第六章選擇變壓器和自整角機(jī)

1、第六章第六章 旋轉(zhuǎn)變壓器與感應(yīng)同步器旋轉(zhuǎn)變壓器與感應(yīng)同步器9.1 旋轉(zhuǎn)變壓器9.1.1 概述概述v測量轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)角差測量轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)角差 ，屬于控制微電機(jī)。，屬于控制微電機(jī)。v外形結(jié)構(gòu)和電機(jī)相似，有定子和轉(zhuǎn)子。從原外形結(jié)構(gòu)和電機(jī)相似，有定子和轉(zhuǎn)子。從原理上看，是一種可以旋轉(zhuǎn)的變壓器，原邊、理上看，是一種可以旋轉(zhuǎn)的變壓器，原邊、副邊在定子和轉(zhuǎn)子上。原、副繞組之間的電副邊在定子和轉(zhuǎn)子上。原、副繞組之間的電磁耦合程度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角有關(guān)，因此輸出電壓磁耦合程度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角有關(guān)，因此輸出電壓也與轉(zhuǎn)角有關(guān)也與轉(zhuǎn)角有關(guān) 。v函數(shù)關(guān)系：正余弦旋變，線性旋轉(zhuǎn)變壓器。函數(shù)關(guān)系：正余弦旋變，線性旋轉(zhuǎn)變壓器。v極數(shù)：兩極旋轉(zhuǎn)變壓

2、器和多極旋轉(zhuǎn)變壓器極數(shù)：兩極旋轉(zhuǎn)變壓器和多極旋轉(zhuǎn)變壓器 。 9.1.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)v與繞線式異步電動(dòng)機(jī)相似。定子鐵心內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子鐵與繞線式異步電動(dòng)機(jī)相似。定子鐵心內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子鐵心外圓上都有齒槽。兩極兩相分布繞組心外圓上都有齒槽。兩極兩相分布繞組, , 軸線互相軸線互相垂直。垂直。 9.1.3 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理v一、空載運(yùn)行一、空載運(yùn)行v旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出繞組是旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出繞組是 、 。空載時(shí)輸出繞組?？蛰d時(shí)輸出繞組開路開路 。定子繞組。定子繞組 接交流激磁電壓，頻率為接交流激磁電壓，頻率為400Hz400Hz或或50Hz 50Hz 。產(chǎn)生

3、脈振磁場，位于。產(chǎn)生脈振磁場，位于 的軸線上，并在的軸線上，并在繞組中感應(yīng)出電勢。繞組中感應(yīng)出電勢。v設(shè)繞組軸線與脈振磁場軸線的夾角為設(shè)繞組軸線與脈振磁場軸線的夾角為 ，該繞組的磁通的最大值，該繞組的磁通的最大值為為v該繞組感應(yīng)電勢有效值該繞組感應(yīng)電勢有效值E E為為31SS31SScosm cosmEE31RR42RRv 軸線夾角為軸線夾角為，兩個(gè)輸出繞組的感兩個(gè)輸出繞組的感應(yīng)電勢的有效值分別為應(yīng)電勢的有效值分別為v 是余弦繞組，是余弦繞組，v 是正弦繞組。是正弦繞組。v旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出繞組接到阻抗很大的負(fù)載旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出繞組接到阻抗很大的負(fù)載上時(shí)，可視為空載。上時(shí)，可視為空載。 cosc

4、os13fRRkuEEsinsin)90cos(24fRRRkuEEE3131SSRR與31RR42RRv二、負(fù)載運(yùn)行二、負(fù)載運(yùn)行v帶上負(fù)載的旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓與正余弦函數(shù)之間帶上負(fù)載的旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓與正余弦函數(shù)之間出現(xiàn)誤差，誤差的大小與轉(zhuǎn)角和負(fù)載電流有關(guān)。轉(zhuǎn)出現(xiàn)誤差，誤差的大小與轉(zhuǎn)角和負(fù)載電流有關(guān)。轉(zhuǎn)角為角為4545時(shí)誤差最大。負(fù)載電流越大，誤差也越大。時(shí)誤差最大。負(fù)載電流越大，誤差也越大。v輸出電壓的大輸出電壓的大 小取決于磁小取決于磁 場。轉(zhuǎn)子負(fù)載場。轉(zhuǎn)子負(fù)載 電流改變磁場，電流改變磁場， 引起輸出誤差。引起輸出誤差。v定量分析。將轉(zhuǎn)子電流磁密分解定量分析。將轉(zhuǎn)子電流磁密分解 為直軸

5、分量和交軸分量。副邊電為直軸分量和交軸分量。副邊電 流產(chǎn)生的直軸磁密被激磁繞組電流產(chǎn)生的直軸磁密被激磁繞組電 流的負(fù)載分量抵消。原邊電流不流的負(fù)載分量抵消。原邊電流不 能產(chǎn)生交軸磁勢，不能抵消轉(zhuǎn)子能產(chǎn)生交軸磁勢，不能抵消轉(zhuǎn)子 負(fù)載電流磁密的交軸分量，轉(zhuǎn)子負(fù)載電流磁密的交軸分量，轉(zhuǎn)子 電流磁密的交軸分量將完全存在電流磁密的交軸分量將完全存在 于磁場中。于磁場中。v交軸磁密使磁場發(fā)生了改變。交軸磁密使磁場發(fā)生了改變。 v轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁勢為轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁勢為v交軸磁勢為交軸磁勢為v負(fù)載電流越大，交軸磁勢以及負(fù)載電流越大，交軸磁勢以及 由它引起的輸出特性誤差也越大。由它引起的輸出特性誤差也越大。v

6、 ，交軸磁勢和交軸磁密最大，負(fù)載特性，交軸磁勢和交軸磁密最大，負(fù)載特性與空載特性之間出現(xiàn)最大偏差。與空載特性之間出現(xiàn)最大偏差。v負(fù)載時(shí)輸出電壓誤差是由負(fù)載電流的交軸磁勢負(fù)載時(shí)輸出電壓誤差是由負(fù)載電流的交軸磁勢引起的。引起的。 45v 三、副邊補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器三、副邊補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器v副邊補(bǔ)償原理是，副邊兩個(gè)繞組副邊補(bǔ)償原理是，副邊兩個(gè)繞組 都接負(fù)載，使交軸磁勢互相抵消。都接負(fù)載，使交軸磁勢互相抵消。v兩個(gè)磁勢的直軸分量方向相同，交兩個(gè)磁勢的直軸分量方向相同，交 軸分量則方向相反，互相抵消。若軸分量則方向相反，互相抵消。若 能使二者幅值相等，交軸磁勢就完能使二者幅值相等，交軸磁勢就完

7、 全抵消。全抵消。v交軸磁勢完全抵消的條件是交軸磁勢完全抵消的條件是v稱為副邊對稱補(bǔ)償稱為副邊對稱補(bǔ)償 。 v三、副邊補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器三、副邊補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器LLLLqRqRLRRRRqRLRLRRLRRqRZZZZZZZZFFZZWEWIFZZEZZEIZZWEF24132413241324242424241313cossincos sincossin若設(shè)v交軸磁勢完全抵消的條件是交軸磁勢完全抵消的條件是 稱為副邊對稱補(bǔ)償稱為副邊對稱補(bǔ)償 。v轉(zhuǎn)子直軸磁勢轉(zhuǎn)子直軸磁勢v副邊對稱補(bǔ)償時(shí)轉(zhuǎn)子直軸磁勢與轉(zhuǎn)角無關(guān)，旋變的副邊對稱補(bǔ)償時(shí)轉(zhuǎn)子直軸磁勢與轉(zhuǎn)角無關(guān)，旋變的輸入電流及輸入阻抗與轉(zhuǎn)角

8、無關(guān)。輸入電流及輸入阻抗與轉(zhuǎn)角無關(guān)。13221324132242413213 )sin(cossinsin,cosZZWEFZZWEFFFZZWEWIFZZWEFLRRRdLRRdRdRRdLRRRRdRLRRdR軸磁勢為副邊對稱補(bǔ)償時(shí)轉(zhuǎn)子直v 四、原邊補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器四、原邊補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器v旋轉(zhuǎn)變壓器定子上還有一個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子上還有一個(gè) 繞組，軸線方向正是交軸方繞組，軸線方向正是交軸方 向。在這個(gè)繞組中通上電流，向。在這個(gè)繞組中通上電流， 就可能抵消交軸磁勢。這個(gè)就可能抵消交軸磁勢。這個(gè) 繞組中有感應(yīng)電勢，使該繞繞組中有感應(yīng)電勢，使該繞 組通過阻抗閉合，就有電流。組通過阻抗閉

9、合，就有電流。 稱為原邊補(bǔ)償。補(bǔ)償繞組或稱為原邊補(bǔ)償。補(bǔ)償繞組或 交軸繞組交軸繞組 。補(bǔ)償阻抗。補(bǔ)償阻抗 。v激磁電源內(nèi)阻抗激磁電源內(nèi)阻抗 。 負(fù)載電流產(chǎn)生的交軸磁負(fù)載電流產(chǎn)生的交軸磁勢完全被抵消，稱原邊對稱補(bǔ)償。電源內(nèi)阻很小，勢完全被抵消，稱原邊對稱補(bǔ)償。電源內(nèi)阻很小，所以可以把補(bǔ)償繞組直接短路。所以可以把補(bǔ)償繞組直接短路。v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡單。簡單。 缺點(diǎn)：輸入電流及阻抗與轉(zhuǎn)角有關(guān)。缺點(diǎn)：輸入電流及阻抗與轉(zhuǎn)角有關(guān)。 42SSSZfZsfZZv 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了減小誤差，可以同時(shí)采用原邊補(bǔ)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了減小誤差，可以同時(shí)采用原邊補(bǔ)償和副邊補(bǔ)償。償和副邊補(bǔ)償。v小結(jié)小結(jié) 采用了補(bǔ)償措施的正余弦旋

10、轉(zhuǎn)變壓器的磁場采用了補(bǔ)償措施的正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的磁場是直軸方向，當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于基準(zhǔn)繞組軸線轉(zhuǎn)動(dòng)是直軸方向，當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于基準(zhǔn)繞組軸線轉(zhuǎn)動(dòng) 角時(shí)，正弦和余弦輸出繞組輸出交流電壓，相位相角時(shí)，正弦和余弦輸出繞組輸出交流電壓，相位相同，頻率相同。輸出電壓的有效值分別為同，頻率相同。輸出電壓的有效值分別為 式中式中 為最大的輸出電壓有效值。為最大的輸出電壓有效值。sinmsUUcosmcUU mUv9.1.4 線性旋轉(zhuǎn)變壓器線性旋轉(zhuǎn)變壓器v 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)角小時(shí)是線性元件，正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)角小時(shí)是線性元件， 非線性誤差小于非線性誤差小于0.1%0.1%； ，非線性誤差小于，非線性誤差小于1%1%。v

11、忽略繞組的阻抗壓降時(shí)有忽略繞組的阻抗壓降時(shí)有 vK K 為為0.560.560.570.57，線性特性最佳。，線性特性最佳。 士士6060范圍內(nèi)，誤差不超過范圍內(nèi)，誤差不超過0.1%0.1%。v有效值符號不同時(shí)，表明對應(yīng)的交流有效值符號不同時(shí)，表明對應(yīng)的交流 電壓的相位相反，經(jīng)相敏檢波（解調(diào)）后的直流電壓的相位相反，經(jīng)相敏檢波（解調(diào)）后的直流電壓極性相反。電壓極性相反。 sin5 . 414SRWWK/0sin1cosfKUUK9.1.5 旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用v1.1.角度測量元件角度測量元件 小角度，線性測量元件。在大小角度，線性測量元件。在大角度范圍內(nèi)角度范圍內(nèi), ,使用旋變轉(zhuǎn)

12、換器模塊，將旋變的輸出使用旋變轉(zhuǎn)換器模塊，將旋變的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。v2.2.特殊應(yīng)用特殊應(yīng)用 用用1 1對旋變測量在機(jī)械上不相連的兩對旋變測量在機(jī)械上不相連的兩個(gè)軸的轉(zhuǎn)角差。這時(shí)旋變的輸出電壓與兩軸的轉(zhuǎn)角個(gè)軸的轉(zhuǎn)角差。這時(shí)旋變的輸出電壓與兩軸的轉(zhuǎn)角差的正弦成正比，由于系統(tǒng)正常工作時(shí)轉(zhuǎn)角差較小，差的正弦成正比，由于系統(tǒng)正常工作時(shí)轉(zhuǎn)角差較小，所以輸出電壓與兩軸的轉(zhuǎn)角差成正比，而與軸的轉(zhuǎn)所以輸出電壓與兩軸的轉(zhuǎn)角差成正比，而與軸的轉(zhuǎn)角大小無關(guān)。角大小無關(guān)。v左邊旋變轉(zhuǎn)軸與發(fā)送軸相連，稱旋變發(fā)送機(jī)，轉(zhuǎn)子左邊旋變轉(zhuǎn)軸與發(fā)送軸相連，稱旋變發(fā)送機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組為激磁繞組和補(bǔ)償繞組。

13、右邊的旋變轉(zhuǎn)軸與接繞組為激磁繞組和補(bǔ)償繞組。右邊的旋變轉(zhuǎn)軸與接收軸相連，稱為旋變變壓器，轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓信收軸相連，稱為旋變變壓器，轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓信號。兩機(jī)的定子繞組按相序?qū)?。號。兩機(jī)的定子繞組按相序?qū)?。v旋變發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)角為旋變發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)角為 ， 旋變變壓器轉(zhuǎn)角為旋變變壓器轉(zhuǎn)角為 。v旋變變壓器磁場與定子旋變變壓器磁場與定子 繞組繞組 軸線的夾角為軸線的夾角為 。v轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 的感應(yīng)電勢的感應(yīng)電勢v有效值為有效值為11231SS24R R9.2多極旋轉(zhuǎn)變壓器v測量精度提高。測量精度提高。v1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 定子和轉(zhuǎn)子，兩相多極交流繞組。定子和轉(zhuǎn)子，兩相多極交流繞組。v2.2.工作原

14、理工作原理 感應(yīng)電勢的產(chǎn)生原理與兩極旋變相同。感應(yīng)電勢的產(chǎn)生原理與兩極旋變相同。但氣隙磁場是多極的，輸出電壓有效值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角但氣隙磁場是多極的，輸出電壓有效值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的周期不同。變化的周期不同。v周期是周期是360360/ /p p ()()sins pm pUUp()()cosc pm pUUpv3.3.應(yīng)用應(yīng)用 測轉(zhuǎn)角或兩軸轉(zhuǎn)角差。測轉(zhuǎn)角或兩軸轉(zhuǎn)角差。v注意注意 在在0 0360360范圍內(nèi)，多極旋轉(zhuǎn)變壓器輸出范圍內(nèi)，多極旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓是周期函數(shù)，從輸出電壓不能唯一確定轉(zhuǎn)角。電壓是周期函數(shù)，從輸出電壓不能唯一確定轉(zhuǎn)角。實(shí)際系統(tǒng)中總是把兩極旋變與多極旋變配合使用，實(shí)際系統(tǒng)中總是把兩

15、極旋變與多極旋變配合使用，組成雙通道測角裝置，其中兩極旋變擔(dān)當(dāng)粗測，多組成雙通道測角裝置，其中兩極旋變擔(dān)當(dāng)粗測，多極旋變實(shí)現(xiàn)精測，由粗精轉(zhuǎn)換電路完成數(shù)據(jù)組合。極旋變實(shí)現(xiàn)精測，由粗精轉(zhuǎn)換電路完成數(shù)據(jù)組合。 工作原理工作原理 類似于游標(biāo)卡尺，大數(shù)看長尺，小數(shù)看類似于游標(biāo)卡尺，大數(shù)看長尺，小數(shù)看游標(biāo)小尺。游標(biāo)小尺。9.3 感應(yīng)同步器v高精度的轉(zhuǎn)角和線位移測量元件。高精度的轉(zhuǎn)角和線位移測量元件。v直線式檢測直線位移，旋轉(zhuǎn)式檢測轉(zhuǎn)角。直線式檢測直線位移，旋轉(zhuǎn)式檢測轉(zhuǎn)角。v結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 固定部件和運(yùn)動(dòng)部件，其上都有繞組。兩固定部件和運(yùn)動(dòng)部件，其上都有繞組。兩部件上的平面繞組面對面地放置，氣隙為部件上的平面繞組

16、面對面地放置，氣隙為0.25mm0.25mm。v工作原理工作原理 同多極旋變。在一個(gè)部件的繞組上通同多極旋變。在一個(gè)部件的繞組上通交流電壓激磁，在另一個(gè)部件的繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電交流電壓激磁，在另一個(gè)部件的繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，該電勢的有效值與相互位置有關(guān)。勢，該電勢的有效值與相互位置有關(guān)。v特點(diǎn)特點(diǎn) 采用印制繞組，極數(shù)很多，可達(dá)幾百、上千采用印制繞組，極數(shù)很多，可達(dá)幾百、上千個(gè)。配上適當(dāng)?shù)男盘柼幚黼娐房梢赃_(dá)到很高的測量個(gè)。配上適當(dāng)?shù)男盘柼幚黼娐房梢赃_(dá)到很高的測量精度。激磁電壓頻率一般是精度。激磁電壓頻率一般是1 120kHz20kHz。v 感應(yīng)同步器的優(yōu)點(diǎn)：感應(yīng)同步器的優(yōu)點(diǎn)： 1.1.具有很高的精

17、度和分辯率。直線式感應(yīng)同步具有很高的精度和分辯率。直線式感應(yīng)同步器的精度可達(dá)到器的精度可達(dá)到1m1m，直徑為，直徑為300mm300mm的旋轉(zhuǎn)式感的旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器的精度可達(dá)應(yīng)同步器的精度可達(dá)11。 2.2.抗干擾能力強(qiáng)。抗干擾能力強(qiáng)。 3.3.結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長。固定部結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長。固定部件和運(yùn)動(dòng)部件互不接觸，沒有摩擦。件和運(yùn)動(dòng)部件互不接觸，沒有摩擦。4.4.工藝性好，制造精度的要求不很高，成本較低。工藝性好，制造精度的要求不很高，成本較低。v感應(yīng)同步器的缺點(diǎn)：感應(yīng)同步器的缺點(diǎn)： 輸出信號弱，信號處理麻煩，配套信號處理輸出信號弱，信號處理麻煩，配套信號處理設(shè)備（

18、數(shù)顯表）復(fù)雜，價(jià)格高。設(shè)備（數(shù)顯表）復(fù)雜，價(jià)格高。9.3.1 感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)v直線式感應(yīng)同步器由定尺和滑尺兩部分組成，滑直線式感應(yīng)同步器由定尺和滑尺兩部分組成，滑尺比定尺短。尺比定尺短。 印制繞阻印制繞阻屏蔽層屏蔽層v基板基板 厚度為厚度為10mm10mm。目前高精度感應(yīng)同步器。目前高精度感應(yīng)同步器多采用非鐵磁材料作基板，如采用鋁基材料、多采用非鐵磁材料作基板，如采用鋁基材料、玻璃等，這些材料沒有鐵磁物質(zhì)，可以減小玻璃等，這些材料沒有鐵磁物質(zhì)，可以減小誤差和提高精度。也有采用鐵磁材料作基板。誤差和提高精度。也有采用鐵磁材料作基板。v繞組繞組 定尺繞組是連續(xù)的單相繞組，滑尺的定

19、尺繞組是連續(xù)的單相繞組，滑尺的繞組是分段繞組，按所處的磁場位置分為正繞組是分段繞組，按所處的磁場位置分為正弦繞組弦繞組s s和余弦繞組和余弦繞組c c ，交替排列，各自串聯(lián)，交替排列，各自串聯(lián)形成正弦和余弦兩相繞組。形成正弦和余弦兩相繞組。v旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器由定子和轉(zhuǎn)子組成。旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器由定子和轉(zhuǎn)子組成。v繞組是由輻射狀的導(dǎo)片組成。轉(zhuǎn)子上的繞組是單相繞組是由輻射狀的導(dǎo)片組成。轉(zhuǎn)子上的繞組是單相連續(xù)繞組，其徑向?qū)瑪?shù)也是極數(shù)。定子繞組是分連續(xù)繞組，其徑向?qū)瑪?shù)也是極數(shù)。定子繞組是分段繞組，分為正弦和余弦兩大組，交替排列，各自段繞組，分為正弦和余弦兩大組，交替排列，各自串聯(lián)形成兩相繞組。串聯(lián)形

20、成兩相繞組。v直徑越大，精度越高。直徑越大，精度越高。 9.3.2感應(yīng)同步器的工作原理感應(yīng)同步器的工作原理v一、直線式感應(yīng)同步器的工作原理一、直線式感應(yīng)同步器的工作原理v極距極距是相鄰金屬片中心是相鄰金屬片中心 線間的距離。節(jié)距線間的距離。節(jié)距L L = 2 = 2， 也稱檢測周期。正弦繞組也稱檢測周期。正弦繞組s s 和余弦繞組和余弦繞組c c相距相距3 3L L / 4 / 4 。v定尺繞組通交流電激磁，定尺繞組通交流電激磁， 產(chǎn)生一個(gè)多極的脈振磁場，產(chǎn)生一個(gè)多極的脈振磁場， 磁極之間的距離是磁極之間的距離是，磁場磁場 分布周期是節(jié)距分布周期是節(jié)距L L 。脈振磁場在滑尺繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電勢

21、，。脈振磁場在滑尺繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，有效值隨滑尺位移作周期性變化，周期為節(jié)距有效值隨滑尺位移作周期性變化，周期為節(jié)距L L 。 v有效值有效值 輸出電勢分解為基波和一系列諧波輸出電勢分解為基波和一系列諧波之和，其中諧波很小，所以輸出電勢可用基之和，其中諧波很小，所以輸出電勢可用基波分量表示。由于周期為波分量表示。由于周期為L L，所以正弦繞組，所以正弦繞組s s和余弦繞組和余弦繞組c c中的感應(yīng)電勢有效值是中的感應(yīng)電勢有效值是v瞬時(shí)值瞬時(shí)值 繞組的感抗遠(yuǎn)小于電阻，選擇適當(dāng)繞組的感抗遠(yuǎn)小于電阻，選擇適當(dāng)?shù)恼较蚝?，可認(rèn)為感應(yīng)電勢領(lǐng)先激磁電壓的正方向后，可認(rèn)為感應(yīng)電勢領(lǐng)先激磁電壓9090。v若若

22、2sinsinsmmEExExL2coscoscmmEExExL22coscoscmeExtL22sincossmeExtL2sinsinmuUtUtv二、旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器的工作原理二、旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器的工作原理v單相繞組通電時(shí)單相繞組通電時(shí) 形成磁場，磁極形成磁場，磁極 數(shù)與徑向?qū)瑪?shù)數(shù)與徑向?qū)瑪?shù) N N 相等。兩相鄰相等。兩相鄰 導(dǎo)片間的夾角導(dǎo)片間的夾角 就是磁極之間的就是磁極之間的 距離，稱為極距（距離，稱為極距（radrad）。）。 （radrad）也稱為節(jié)）也稱為節(jié)距或檢測周期，它是磁場分布的周期。距或檢測周期，它是磁場分布的周期。極對數(shù)極對數(shù)p p 為為 2L/22pNL v感應(yīng)

23、電勢有效值感應(yīng)電勢有效值 以以L L為周期，故有為周期，故有v感應(yīng)電勢的瞬時(shí)值領(lǐng)先激磁電壓感應(yīng)電勢的瞬時(shí)值領(lǐng)先激磁電壓9090。 若激磁電壓為若激磁電壓為 tUusin2v三、關(guān)于感應(yīng)同步器感應(yīng)電勢的幾個(gè)結(jié)論三、關(guān)于感應(yīng)同步器感應(yīng)電勢的幾個(gè)結(jié)論v定義電角定義電角 ，可將感應(yīng)電勢公式統(tǒng)一。，可將感應(yīng)電勢公式統(tǒng)一。v直線式感應(yīng)同步器直線式感應(yīng)同步器 radv旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器 rade2exxLtUusin2v采用完全相同的方法還可以得出下述結(jié)論：當(dāng)正弦采用完全相同的方法還可以得出下述結(jié)論：當(dāng)正弦繞組繞組s s和余弦繞組和余弦繞組c c 中分別接上有效值為中分別接上有效值為U U 的

24、正弦的正弦（或余弦）交流激磁電壓時(shí)，它們在單相連續(xù)繞組（或余弦）交流激磁電壓時(shí)，它們在單相連續(xù)繞組中感應(yīng)的電勢有效值分別為（下標(biāo)中感應(yīng)的電勢有效值分別為（下標(biāo)2 2 表示副端）表示副端）v無論是單相繞組激磁還是兩相繞組激磁，感應(yīng)電勢無論是單相繞組激磁還是兩相繞組激磁，感應(yīng)電勢都屬于同頻率的正弦電勢，感應(yīng)電勢與激磁電壓的都屬于同頻率的正弦電勢，感應(yīng)電勢與激磁電壓的相位差是相位差是9090。一般取感應(yīng)電勢超前激磁電壓。一般取感應(yīng)電勢超前激磁電壓9090。eesEkUEsinsin2eecEkUEcoscos29.3.3 感應(yīng)同步器的信號處理方式感應(yīng)同步器的信號處理方式v感應(yīng)同步器作為測量元件，還需

25、解決幾個(gè)問題。感應(yīng)同步器作為測量元件，還需解決幾個(gè)問題。l l）正余弦）正余弦函數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)并不是單值對應(yīng)關(guān)系。函數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)并不是單值對應(yīng)關(guān)系。2 2）當(dāng)電角超出一）當(dāng)電角超出一個(gè)周期的范圍，這時(shí)必須記錄周期的個(gè)數(shù)才能確定電角。個(gè)周期的范圍，這時(shí)必須記錄周期的個(gè)數(shù)才能確定電角。3 3）輸出電壓的誤差大。輸出電壓的誤差大。v有鑒相型和鑒幅型兩種信號處理方式。有鑒相型和鑒幅型兩種信號處理方式。v兩類激磁方式。兩類激磁方式。兩相繞組激磁兩相繞組激磁兩相激磁式。兩相激磁式。單相繞組激磁單相繞組激磁單相激磁式。單相激磁式。v前面介紹工作原理時(shí)是以單相激磁式為例。目前在實(shí)用中多前面介紹工作原理時(shí)是以

26、單相激磁式為例。目前在實(shí)用中多數(shù)用兩相激磁方式。數(shù)用兩相激磁方式。v 一、鑒相型處理方式一、鑒相型處理方式 根據(jù)輸出電勢的相位來鑒別電角。根據(jù)輸出電勢的相位來鑒別電角。v 1 1）兩相激磁式）兩相激磁式 在感應(yīng)同步器正弦繞在感應(yīng)同步器正弦繞組組s s、余弦繞組、余弦繞組c c 上加幅值和頻率相同、相位上加幅值和頻率相同、相位差差9090的交流激磁電壓的交流激磁電壓v單相繞組上感應(yīng)的電勢單相繞組上感應(yīng)的電勢v應(yīng)用疊加原理可知單相繞組總感應(yīng)電勢應(yīng)用疊加原理可知單相繞組總感應(yīng)電勢 v2 2） 單相激磁式單相激磁式 v單相繞組加激磁電壓單相繞組加激磁電壓v 移相移相9090后得后得v輸出電勢輸出電勢

27、tUumcossev二、鑒幅型處理方式二、鑒幅型處理方式 根據(jù)輸出信號的幅值鑒別電角。根據(jù)輸出信號的幅值鑒別電角。v 1 1） 兩相激磁式兩相激磁式 v激磁電壓幅值變化。激磁電壓幅值變化。v 為指令位移角，是已知的。單相連續(xù)繞組為指令位移角，是已知的。單相連續(xù)繞組的總感應(yīng)電勢為的總感應(yīng)電勢為1v2 2） 單相激磁式單相激磁式 v單相繞組中加激磁電壓：單相繞組中加激磁電壓：v在正弦繞組在正弦繞組s s和余弦繞組和余弦繞組c c 的感應(yīng)電勢分別為：的感應(yīng)電勢分別為：v送入函數(shù)變壓器或其送入函數(shù)變壓器或其 他裝置中處理：他裝置中處理：v送入加法器相加后作為輸出信號輸出送入加法器相加后作為輸出信號輸出

28、 tUumsin9.3.4鑒相型數(shù)字鑒相型數(shù)字編碼裝置編碼裝置v一、鑒相型編碼原理一、鑒相型編碼原理v將被測信號將被測信號 與基準(zhǔn)信號與基準(zhǔn)信號 的的 相位進(jìn)行比較，求出相位差相位進(jìn)行比較，求出相位差 并轉(zhuǎn)換成脈沖個(gè)數(shù)。并轉(zhuǎn)換成脈沖個(gè)數(shù)。v整形電路整形電路 ，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器， 上升沿觸發(fā)。上升沿觸發(fā)。v計(jì)數(shù)器只在計(jì)數(shù)器只在 ， 時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)。時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)。 )sin(2emtkUetkUemsin20e43ttt 21ttt v 曲線曲線 是由曲線是由曲線 向左平移向左平移 得到的。得到的。v一個(gè)脈沖所代表的相位移取決于一個(gè)脈沖所代表的相位移取決于 ，可見相位一數(shù)字轉(zhuǎn)換的精度和分，可見

29、相位一數(shù)字轉(zhuǎn)換的精度和分辨率取決于時(shí)鐘脈沖周期。辨率取決于時(shí)鐘脈沖周期。v二、鑒相型數(shù)顯表二、鑒相型數(shù)顯表v三大部分三大部分v1 1位移變成電信號位移變成電信號 包括時(shí)鐘包括時(shí)鐘 脈沖、絕對相位基準(zhǔn)、激磁、脈沖、絕對相位基準(zhǔn)、激磁、 感應(yīng)同步器和濾波整形電路。感應(yīng)同步器和濾波整形電路。v2.2.求電信號相位并轉(zhuǎn)成數(shù)字求電信號相位并轉(zhuǎn)成數(shù)字 包括時(shí)包括時(shí) 鐘脈沖、相對相位基準(zhǔn)和鑒相器。鐘脈沖、相對相位基準(zhǔn)和鑒相器。v 3 .3 .計(jì)數(shù)及顯示計(jì)數(shù)及顯示 包括包括 計(jì)數(shù)脈沖門、計(jì)數(shù)脈沖門、 顯示計(jì)數(shù)器、加減計(jì)數(shù)邏輯、絕對顯示計(jì)數(shù)器、加減計(jì)數(shù)邏輯、絕對 零點(diǎn)、譯碼顯示等。零點(diǎn)、譯碼顯示等。 )/(si

30、nemBtkUuBuAu/entNt enNtnt/et 9.3.5 鑒幅型數(shù)顯表鑒幅型數(shù)顯表 v兩相激磁式直線感應(yīng)同步器，激磁電壓兩相激磁式直線感應(yīng)同步器，激磁電壓 v輸出電勢的幅值輸出電勢的幅值v指令角指令角 是已知的，代表感應(yīng)同是已知的，代表感應(yīng)同 步器的激磁電壓幅值。步器的激磁電壓幅值。v轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器使數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器使數(shù)模轉(zhuǎn)換器 改變滑尺激磁電壓的幅值改變滑尺激磁電壓的幅值 即改變即改變 。 1cossinsmuUt1sinsincmuUt 11v關(guān)健關(guān)健 使感應(yīng)同步器激磁電壓的幅值隨著使感應(yīng)同步器激磁電壓的幅值隨著 按正、按正、余弦關(guān)系變化。余弦關(guān)系變化。v函數(shù)變壓器函數(shù)變壓器

31、這種變壓器的副端有很多抽頭，再配這種變壓器的副端有很多抽頭，再配上電子開關(guān)線路就可以實(shí)現(xiàn)電壓的改變。上電子開關(guān)線路就可以實(shí)現(xiàn)電壓的改變。v脈沖調(diào)寬方法脈沖調(diào)寬方法 用方波信號激磁。用方波信號激磁。 第一項(xiàng)基波與所要求的激磁電壓第一項(xiàng)基波與所要求的激磁電壓 相似。用轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)脈沖改變激磁相似。用轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)脈沖改變激磁 電壓方波的寬度可以精確地調(diào)整激磁電壓。電壓方波的寬度可以精確地調(diào)整激磁電壓。v優(yōu)點(diǎn)：集成化優(yōu)點(diǎn)：集成化 。 19.4 自整角機(jī)分類：控制式自整角機(jī)和力矩式自整角機(jī)分類：控制式自整角機(jī)和力矩式自整角機(jī)一、力矩式自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理一、力矩式自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 自整角機(jī)是一種能對角位移或角速度的偏差自動(dòng)整步的自整角機(jī)是一種能對角位移或角速度的偏差自動(dòng)整步的感應(yīng)式控制電機(jī)。屬于測位用微特電機(jī)。一般成對或多臺組感應(yīng)式控制電機(jī)。屬于測位用微特電機(jī)。一般成對或多臺組合使用。合使用。 9.4.1 9.4.1 自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 通常采用兩極結(jié)構(gòu)，絕大部分采用凸極式結(jié)構(gòu)，頻率通常采