控制式自整角机
控制电机——旋转变压器和自整角机
可以求得反三角函数。
§10-2 自整角机
自整角机的类型和结构
测量元件 交流元件
2-放大器
1-交流伺服电机 3-减速器
4-自整角接收机 5-刻度盘 6-自整角发送机
则交轴合成磁通必然在正、余弦绕组中产生感应电动势。显然这 个感应电动势的出现将破坏输出电压与转角成正、余弦函数的关 系，造成输出特性的畸变。
(三)原边补偿
为了使旋转变压器输出电压与转角有严格 的正、余弦关系，必须设法消除引起畸变的负 载磁通的交轴分量，消除的方法可采取原边补 偿。
原边补偿是指旋转变压器在上述的负载工 作情况下，再将交轴绕组短接，如图10-4所示。
设余弦输出绕组轴线与直轴的夹角为q，为了求两输出电压，可将励 磁磁通F 沿正、余弦两绕组轴线分解为两个分量F cosq和F sinq 。
一个分量Fcosq 将在余弦绕组中感应变压器电动势，其有效值Ec为
Ec 4.44 fN 2Fm cosq Ecm cosq
(10-1)
式中，N2——转子每相绕组的有效匝数；
旋转变压器原理结构如图10-1所示，图10-2为示意图。其定子、转子铁心 由电工钢片或高导磁铁镍合金钢片叠压而成。而定子、转子铁心槽内分别嵌 有两相对称分布绕组。两相绕组在空间互差900电角度，结构参数完全一样。
定子两相绕组分别为主绕组(或称励磁绕组)S1S3和辅助绕组(又称交轴绕组 S2S4。转子两相绕组中R2R4称为正弦输出绕组，R1R3称为余弦输出绕组。
当励磁绕组接通电源后，便在电
机中产生直轴脉动磁通F，它将在转
子两输出绕组中感应变压器电动势Es 和Ec。因为两绕组分别接有负载，所 以两电路中分别流有Is和Ic并在气隙中
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)。
名词解释1控制
名词解释1、步距角：每通一个脉冲转子转过角度。
三相单三拍30；三相双三拍30；三相六拍15。
1、比电压：控制式自整角机在其协调位置失调角变化1°时输出电压的增量叫做比电压。
其数值越大越好，比电压越大，系统的灵敏度就越高。
2、比整步转矩：力矩式自整角机的失调角为1°时的静态比整步转矩称为比整步转矩。
其数值越大越好，比整步转矩越大，系统的灵敏度就越高。
3、圆形磁场：磁场幅值不变，幅值走过的轨迹是一个圆。
4、脉振磁场:磁场轴线方向不变，幅值成正弦规律变化。
5、有效信号系数：将控制电压用其相对值来表示，同时考虑到控制电压是表征对伺服电动机所施加的控制电信号，所以称这个相对值为有效信号系数。
αe=Ukm/Uk7、矩角特性：步进电机产生的静态转矩T随失调角θe的变化规律，T=f（θe）。
8、线性误差：校准曲线与规定直线之间的最大偏差。
δx=ΔUmax/U2ltmax*100%。
ΔUmax为实际输出电压与线性输出电压的最大差值，U2ltmax为对应于最大转速Nmax的线性输出电压。
1.控制式自整角机工作原理：(转子励磁电压转子励磁电流转子脉振磁场定子感应电势定子感应电流定子电流磁场)发送机(定子电流定子磁场转子感应电势)接收机。
2.力矩式自整角机工作原理：(转子励磁电压转子励磁电流转子脉振磁场定子感应电势定子感应电流定子电流磁场)发送机(定子电流定子磁场转子电流在磁场中受力角度随动)接收机。
第二章旋转系统运动学基础1. 单轴拖动系统的组成：电机、联轴器、生产机械。
2. 旋转系统的运动方程式：Tm-TL=Jdw/dt=GD2/375 *dn/dt。
3. 旋转系统的两种状态：稳态（Tm=Tl）；动态（Tm≠Tl）。
电磁转矩等于负载转矩。
4. 以转速的方向为参考来确定转矩方向的正负。
Tm：与的正方向一致时为正；Tl ：与的正方向相反时为正。
5. 生产机械的负载特性：负载转矩和转速之间的函数关系n=f（Tl）。
自整角机工作原理
自整角机工作原理
自整角机是一种常见的数控机床，它的工作原理是通过数控系统控制机床的运动，实现对工件进行加工。
自整角机主要用于对金属板材进行切割、折弯、成型等加工，广泛应用于航空、汽车、电子、建筑等领域。
自整角机的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 设计加工程序：首先，操作人员需要根据工件的要求，设计出相应的加工程序。
这个过程通常是通过计算机辅助设计软件完成的，可以实现对工件的三维建模、切割路径规划等操作。
2. 加载工件：将待加工的金属板材放置在机床工作台上，并通过夹具固定住。
这个过程需要注意工件的位置和方向，以确保加工的精度和质量。
3. 调整机床参数：根据加工程序的要求，操作人员需要对机床的参数进行调整。
这些参数包括切割速度、切割深度、刀具半径等，可以通过数控系统进行设置。
4. 开始加工：当机床参数设置完成后，操作人员可以启动机床，开始加工。
在加工过程中，数控系统会根据加工程序的要求，控制机床的运动轨迹和刀具的位置，实现对工件的切割、折弯、成型等操作。
5. 完成加工：当加工完成后，机床会自动停止运动。
操作人员可以将加工好的工件取下，并进行检查和质量控制。
总的来说，自整角机的工作原理是通过数控系统控制机床的运动，实现对金属板材进行加工。
这种机床具有加工精度高、生产效率高、操作简单等优点，是现代制造业中不可或缺的设备之一。
自整角机工作原理
自整角机工作原理自整角机是一种常见的工业机械设备，它的工作原理是通过机械结构以及电子控制系统的配合，实现对金属材料进行整形加工的过程。
本文将从机械结构和电子控制系统两个方面来详细介绍自整角机的工作原理。
一、机械结构自整角机的机械结构主要包括机架、辊子、定位装置和压力系统等部分。
机架是整个设备的基础，承载着整个设备的工作负荷。
辊子是自整角机的关键部件，用于将金属材料进行整形加工。
定位装置的作用是确保金属材料的精确定位，以保证加工的准确性。
压力系统则用于提供加工所需的压力，保证整个加工过程的顺利进行。
自整角机的工作过程中，金属材料首先通过定位装置进行精确定位，然后被辊子夹紧。
接下来，压力系统提供所需的压力，使辊子对金属材料施加一定的力，使其发生塑性变形。
辊子的旋转运动将金属材料逐渐弯曲成所需的角度。
整个加工过程中，机架保持稳定，以确保加工的精度和质量。
二、电子控制系统自整角机的电子控制系统主要包括PLC控制器、传感器和执行器等部分。
PLC控制器是整个系统的大脑，通过程序控制各个执行器的动作，实现对整个加工过程的控制。
传感器用于实时检测加工过程中的各种参数，如金属材料的位置、角度、压力等，将这些信息传输给PLC控制器。
执行器则根据PLC控制器的指令，控制机械结构的运动，实现加工过程的自动化。
自整角机的工作过程中，PLC控制器根据预设的程序，通过传感器实时获取金属材料的位置和角度等信息。
根据这些信息，PLC控制器计算出所需的辊子的运动轨迹和压力大小，并通过执行器控制辊子的运动和压力的施加，实现对金属材料的整形加工。
整个过程中，PLC控制器可以根据需要进行参数的调整，以适应不同的加工要求。
自整角机的工作原理是通过机械结构和电子控制系统的配合，实现对金属材料进行整形加工的过程。
机械结构通过辊子、定位装置和压力系统等部分，实现金属材料的夹紧、塑性变形和加工角度的控制。
电子控制系统通过PLC控制器、传感器和执行器等部分，实现对加工过程的自动化控制。
自整角机结构及原理
第二节
力矩式自整角机
力矩式自整角机结构
力矩式自整角发送机和接收机大都采用两极的凸极机 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。选用两极电机是为了保证在 整个圆周范围内只有唯一的转子对应位置，从而达到 准确指示。选用凸极式结构是为了能获得较好的参数 配合关系，以提高运行性能。
送机：主要与力矩式差动发送机、力矩式接收机一起工作，将
转子转角的变化转变为电信号输出。目前，我国生产的力矩式自整角发 送机其型号为ZLF。 ✓ 力矩式接收机：主要与力矩式发送机、力矩式差动发送机一起工作。其 作用是，接收了力矩式发送机或力矩式差动发送机的电信号后，使其转 子自动地转到对应于发送机转子的位置，或使转于转动的角度对应子发 送机转子和差动发送机转于转角变化的和或差)。目前，我国生产的力矩 式自整角接收机其型号为ZLJ。 ✓ 力矩式差动发送机：串接于力矩式发送机与接收机之间，将发送机的转 子转角及其自身的转子转角之和(或差)变换成电信号，传输给接收机。目 前，我国生产的力矩式差动自整角发送机其型号为ZCF ✓ 力矩式差动接收机：串接于两台力矩式发送机之间，接收它们输出的电 信号，使其转子转角为两台发送机转子转角之和(或差)。日前，我国生产 的力矩式差动自整角接收机其型号为ZCJ。
采用控制式自整角机和伺服机构组成的随动系统中，其驱动负载能力取决于系统 中的伺服电动机的容量，故能带动较大的负载。又控制式自整角机组成的闭环系 统，精度较高。
控制式自整角机分类
控制式自整角机按其用途可分为三种： 控制式发送机：主要用来与控制式自整角变压器或控制式差动发送机一
起工作。其作用是将转子转角的变化转变为电信号输出。目前，我国生 产的控制式自镑角发送机其型号为ZKF。 控制式自整角变压器：主要用来与控制式发送机及控制式差动发送机一 起工作。其作用是接收从控制式发送机或控制式差动发送机发送来的电 信号，使之变成与失调角呈正弦函数关系的输出电压。目前。我国生产 的控制式自锭角变压器其型号为ZKB。 控制式差动发送机：串接于控制式发送机与控制式自整角变压器之间， 将发送机转子转角及其自身转子转角的和(或差)变换成电信号送人自整角 变压器。目前，我国生产的控制式差动自整角发送机其型号为ZKC。
控制电机第六章 自整角机_OK
bp1为基波每相磁密瞬时值；Bm1为基波每相电流达最大值时产生的磁密幅值； X为沿周长方向的空间弧度值。
15
2.定子绕组的感应电流
发送机上的转子励磁绕组通入电流后，产生脉振磁通， 匝链到定子各相绕组产生感应电势。 转子处于某一位置，定子三相绕组的感应电势在时间的相位彼 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。
4
➢力矩式自整角机有时会用到差动自整角机
差动式发送机（ZCF，TDX），差动式接收机（ZCJ，TDR） 差动发送机接于“ZLF”和“ZLJ”之间，将“ZLF”转角 和自身的转角的和（或差）转变为电信号，输至“ZLJ”； 差动接收机串接于两个“ZLF”之间，接收电信号，将自 身的转角为两发送机转角的和（或差）。
转子转过任意角 1时，磁密在
D1D4轴线的分量分别：
Bf cos1 匝链D1D4绕组 Bf sin1 不匝链D1D4绕组
设 m为一个极的磁通
量，D1相绕组所匝链的 励磁磁通幅值为：
1 m cos1 16
三相定子绕组 所匝链励磁磁 通的幅值为：
1 m cos1 2 m cos(1 1200) 3 m cos(1 2400)
[注意] ：三相整步绕组中的电流是单向电流。
32
两机处于协调位置
发送机偏转造成失调
处于协调位置时，两机 的三相整步绕组感应电势 对应相等，整步绕组中没 有电流流过，气隙只有励 磁磁场，转子都不受力。
失调后整步绕组有电流， 磁场变化，转子受力。
失调时两机的受力情况
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5差动式自整角机
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if I fm sint
某一瞬间磁场的轴线即为励磁绕组的轴线，而实际励磁绕组 中电流if随时间作正弦（或余弦）变化，因此磁通密度也随 之变正变负，变大变小。
自整角机的基本概念、分类与工作原理
自整角机是用于无机械连接的转角位置传递系统，或传递与转角位置相应的电信号系统的交流微电机。
其输出电信号是转子转角位置的函数，或转子转角位置是输入电信号的函数。
根据在转交位置传递系统中的应用，按结构、原理的特点可将自整角机分为控制式、立矩式、霍尔式、多机式、固态式、无接触式和四线式等，而前两种是最常用的运行方式。
按照使用要求可分为控制式和力矩式自整角机两大类。
控制式自整角机又分为控制式自整角发送机（ZKF）、控制式差动自整角发送机（ZKC)、控制式自整角变压器（ZKB)；力矩式自整角机又分为力矩式自整角发送机（ZLF)、力矩式差动自整角发送机（ZCF）、力矩式自整角接收机（ZLJ）和力矩式差动自整角接收机（ZCJ）。
各类自整角机结构基本相同，分别有电刷、集电环、定子绕组、定子铁心、转子铁心、机壳、转子绕组和轴承组成。
自整角机的工作原理如下：（1）自整角发送机和接收机的定子（S1~S3）与三相交流电机相似，有三个星形连接的整步绕组；转子（R1~R2）一般为凸极上面置放单相激磁绕组，极靴上的槽孔安放阻尼绕组的短路条。
当阻尼绕组不足以消除震荡时，接收机需要采用机械阻尼器。
（2）自整角变压器的三相绕组通常安放在定子（S1~S3）上，而转子（R1~R2）一般为隐极铁心，上面仅放置一个单线输出绕组。
（3）力矩式差动自整角发送机、力矩式差动自整角接收机、控制式差动自整角发送机的定子（S1~S3）和转子（R1~R3）上都安放三相绕组，一般定子为原端，转子为副端。
控制式自整角机输出电信号，通过系统中的放大器和伺服电动机等来带动负载，在精度较高的信号传输系统中作检测元件。
力矩式自整角机用来带动指针、刻度盘等轻负载，在精度较低的力矩传输系统中作指示器。
无论自整角机作力矩式运行或者是控制式运行，在自动控制系统中通常必须是两个或者两个以上组合起来才能使用。
若成对使用的自整角机按力矩式运行时，其中有一个是力矩式发送机，另一个则是力矩式接收机；而成双使用的自整角机按控制式运行时，其中必然有一个是控制式发送机，另一个则是控制式变压器。
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控制式自整角机
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和零位电压U0
四、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）
（1）按图7-8接线。
发送机加额定电压，旋转发送机刻度盘至0o位置并固紧。
（2）用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，接在L1′、L2′两端的数字电压表就有相应读数，找到输出电压为最小值的位置，即为起始零点。
（3）然后，用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，在指针每转过10 o时测量一次自整角变压器的输出电压U2。
测取各点U2及θ值并记录于表7-16中。
2、测定比电压Uθ
比电压是指自整角变压器在失调角为1o时的输出电压，单位为v/deg。
在刚才测定控制式自整角变压器输出电压与失调角关系的实验时，用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，使指针转过起始零点5 o，在这位置记录自整角变压器的输出电压U2值，计算失调角为1 o时的输出电压。
图7-8 控制式自整角机实验接线图
3、测定零位电压U 0
1）按图7-9接线。
调压器输出电压为最小位置，绕组T 2′、T 3′两端点短接。
2）合上交流电源，缓慢调节调压器使输出电压为49V ，并保持不变。
3）用手缓慢旋转指针圆盘，找出控制式自整角机输出电压为最小的位置，即为基准电气零位。
指针转过180 o ，仍找出零位电压位置。
4）同样方法，改接绕组（使T 1′、T 3′短接，T 1′、T 2′短接），找出零位电压位置，测量六个位置的零位电压值并记录于表7-17中。
图7-9 测定控制式自整角机零位电压接线图
V
L '2L '
1
五、实验报告
1、作自整角变压器的输出电压与失调角的关系曲线U2=f（θ）。