,或 n=n0- kfTM,為理想空載轉(zhuǎn)速。,Td,= CT,Ra,Ua,為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。,也是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩。,關(guān)注 n0、Td和 kf,斜率kf ，反映了TM 對n 的影響程度。,kf =,Ce CT 2,Ra,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，為提高快速性，總是希望機(jī)械特性“硬”些。,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,9,Ua3Ua2Ua1,機(jī)械特性,不同電樞電壓下的機(jī)械特性如圖所示。,由于kf 與 Ua無關(guān)，所以不同Ua下的機(jī)械特性是一組相互平行的直線。,但硬度不變，這是電樞控制方式的可貴優(yōu)點(diǎn)。,隨著控制電壓的減少，機(jī)械特性朝低轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩的方向移動(dòng)。,b. 控制特性,軸上總轉(zhuǎn)距TL不變時(shí)，轉(zhuǎn)速n隨控制電壓Ua的變化規(guī)律。,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,10,kc、Ua0的物理意義 斜率 kc：表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨控制電壓的變化程度。,n =,1,Ce,Ua-,n=kc(Ua- Ua0),因?yàn)閗c與負(fù)載轉(zhuǎn)距TL無關(guān)，所以對應(yīng)不同的TL，控制特性是一簇平行的直線。,控制特性,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,11,電動(dòng)機(jī)處于待動(dòng)而未動(dòng)時(shí)的臨界控制電壓。 控制電壓UaUa0，電動(dòng)機(jī)雖有電壓，但不能轉(zhuǎn)動(dòng)，此范圍稱死區(qū)；,始動(dòng)電壓Ua0：,控制電壓UaUa0，電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。 Ua0是SM的一個(gè)主要參數(shù)，反映靈敏度。,顯然，TL越大，Ua0越大。,當(dāng)TL不變時(shí)：Ua0= Ia Ra,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,12,4. 特種直流伺服電動(dòng)機(jī),(1)直流力矩電動(dòng)機(jī) 作為執(zhí)行元件，在速度控制方式的伺服系統(tǒng)中，可以在低速狀態(tài)下運(yùn)行，且輸出較大的轉(zhuǎn)矩。 因此它可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并由輸入的控制信號直接調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)速； 在位置控制方式的伺服系統(tǒng)中，又能工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。,所以直流力矩電動(dòng)機(jī)特別適用于對速度和位置控制精度要求很高的系統(tǒng)中。 大多為永磁式，有分裝式和內(nèi)裝式兩種結(jié)構(gòu)。,內(nèi)裝式,分裝式,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,13,基本結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 扁平形，帶槽的定子圓盤中嵌入永磁體。 能安排更多的極對數(shù) p和導(dǎo)體數(shù)N 。,直流力矩電動(dòng)機(jī) 的結(jié)構(gòu)式意圖,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,14,可知，在電樞電壓Ua、每極磁通、支路對數(shù)a 及導(dǎo)體電流(Ia /2a) 相同的情況下，由于扁平結(jié)構(gòu)能多安排(pN) ，所以： 轉(zhuǎn)速低(能做到約10rpm以下)；力矩大(能做到數(shù)百kgm以上)。,由 UaEa=Ce n,和 T=CT Ia=, Ia,較多的槽數(shù)，銅片制成槽楔，兼作換向片。,槽數(shù)多，換向片也多，減小了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,15,直流力矩電動(dòng)機(jī),伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,16,(2)低慣量直流SM 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不足： (1)轉(zhuǎn)子有鐵心，所以J 大me大快速性差; (2)鐵心有齒、槽，使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大低速運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn); (3)電刷換向器結(jié)構(gòu)使換向火花大，壽命短，可靠性差。,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,17,a. 杯形轉(zhuǎn)子,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 內(nèi)定子用圓柱形軟磁材料構(gòu)成，其上裝置兩個(gè)半圓形永久磁鋼；,電樞繞組先繞成單個(gè)成形線圈，再將它們沿圓周的軸向方向排列成空心杯形，最后用環(huán)氧樹脂固化成形；,空心杯電樞直接裝在軸上，,仍采用電刷換向器結(jié)構(gòu)。,機(jī)殼也是磁路的一部分。,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,18,性能特點(diǎn)：,適用于快速動(dòng)作的小功率伺服系統(tǒng)中; 在一些便攜儀器中，可以用干電池供電。,由于轉(zhuǎn)子無鐵心，所以 (1) J極低，故me很小，快速性好; (2)電樞電感量小，故La小，換向良好; (3)無齒槽效應(yīng)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，噪聲低; (4)電樞散熱條件好，且轉(zhuǎn)子無鐵耗，故效率高。 (5)缺點(diǎn) 氣隙大，單位體積的輸出功率小，耐沖擊和耐熱性差。,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,19,磁極軸向安裝，,b. 盤形轉(zhuǎn)子,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 在圓形絕緣薄盤上印刷裸露的繞組構(gòu)成電樞。,電刷直接與電樞裸露的導(dǎo)體表面直接接觸，故不用另配換向器。,對置著將電樞夾在中間，,印刷繞組,導(dǎo)體所組成的電路形式與普通多極波繞組相同;,盤式永磁直流SM,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,20,(1)電樞無鐵心，故電感小，換向良好； 薄而輕，me小，反應(yīng)快； (2)電樞上的導(dǎo)體數(shù)，即換向片數(shù)比普通 電機(jī)多得多，且無齒槽效應(yīng)， 故轉(zhuǎn)矩極為平穩(wěn)，低速性能好; (3)散熱條件好，短時(shí)過載能力強(qiáng); (4)機(jī)械強(qiáng)度高，壽命長，可靠性高；,性能特點(diǎn)：,不足：制造大功率尚有困難; 圓盤直徑大， J 比杯形轉(zhuǎn)子大。 適用于：低速和要求起動(dòng)、反轉(zhuǎn)頻繁的系統(tǒng)。,印刷繞組直流SM,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,21,c.無槽電樞,鐵心無槽，不存在齒部磁密飽和問題，允許選用較高的磁密：可1T，比普通直流SM大1.5倍左右； 性能特點(diǎn)： (1)無齒槽效應(yīng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低； (2)鐵心直徑小，J低小、反應(yīng)快； (3)耐沖擊和耐熱性好。 缺點(diǎn)：因氣隙大，故勵(lì)磁安匝大，力能指標(biāo)低。 適用于：快速動(dòng)作和功率較大的系統(tǒng)中。,做到極限時(shí)，可以省去鐵心，直接將繞組粘貼在轉(zhuǎn)軸表面。,伺服電動(dòng)機(jī),結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電樞鐵心為光滑的圓柱體,電樞繞組用環(huán)氧樹脂粘在電樞鐵心表面；,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,22,(1) 基本結(jié)構(gòu) 定子 轉(zhuǎn)子,三、交流伺服電動(dòng)機(jī),空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,23, 當(dāng)兩相繞組分別加上相位相差 90o 的額定電 壓時(shí)。 對稱兩相運(yùn)行 ic 和 if 產(chǎn)生 圓形旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生 TM 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 如果 uc 反相，即改變 ic 和 if 的相序旋轉(zhuǎn)磁場改變方向 n 的方向改變。 同時(shí)減小 uc 和 uf 而保持其 90o 的相位差圓形磁通勢 的幅值 TM n 。,(2) 工作原理,SM ,控制繞組,勵(lì)磁繞組,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,24, 當(dāng) uc = 0 或 uc 0，但 uc 和 uf 同相位時(shí)。,電機(jī)處在單相狀態(tài)脈振磁通勢 F0 。,靜止時(shí)：n = 0，,F0,FF FR,TF TR,T = TFTR,TF = TR，T = 0，不能起動(dòng)；,正在運(yùn)行時(shí)：,T 0，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn) 單相自轉(zhuǎn)！,普通異步電動(dòng)機(jī),R2,交流伺服電動(dòng)機(jī),伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,25, Uf = UN，UcUN 且保持相位差為 90o 時(shí)， 或者 Uf = Uc = UN 但兩者的相位差小于 90o 時(shí)。,電機(jī)處在不對稱運(yùn)行狀態(tài)，將產(chǎn)生一個(gè)橢圓形 旋轉(zhuǎn)磁通勢。,橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的產(chǎn)生,橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的分解,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,26, 工作狀態(tài)越不對稱，F(xiàn)F 和 FR 相差越小， 橢圓形越扁長，TM 越小，n 越低。 例如保持 = 90o 和 Uf 不變，改變 Uc 的大小,Uc 由 0,Uf,FF 增強(qiáng) FR 減弱,0nnmax,橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場,兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場 （脈振磁場）,一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場, 如果改變 uc 的相位，則 F 的旋轉(zhuǎn)方向改變， 使 TM 反向，從而改變 n 的方向。,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,27, 兩相控制 保持 = 90o 和 Uc = Uf ，同時(shí)改變Uc 和 Uf 的大?。ㄊ冀K為對稱運(yùn)行）。 幅值控制 保持 = 90o 和 Uf = UN，改變 Uc 的大小。 相位控制 保持 Uc = Uf = UN ，改變 的大小。 幅相控制 同時(shí)改變 uc 的大小和相位。 交流伺服電動(dòng)機(jī)的功率和頻率： 0.1 100 W，50Hz 、400Hz 等。,(3) 控制方式,伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,28,交流伺服電動(dòng)機(jī),伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,29,交流伺服電動(dòng)機(jī),伺服電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,30,15-2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī),概述 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將輸入的數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移或線位移的執(zhí)行元件。 是一種多相同步電動(dòng)機(jī)。 由專用的脈沖電源供電，每輸入一個(gè)脈沖，就轉(zhuǎn)過一個(gè)角度或前進(jìn)一步，故稱步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。,因輸入既不是正弦交流，也不是恒定直流，而是脈沖電流，故又稱脈沖電動(dòng)機(jī)。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,31,按工作原理分為：,反應(yīng)式 、 永磁式 和永磁感應(yīng)子式。 按運(yùn)動(dòng)方式有：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)。 按結(jié)構(gòu)分：單段式和多段式。,主要特點(diǎn)： 位移量正比于輸入的脈沖數(shù)，步距誤差不積累; 轉(zhuǎn)速或線速度正比于脈沖頻率，故改變頻率可以方便地調(diào)速，且調(diào)速范圍寬廣; 主要用于：開環(huán)系統(tǒng)，也可用于閉環(huán)系統(tǒng)： 如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，繪圖機(jī)，自動(dòng)記錄儀，鐘表，打印機(jī)走紙機(jī)構(gòu)等恒速裝置。,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,32,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn):,直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制 控制性能好 無接觸式 抗干擾能力強(qiáng) 誤差不長期積累 具有自鎖能力(反應(yīng)式)和保持轉(zhuǎn)矩(永磁式),步進(jìn)電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,33,1. 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 單段式又稱徑向分相式，是目前使用較多的結(jié)構(gòu)形式。 定子： 總磁極數(shù)等于相數(shù)的兩倍，每個(gè)磁極上都裝有控制繞組，并接成m相(36相常用) ，定子磁極的極面上有小齒。,轉(zhuǎn)子：沿圓周均布小齒，其齒距和齒形與定子小齒相同。 單段式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： 制造簡單，精度容易保證，步距角可以做得較小，易得到較高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率。,不足： 斷電后無定位轉(zhuǎn)矩， 消耗功率較大，直徑小相數(shù)多，有時(shí)分相困難。,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,34,(1) 定子 (2) 轉(zhuǎn)子,基本結(jié)構(gòu),三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理圖,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,35,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的典型結(jié)構(gòu),步進(jìn)電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,36,2. 工作原理,磁通的一個(gè)性質(zhì)：盡量把自己收縮到最短，使之所經(jīng)過的路徑磁阻最小。 (1)以3相6極為例： m=3(三相) p=1(每相一對極) ZR=4(轉(zhuǎn)子4個(gè)齒),轉(zhuǎn)子在磁拉力作用下順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。,按A,B,C,的順序通電，,AB,BC,AC,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,37,一個(gè)通電循環(huán)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距！,若通電順序相反，則轉(zhuǎn)向相反:,按A,C,B,將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。,AC,CB,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),每一步轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度稱為步距角，用 b表示 。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,38,三相控制繞組(m=3),每次有一相繞組通電,切換電源為“拍”?！叭摹敝盖袚Q三次電源完成一 個(gè)供電循環(huán)。,AB,BC,CA,一個(gè)通電循環(huán)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距！,A,ABBC,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),3. 運(yùn)行方式,(1)上述運(yùn)行方式稱為“三相 單 三拍”,(2)若每次有兩相繞組通電， 則稱為“三相 雙 三拍”運(yùn)行方式。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,39,將“單三拍”和 “雙三拍”通電方式組合起來，可使三相繞組有六種不同的通電狀態(tài)：,一個(gè)通電循環(huán)也轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距！,A,AB,B,BC,C,CA,AAB,ABB,B ,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),(3) “三相單-雙六拍” 運(yùn)行方式,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,40,綜上所述,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),同一臺步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以采用不同的供電方式； 一個(gè)通電循環(huán)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角。 每個(gè)齒距在空間所占的角度，即齒距角：,齒數(shù)ZR 越多，齒距角t 越小。 一個(gè)通電循環(huán)為三拍時(shí)，步距角b =30o；一個(gè)通電循環(huán)為六拍時(shí)，步距角b=15o。 步距角b = 齒距角t 拍數(shù)N 齒距角t越小、 N 越多, 步距角b越小。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,41,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),通常為36相，每相一對極(p=1) , 大型的每相多對極。 定、轉(zhuǎn)子有很多小齒，故 b是很小。,當(dāng)某相的定、轉(zhuǎn)子齒對齊時(shí)，其相鄰兩相極下的定、轉(zhuǎn)子齒應(yīng)錯(cuò)開 (1/m) 齒距角，以便為下一相的齒能吸引做準(zhǔn)備。,4. 實(shí)用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,42,A,B,C,D,設(shè)通電順序?yàn)?步進(jìn)電動(dòng)機(jī),當(dāng)A相對齊時(shí)，與A相相鄰的B相和D相各錯(cuò)開(1/4) t。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,43,所以，控制脈沖頻率f是每相脈沖頻率f 的N倍：即 f =N f,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),(1)每相脈沖頻率f 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，每相繞組要通過“環(huán)形分配器”按一定的規(guī)律輪流通電。 分配方式：輪流通電方式 狀態(tài)數(shù)：循環(huán)一次的拍數(shù)N 單拍制分配方式：N = m 雙拍制分配方式：N =2m,5. 步進(jìn)電機(jī)的幾個(gè)參數(shù),不論何種分配方式，每循環(huán)一次，加在每相繞組上的脈沖個(gè)數(shù)等于1。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,44,運(yùn)行拍數(shù)N=km ; (k=1,2;m為相數(shù)),b =,360o,N ZR,(機(jī)械角),be =,360o,N,(電角度),用電角度表示的步距角與齒數(shù)無關(guān)。,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),因一個(gè)通電循環(huán)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角。 故當(dāng)運(yùn)行拍數(shù)為時(shí)，步距角b = t / N； 齒距角t= 360o / ZR ； 所以步距角：,(2) 步距角b,若把轉(zhuǎn)子齒數(shù)視為轉(zhuǎn)子極對數(shù)， 則一個(gè)齒距就對應(yīng)360o 電角度。 拍一個(gè)循環(huán)，即走過一個(gè)齒距角，所以步距角,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,45,步距角有機(jī)械角度和電角度兩種表示方法。,be=,360o,N,ZR,ZR,= b ZR,兩者的關(guān)系為：,n =,N ZR,60 f,rpm,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),每輸入一個(gè)脈沖， 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)前進(jìn)一步，步距(機(jī)械)角 b=360o / N ZR ； 也就是1 / N ZR 轉(zhuǎn)。 當(dāng)每分鐘送入60f個(gè)脈沖時(shí)，其轉(zhuǎn)速為,(3) 轉(zhuǎn)速,f 為脈沖頻率，即每秒輸入的脈沖個(gè)數(shù)； 可見，改變 f 能方便地進(jìn)行無級調(diào)速。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,46,n =,N ZR,60 f,rpm,360o,360o,=,f,6o,b,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),其他參數(shù),最大靜轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)頻率、運(yùn)行頻率。,當(dāng) f 一定時(shí)，b小，n低，因而輸出功率P2小。 從加工精度上看，應(yīng)選小b ； 從提高P2上看， b不能太小。,(4)自鎖能力 停止輸入脈沖時(shí)，讓最后一個(gè)脈沖控制的繞組繼續(xù)通入直流電，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就能保持在固定的位置上，實(shí)現(xiàn)停車時(shí)轉(zhuǎn)子定位。,n 也可以用步距角表示,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,47,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),步進(jìn)電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,48,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),PK系列： 5 相為 0.72步距角的大轉(zhuǎn)矩、低振動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 2 相為 0.9 1.8步距角的大轉(zhuǎn)矩、低振動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。,5 相步進(jìn)電動(dòng)機(jī),步進(jìn)電動(dòng)機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,49,概 述,首先介紹直流TG,15-3 測速發(fā)電機(jī)（TG）,測速發(fā)電機(jī)(TG)是一種能把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電壓信號的機(jī)電式元件。 輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系： Ua=Kn 或 Ua=K =K d/dt TG可以在自動(dòng)控制系統(tǒng)和解算裝置中作為測速元件、校正元件、解算元件 等。 TG有直流和交流之分，直流TG分為模擬型和數(shù)字型兩大類，交流TG分為異步和同步兩大類。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,50,一、直流測速發(fā)電機(jī),(1) 基本結(jié)構(gòu) 與普通小型直流發(fā)電機(jī)相同。 勵(lì)磁方式：電磁式（他勵(lì)）和永磁式。,電磁式,永磁式,(2) 工作原理 空載時(shí)：,U = Ea= Ce n,負(fù)載時(shí)：,U = Ea- Ra I,測速發(fā)電機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,51,U n,RL RL2 RL1,RL2RL1,產(chǎn)生誤差的原因 電樞反應(yīng)。 環(huán)境溫度的變化，引起各 繞組的電阻值變化。 負(fù)載變化，引起電刷與換 向器接觸電阻的變化。,測速發(fā)電機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,52,二、交流測速發(fā)電機(jī),(1) 基本結(jié)構(gòu) 定子： 轉(zhuǎn)子： (2) 工作原理,定子鐵心上有兩相對稱繞組。 籠型、杯型。,輸出繞組,勵(lì)磁繞組,正弦交流 uf if d d =dm sint 轉(zhuǎn)子靜止時(shí) 勵(lì)磁繞組一次繞組 轉(zhuǎn)子繞組二次繞組, , ,測速發(fā)電機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,53,忽略勵(lì)磁繞組的漏阻抗，則,輸出繞組： 與d 無交鏈，不會產(chǎn)生 E0。 即：n = 0 時(shí)，U0 = 0 。,測速發(fā)電機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,54, 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),d,交變感應(yīng),旋轉(zhuǎn)切割, ,q,eq = C1d n = C1 n dm sint q = C2 eq = C1 C2 n dm sint = qm sint C1、C2 電機(jī)常數(shù)。,測速發(fā)電機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,55,輸出繞組：,輸出空載電壓：,結(jié)論： U0 n 。 u0 與 uf 同頻率、同相位。,測速發(fā)電機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,56,測速發(fā)電機(jī),測速發(fā)電機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,57,三、測速發(fā)電機(jī)選擇的基本原則 1. 考慮系統(tǒng)的頻率、電壓、工作速度范圍； 2. 考慮在系統(tǒng)中所起的作用： 作解算元件、高精度伺服系統(tǒng)中的測量元件時(shí)，要求線性誤差要小、輸出電壓的穩(wěn)定性要好； 作一般速度檢測或阻尼元件時(shí)，靈敏度K要高； 對要求快速響應(yīng)的系統(tǒng)則應(yīng)選轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的測速發(fā)電機(jī)。 3. 若交、直TG都能滿足要求時(shí)，則需考慮它們的優(yōu)缺點(diǎn)：,測速發(fā)電機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,58,沒有電刷換向器，構(gòu)造簡單，維護(hù)方便，運(yùn)行可靠； 無滑動(dòng)接觸，輸出特性穩(wěn)定，精度高； 摩擦力矩小，慣量小，無火花干擾； 正反轉(zhuǎn)輸出電壓對稱。 不足：存在相位誤差和剩余電壓；輸出斜率?。惠敵鎏匦噪S負(fù)載性質(zhì)的改變而有所不同。,輸出電壓沒有相移； 無剩余電壓； 輸出功率較大，可帶較大負(fù)載； 溫度補(bǔ)償較容易。 不足：有電刷換向器，故結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)困難，且摩擦轉(zhuǎn)距較大，對無線電有干擾，存在不靈敏區(qū)。,交流TG的特點(diǎn),直流TG的特點(diǎn),測速發(fā)電機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,59,自整角機(jī)是一種能把轉(zhuǎn)角變換成電壓信號或把電壓信號變換成轉(zhuǎn)角的感應(yīng)式機(jī)電元件。,在系統(tǒng)中用于角度的傳輸、變換和指示。 通常是兩臺或多臺組合使用。例如，在隨動(dòng)系統(tǒng)中，通過兩臺自整角機(jī)在電路上的聯(lián)系，使機(jī)械上互不相聯(lián)的兩根轉(zhuǎn)軸同時(shí)偏轉(zhuǎn)或同步旋轉(zhuǎn)。 一、分類 按照在系統(tǒng)中的作用不同， 分為控制式和力矩式兩大類； 控制式主要用于隨動(dòng)系統(tǒng)，力矩式主要用于指示系統(tǒng)。,15-4 自整角機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,60,控制式自整角機(jī)按功能不同分為發(fā)送機(jī)、差動(dòng)發(fā)送機(jī)和自整角變壓器三種。 力矩式自整角機(jī)按功能不同分為發(fā)送機(jī)、接收機(jī)、差動(dòng)發(fā)送機(jī)和差動(dòng)接收機(jī)四種。,按極數(shù)多少分單對極和多對極； 按供電電源相數(shù)分單相和三相； 按結(jié)構(gòu)形式分接觸式和非接觸式； 按工作原理分旋轉(zhuǎn)式和固態(tài)式。,利用電力電子器件和微電子器件組成的非旋轉(zhuǎn)式的數(shù)字型自整角機(jī)，適用于伺服系統(tǒng)的數(shù)字量控制。,自整角機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,61,(1)定子 各種自整角機(jī)的定子結(jié)構(gòu)基本相同，皆為隱極結(jié)構(gòu)，,定子隱極,二、結(jié)構(gòu)特征,1. 接觸式自整角機(jī) 定、轉(zhuǎn)子鐵心均由高導(dǎo)磁率、低損耗的薄片疊成。,(2) 轉(zhuǎn)子 ZLF、ZLJ、ZKF 皆為凸極結(jié)構(gòu)，,轉(zhuǎn)子凸極,嵌有星形聯(lián),接的三相繞組，稱整步繞組。,嵌有集中繞組,作為勵(lì)磁繞組；,自整角機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,62,差動(dòng)式自整角機(jī)的轉(zhuǎn)子,自整角變壓器的轉(zhuǎn)子,嵌有單相高精度,正弦繞組作為輸出繞組；,ZKB和差動(dòng)式不能采用凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),自整角機(jī), ZCF、ZCJ、ZKC 的轉(zhuǎn)子也都采用隱極式結(jié)構(gòu)，便于按放對稱三相星接的繞組。,為提高電氣精度并降低零位電壓，ZKB的轉(zhuǎn)子均采用隱極式結(jié)構(gòu)，,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,63,用于消除指示狀態(tài)工作時(shí)轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的振蕩，以減少阻尼時(shí)間，故該繞組又稱阻尼繞組。 當(dāng)阻尼繞組不能滿足阻尼時(shí)間要求時(shí)，還要裝機(jī)械阻尼器。,但力矩式發(fā)送機(jī)沒有阻尼。可見力矩式接受機(jī)與發(fā)送機(jī)的結(jié)構(gòu)有差別，不可對調(diào)使用。,自整角機(jī),(3)在力矩式接收機(jī)中，與勵(lì)磁繞組正交處有一短路繞組(稱阻尼條)。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,64,自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,自整角機(jī), 單相：定子為三相繞組、轉(zhuǎn)子為單相繞組。 三相：定子、轉(zhuǎn)子均為三相繞組。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,65,在隨動(dòng)系統(tǒng)中的基本接法示意圖,三、控制式自整角機(jī)的工作原理,自整角機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,66,轉(zhuǎn)子繞組軸線與基準(zhǔn)相重合的位置為基準(zhǔn)零位。,D1 (D1) 軸線與 Z1Z2 (Z1Z2 ) 軸線之夾角為轉(zhuǎn)子位置角。,順時(shí)針偏轉(zhuǎn)取正；,兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角之差為 (1-2 )。,自整角機(jī),ZKF的轉(zhuǎn)子繞組接單相電源勵(lì)磁；,ZKF與 ZKB的三相整步繞組對應(yīng)聯(lián)接； ZKB的轉(zhuǎn)子繞組向外輸出電壓，稱輸出繞組。,D1相是ZKF的基準(zhǔn)相，D1相是ZKB的基準(zhǔn)相。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,67,當(dāng)轉(zhuǎn)子位置角為1時(shí)，各繞組中的變壓器電勢分別為：,E1=Ecos1 E2=Ecos(1+120o) E3=Ecos(1-120o),當(dāng)磁通全部與某相繞組匝鏈時(shí), 該相感應(yīng)電動(dòng)勢達(dá)到最大，其有效值為： E = 4.44fWDm,自整角機(jī),1. ZKF的定子電勢,當(dāng)勵(lì)磁繞組通入正弦交流電時(shí)，便在自己的軸線上產(chǎn)生脈振磁場Bj。,Bj在各相繞組中感應(yīng)變壓器電勢，其大小與轉(zhuǎn)子位置角有關(guān)。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,68,把ZKF的整步繞組視為 三相對稱電源，把ZKB的整步繞組視為三相對稱負(fù)載。,則各相電流的,有效值分別為：,I1=,=,Ecos1,Z,=Icos 1,I2= Icos(1+120o),I3= Icos(1-120o),I =E/Z 為最大相電流有效值，Z為回路總阻抗。,自整角機(jī),2. 定子電流,ZKF與ZKB對應(yīng)聯(lián)接，定子繞組中必產(chǎn)生電流。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,69,三相電流各自在自己的相軸上產(chǎn)生脈振磁場，,三個(gè)脈振磁場可寫成,三個(gè)脈振磁場的相位相同，幅值正比于各自的相電流：,Bm=K,I,B1=Bmcos1sint,B2=Bmcos(1+120o) sint,B3=Bmcos(1-120o) sint,自整角機(jī),3. 定子磁場及其分解與合成,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,70,B1x= -B1cos1 B1y=B1sin1,B2x= -B2cos(1+120o) B2y=B2sin(1+120o),B3x= -B3cos(1-120o) B3y=B3sin(1 -120o),1,120o- 1,y 軸與x 軸正交。,則 B1、B2、B3分解到x 和 y 方向上的磁密向量長度分別為：,x方向的合成磁密向量長度為,Bx=B1x+B2x+B3x,Bx = - B1cos1+B2cos(1+120o)+B3cos(1-120o),自整角機(jī),以勵(lì)磁繞組軸線為x 軸,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,71,代入,Bx=-Bmcos21+cos2(1+120o) +cos2(1-120o)sint,(1),利用倍角公式化簡,Bx=-,3,2,Bmsint,自整角機(jī),Bx = - B1cos1+B2cos(1+120o)+B3cos(1-120o),y方向的合成磁密向量長度為： By=B1y+B2y+B3y =B1sin1+B2sin(1+120o)+B3sin(1-120o) 代入式(1)并利用倍角公式化簡得 By=0,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,72,因ZKF與ZKB的三相繞組對應(yīng)聯(lián)接，所以B必與D1相軸線相夾 1角度。,電流 I1、I2、I3 流過ZKB的三相繞組時(shí)也產(chǎn)生合成磁場B。,若電流在ZKF是流出，則在ZKB就是流入，故B的方向與B相反。,自整角機(jī),4. ZKB的定子磁場,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,73,E2max是B與輸出繞組軸線重合(B全部與輸出繞組,匝鏈)時(shí)的輸出電勢，也是最大電勢。,自整角機(jī),5. ZKB的輸出電勢,如果ZKB的轉(zhuǎn)子位置角是2 ，則B 與輸出繞組軸線之夾角就是 (2-1)=,所以輸出電勢 E2= E2maxcos,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,74,新協(xié)調(diào)位置,E2=E2maxcos(90o- ),顯然 + = 90o,自整角機(jī),E2= E2maxcos ,處于協(xié)調(diào)位置時(shí)= 0， E2 = E2max最大，使用不方便。 在隨動(dòng)系統(tǒng)中希望位置協(xié)調(diào)時(shí)，E20。 實(shí)用中取 = 90o 的位置作為協(xié)調(diào)位置，把偏離=90o這一位置的角度 稱為失調(diào)角。,E2=E2maxsin 當(dāng) 很小時(shí)，可認(rèn)為E2E2max 。 ZKB的輸出電壓：U2=U2maxsinU2max,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,75,對控制式自整角機(jī)的工作原理歸納如下,ZKF的勵(lì)磁繞組通入交流電建立脈振磁場Bj ；,Bj在ZKF整步繞組中感應(yīng)電勢。,電勢有效值與定、轉(zhuǎn)子的相對位置有關(guān)，但在時(shí)間上同相位；,感應(yīng)電勢在對應(yīng)聯(lián)接的整步繞組中產(chǎn)生電流；,自整角機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,76,在ZKB中，因D1相與D1相對接，故合成磁場B與 D1相軸線的夾角等于B與 D1相軸線的夾角！,因ZKB的轉(zhuǎn)子位置角為 2，故合成磁場與輸出繞組軸線的夾角 =2-1；,實(shí)用中，把 =90o 的位置作為協(xié)調(diào)位置，偏離此位置的轉(zhuǎn)角稱失調(diào)角，用 表示；,自整角機(jī),電流經(jīng)過整步繞組時(shí)也產(chǎn)生脈振磁場。在ZKF中，合成磁場 B與勵(lì)磁磁 場Bj在同一軸線上！,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,77,很小時(shí)U2 =E2E2max,自整角機(jī),B 在輸出繞組中感應(yīng)電勢，其有效值為,E2=E2maxsin,空載輸出電壓 U2=U2maxsin,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,78,四、力矩式自整角機(jī)的工作原理,當(dāng)負(fù)載很輕時(shí)，例如指針、刻度盤等(指示深度、開啟度等) ，用接收機(jī)直接驅(qū)動(dòng)比較方便，此時(shí)可以采用力矩式自整角機(jī)。 分析時(shí)假定： 發(fā)送機(jī)、接收機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)等完全相同； 忽略磁路飽和的影響； 接法：發(fā)送機(jī)與接收機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組都接勵(lì)磁電源，三相整步繞組對應(yīng)聯(lián)接。,與控制式的區(qū)別,自整角機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,79,把接收機(jī)中的磁場 B分解成兩個(gè)分量。,引用控制式自整角機(jī)的結(jié)論，可分析出接通勵(lì)磁電源后，兩機(jī)磁場的位置。,自整角機(jī),定子合成磁密長度為： 直軸分量：B-Bcos = B(1-cos) 交軸分量：Bsin,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,80,自整角機(jī),直軸分量 B(1-cos),直軸分量與Ij相互作用雖然產(chǎn)生電磁力，但不會形成轉(zhuǎn)矩。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,81,自整角機(jī),交軸分量 Bsin,交軸分量與Ij相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩， 其方向是力圖使失調(diào)角減少！,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,82,實(shí)用中， 發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子常與受控機(jī)械軸連接，不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)出現(xiàn)失調(diào)時(shí)，接收機(jī)產(chǎn)生的整步轉(zhuǎn)距驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)子跟隨發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子偏 轉(zhuǎn)，直到失調(diào)角近似為零為止。,自整角機(jī),由 f = Bli可知：T sin,所以，T 可以寫成：T =K sin。 式中K為最大整步轉(zhuǎn)矩。 當(dāng)很小時(shí)：T K 在發(fā)送機(jī)中也產(chǎn)生同樣大小的轉(zhuǎn)距。因磁場方向相反，故轉(zhuǎn)距方向與接收機(jī)的相反，也是力圖使失調(diào)角 減少！,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,83,自整角機(jī),五、兩類自整角機(jī)的特點(diǎn)及其適用系統(tǒng) 1. 系統(tǒng)對精度要求不高，負(fù)載又很輕時(shí)，選用力矩式； 特點(diǎn)：系統(tǒng)簡單，不需要放大器、伺服電動(dòng)機(jī)等輔助元件，所以價(jià)格低。 2. 若系統(tǒng)對精度要求較高，負(fù)載較大，則選用控制式自整角機(jī)組成伺服系統(tǒng)。 特點(diǎn)：傳輸精度高，負(fù)載能力取決于系統(tǒng)中的SM和放大器的功率，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需輔助元件，所以成本高。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,84,自整角機(jī),自整角機(jī),2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,85,15-5 旋轉(zhuǎn)變壓器,旋轉(zhuǎn)變壓器是一種 輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角呈某種函數(shù)關(guān)系的精密測位用微特電機(jī)，簡稱旋變。,主要用于坐標(biāo)變換、三角運(yùn)算、角度數(shù)據(jù)傳輸和信號變換。,正余弦旋變 (代號：XZ)、線性旋變 (代號：XX)、比例旋變 (代號：XL)和特殊函數(shù)旋變。,一、分類：,1. 按輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系分為,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,86,非接觸式,旋轉(zhuǎn)變壓器,2. 按在系統(tǒng)中的作用不同可分為,解算用旋變和數(shù)據(jù)傳輸用旋變。 用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，在具體聯(lián)接上分 旋變發(fā)送機(jī)(XF)、旋變差動(dòng)發(fā)送機(jī)(XC)、旋變變壓器(XB)。 它們的作用如同自整角機(jī)，但精度更高。,3. 按其它方式分類還有 單對極和多對極； 有接觸和無接觸； 有限轉(zhuǎn)角和無限轉(zhuǎn)角等。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,87,定、轉(zhuǎn)子鐵芯均為高導(dǎo)磁率合金或優(yōu)質(zhì)硅鋼片，經(jīng)沖制、絕緣、疊裝而成。 定、轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)各放置兩套在空間上互相垂直的繞組。 為提高電氣精度，通常采用正弦繞組。,轉(zhuǎn)子繞組由電刷滑環(huán)引出，也可以由軟導(dǎo)線直接引出(有限轉(zhuǎn)角)。 旋變相當(dāng)于一臺兩相兩極的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，只是為了獲得良好的電氣性能和較高的精度，需要特殊設(shè)計(jì)和精密加工。,二、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn),旋轉(zhuǎn)變壓器,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,88,三、正余弦旋變的工作原理,這些電勢的相位相同，大小與該繞組的位置有關(guān)。,旋轉(zhuǎn)變壓器,1. 空載運(yùn)行 設(shè)D1D2與Z1Z2軸線之夾角為， D3D4開路。 在勵(lì)磁繞組D1D2外施交流電壓Us1 后，氣隙中便產(chǎn)生一脈振磁場 d 。,d 在各繞組中感應(yīng)變壓器電勢。,2019/10/10,山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu制作,89,d cos,d sin,當(dāng)Us1不變時(shí)，空載輸出電壓的大小與轉(zhuǎn)角有嚴(yán)格的正余弦關(guān)系,旋轉(zhuǎn)