微特电机及其控制6自整角机

1、第6章 概述 力矩式的结构和运行性能 阻尼绕组 多台自整角的并联使用结构和运行性能 控制式 差动的结构和运行性能6-1 概述 定义自整步特性感应式机电元件，用于随动系统，作为角度传输、变换和指示，2台或多台组合使用（发送机，） 分类力矩式控制式（自整角变压器）6-1 概述力矩式 通过一根弹性连接的、能在一定距离内扭转的轴带动负载，开环，轻载，低精度远距离指示液面高度、阀门开度、电梯和矿井机的位置、变压器的分接开关位置 分类力矩式发送机，ZLF，ZLJ力矩式力矩式差动发送机，ZCF，ZCJ力矩式差动第6-1 概述控制式输出与失调角呈正弦关系的电压控制式自整角发送机-控制式自整角变压器-伺服电机闭

2、环系统分类控制式发送机控制式自整角变压器控制式差动发送机6-1 概述 电源单相交流电源，400Hz, 50Hz 结构无接触式 可靠性高、长、不产生无线电干扰 结构复杂，电气性能差接触式 结构简单，性能好 密闭式，单轴伸6-1 概述机座号系列12（12.5mm），20，28，36，45，55，70，90机壳不锈钢铝合金一刀通结构，装配式结构滑环-银铜合金，电刷-焊银触点力矩式的结构整步绕组的电势和电流磁势转矩主要技术指标结构2极，凸极（隐极）定、转子铁心为高导磁率、低损耗硅钢片叠装励磁绕组为单相集中绕组，3相整步绕组凸极式转子凸极铁心-励磁绕组，定子槽内-整步绕组定子凸极铁心-励磁绕组，隐极转子

3、槽内-整步绕组隐极式转子励磁绕组定子整步绕组凸极转子，隐极定子结构凸极定子，隐极转子结构隐极式的定转子结构整体式的基本结构各种结构的特点励磁绕组在转子的凸极式结构转子重量轻，摩擦力矩小，精度高，可靠性高易造成电刷、滑环固定接触处长期发热，损坏滑环用于容量较小的指示性系统励磁绕组在定子的凸极式结构仅存在失调角时，滑环有电流，转子平衡条件好转子重量大，转子摩擦力矩大，精度低用于大容量力矩式的结构 提高精度的措施三相整步绕组采用分布短距绕组或同心式不等匝绕组选定凸极转子适当的极弧长，使气隙磁密的分布接近正弦波型选取低的磁通密度定子铁心扭转一个定子齿距，降低齿谐波的影响转子上装设交轴阻尼绕组假设忽略电

4、枢反应气隙磁通密度正弦规率分布不饱和，忽略磁势和电势中的高次谐波失调角整步绕组中的电势和电流励磁绕组-正弦脉振磁场-整步绕组中的变压器电势感应电势时间相位相同，大小不同存在失调角时，整步绕组中有电流整步绕组中的电势和电流E 4.44 fNKwm E cos1 E cos(1 120 ) E cos(1 120 )E1a E1bE1c E cos2 E cos(2 120 ) E cos(2 120 )E2aE2b E2c整步绕组中的电势和电流 sin 1 2E E(cos cos ) 2E sinE E12a2a1a2122 2E sin 1 2 sin 22 E2b E1b Ecos(2 1

5、20 ) cos(1 120 ) 2E sin(1 2 120 ) sin Eb22 E2c E1c Ecos(2 120 ) cos(1 120 ) 2E sin(1 2 120 ) sin Ec22整步绕组中的电势和电流sin 1 2sin I sin 12120 ) sin 2sin 2 EaEIa2ZZ2 22aasin(1 EbEIb2ZZ22aa I sin(1 2120 ) sin 2E2sin(1 2120 ) sin EcIc2ZZ22ba I sin(1 2120 ) sin 22磁势空间脉振磁势2INKsin 1 2sin 2120 ) sin 2 4 4F F2I NK

6、1a2aaww2 22INKsin(1 4 4F F2I NK1b2bbww2 22INKsin(1120 ) sin 4 4F F2I NK1c2ccww22b cos( 120 ) F1c cos( 120 )磁势空间脉振磁势1 24cos2INKw sin 2 sin2+sin(1 2 120 ) cos( 120 )2+sin(1 2 120 ) cos( 120 )2 3 4 2INK (1 cos ) 3 F (1 cos )4 wm4 F1a sin F1b sin( 120 ) F1c sin( 120 )F1q1 24sin 2INKw sin 2 sin2+sin(1 2

7、120 ) sin( 120 )2+sin(1 2 120 ) sin( 120 )2 3 4 2INK sin 3 F sin4 wm4 3 F sin磁势空间脉振磁势2qm21 cosF arctan 1d arctansinF1q2b cos(2 120 ) F2c cos(2 120 )磁势 42 cos2 2INKw sinsin12223+sin(1 2 120 ) cos( 120 )F sin22qm222+sin(1 2 120 ) cos( 120 )1 cos sin arctan arctan2223 4 4 32INKw (1 cos ) Fm (1 cos ) 4

8、F2a sin2 F2b sin(2 120 ) F2c sin(2 120 )F2q1 24sin 22INKw sin 2 sin2+sin(1 2 120 ) sin( 120 )22+sin(1 2 120 ) sin( 120 )22 3 4 2INK sin 3 F sin4 wm4F2dF2q 磁势发送机，中，磁势及其直、交轴分量与位置角无关，仅为失调角的函数直轴分量都为负值，失调角小的时候，直轴分量极小直轴分量大小相等方向相同，交轴分量大小相等方向相反失调角小时，每相等效阻抗为交轴阻抗转矩T K1 d F T K1d FqT K1d Fq cosT F cos8dqFd转矩X

9、qcos sin R22Ed2 fNKw 3 4sin 32ENKsinF2INKq4 wwR22X qT E32E NKsinw2 fNK8X22XX 22w 3 EsinE8 ffX2222X转矩为g.cm时转矩失调角甚小时转矩比整步转矩 转矩发送机和向相反中的静态整步转矩大小相等方比整步转矩和励磁电压的平方成正比力矩式的主要技术指标比整步转矩（比力矩）对发送机和都有要求阻尼时间失调角为1772时，由失调位置稳定到谐调位置所需要的时间，规定不大于3s零位误差理论电气零位，发送机的精度静态误差静态协调时，精度和发送机转子转角的差，的6-3 阻尼绕组比整步转矩6-3 阻尼绕组比整步转矩和交轴短

10、路电阻和交轴短路电抗相关比整步转矩和交轴短路电阻关系比整步转矩和交轴短路电抗关系6-3 阻尼绕组 当E为常数的时候，减小整步绕组交轴短路电阻，并使整步绕组的交轴短路电抗与之相等，可以获得比较大得比整步转矩，从而提高力矩式的精度。6-3 阻尼绕组加装阻尼绕组以后的交轴等效电路图6-3 阻尼绕组加阻尼绕组以后的等效阻抗阻尼绕组对电阻的增加和对电抗的小小作用6-3 阻尼绕组阻尼绕组的分类凸极转子阻尼绕组单阻尼回路双阻尼回路隐极转子阻尼绕组转子上相互正交的绕组三相对称绕组6-3 阻尼绕组 阻尼绕组的漏电抗隐极转子凸极转子双阻尼回路单阻尼回路 阻尼绕组的电阻单阻尼回路凸极转子双阻尼回路隐极转子 随着电机

11、尺寸的增大，电阻分量下降，漏电抗分量增大凸极转子，大尺寸时选双阻尼回路，小尺寸选单阻尼回路；频率较高，尺寸较大时，采用隐极转子阻尼回路6-4 多台自整角的并联使用 并联接受机台数的限制比整步转矩的降低指示误差的增大，精度降低自整角发送机的温升增高整步绕组之间引起环流6-4 多台自整角的并联使用一、比整步转矩的降低一相绕组的等效电流整步绕组中电势和电流的相位角6-4 多台自整角的并联使用一、比整步转矩的降低的比整步转矩（N.m/。）各台6-4 多台自整角的并联使用一、比整步转矩的降低发送机和型号相同时，的比整步转矩6-4 多台自整角的并联使用一、比整步转矩的降低型号相同，发送机的比整步转矩比整步

12、转矩之比6-4 多台自整角的并联使用一、比整步转矩的降低发送机和型号不同的时候型号不同时，的比整步转矩6-4 多台自整角的并联使用一、比整步转矩的降低 并联工作，每台的比整步转矩随着接收机的台数的增多而减小，每台的比整步转矩减小到成对工作时的2/(n+1)倍 发送机的比整步转矩增大到比整步转矩的n 倍，的比整步转矩然和同型号成对工作时的一样。6-4 多台自整角的并联使用二、精度降低 并联工作的具有相同的型号和精度等级，轴上的负载一样。否则，导致精度较高或轴上负载较小的产生较大的误差。6-4 多台自整角的并联使用三、发送机的温升增高 存在失调角的时候，发送机的整步绕组和励磁绕组中的电流明显增大。

13、接收机的台数越多，影响越大。6-4 多台自整角的并联使用四、整步绕组中的环流 整步绕组的感应电势不等引起环流 环流使整步绕组的感应电势大小和相位发生变化 是绕组发热，温升增高。6-4 控制式的结构和运行性能 结构发送机自整角变压器 运行性能电势、电流磁势输出电压 主要技术指标6-4 控制式的结构和运行性能一、结构 发送机凸极式，隐极式补偿绕组励磁绕组匝数多，磁密较低混合系统中，不宜选控制式发送机6-4 控制式的结构和运行性能一、结构 控制式自整角变压器隐极式转子降低发送机励磁电流避免磁通波形畸变无磁阻转矩输出接高阻抗负载整步绕组具有较高的空载输入阻抗E 4.44 fNKw m6-4 控制式的结

14、构和运行性能二、运行性能整步绕组回路的电势和电流整步绕组中的最大感应电势E 4.44 fNKw m6-4 控制式的结构和运行性能二、运行性能电势电流整步绕组中的电势 E cos 1E1aE E cos 2 1b13E E cos 2 1c13整步绕组中的电流E1aEcos I cos Ia11Z ZZ ZataataE1bcos 2 I cos 2 EIbZ ZZ Z1133btbbtbE1ccos 2 I cos 2 EIc11Z ZZ Z33ctcctc6-4 控制式的结构和运行性能二、运行性能磁势整步绕组基波磁势的幅值4444442INKcos Fcos F2I NK2aaww1m12I

15、NKcos 2 Fcos 2 F2I NK2bbww1m1332INKcos 2 Fcos 2 F2I NK2ccww1m1336-4 控制式的结构和运行性能二、运行性能磁势磁势的交直轴分量cos 2 2c233cos 2 cos 2 m12cos 3333 3 Fcos 3 Fm12m22sin 2 2c233cos 2 sin 2 m12sin 3333 3 Fsin 3 Fm12m226-4 控制式的结构和运行性能二、运行性能磁势磁势空间相量图磁势2 2sin m 2 2 3 Fm2磁势和直轴的夹角F2qsin cos arctan arctanF2q6-4 控制式的结构和运行性能二、运

16、行性能磁势 整步绕组的磁势大小和失调角无关，等于没想最大磁势幅值的1.5倍 整步绕组的磁势的空间位置总是与发送机转子的空间位置相对应6-4 控制式的结构和运行性能二、运行性能输出电压变压器整步绕组产生的脉振磁场磁通量 F 3 F cos 2d2dm2 3 F sin 2m2输出电压3 F cos U E 4.44 fN K 4.44 fNK222w2dqwm2 U 2m cos 6-4 控制式的结构和运行性能二、运行性能输出电压转子转动90度电角度后的输出电压U Ucos Usin 222m2m比电压U U 2m sin1 0.01745U。2m6-4 控制式的结构和运行性能三、主要技术指标

17、电气误差 零位电压基波分量电路和磁路的不对称，铁心材料，椭圆，不同心谐波分量磁路非线性，铁心材料不均匀 比电压 输出相位移输出电压基波分量和励磁电压的基波分量相位差6-5 差动的结构和运行原理 结构 运行原理自整角发送机-差动-自整角发送机自整角发送机-力矩式差动发送机-自整角控制式发送机-控制式差动发送机-自整角变压器6-5 差动的结构和运行原理一、结构 隐极结构，2极3相绕组，控制式选用较低的磁通密度的绕组数据相同，力矩式的要求阻尼性能，通常在轴上装设机械组尼器6-5 差动的结构和运行原理二、运行原理自整角发送机差动接收机自整角发送机-6-5 差动的结构和运行原理二、运行原理自整角发送机力矩式差动发送机自整角接收机-6-5 差动的结构和运行原理二、运行原理控制式发送机控制式差动发送机自整角变压器-回顾与比较力矩式控制式 异步测速发电机第3章整步绕组中的电势和电流E 4.44 fNKw m E cos 1E1aE E cos 2 1b13E E cos 2 1c13 E cos 2E21aE E cos 2 2b2