自整角機(jī)的工作原理

1 控制式自整角機(jī)的工作原理
控制式自整角機(jī)的工作原理可以由左圖來(lái)說(shuō)明。圖中由結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同的兩臺(tái)自整角機(jī)構(gòu)成自整角機(jī)組。一臺(tái)用來(lái)發(fā)送轉(zhuǎn)角信號(hào)，它的勵(lì)磁繞組接到單相交流電源上，稱(chēng)為自整角發(fā)送機(jī)，用ZKF表示。另一臺(tái)用來(lái)接收轉(zhuǎn)角信號(hào)并將轉(zhuǎn)角信號(hào)轉(zhuǎn)換成勵(lì)磁繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出，稱(chēng)之為自整角接收機(jī)，用ZKJ表示。兩臺(tái)自整角機(jī)定子中的整步繞組均接成星形，三對(duì)相序相同的相繞組分別接成回路。

圖7-31 控制式自整角機(jī)工作原理圖

在自整角發(fā)送機(jī)的勵(lì)磁繞組中通入單相交流電流時(shí)，兩臺(tái)自整角機(jī)的氣隙中都將產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)，其大小隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化。脈振磁場(chǎng)使自整角發(fā)送機(jī)整步繞組的各相繞組生成時(shí)間上同相位的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的大小取決于整步繞組中各相繞組的軸線與勵(lì)磁繞組軸線之間的相對(duì)位置。當(dāng)整步繞組中的某一相繞組軸線與勵(lì)磁繞組軸線重合時(shí)，該相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為最大值，用EFm表示電動(dòng)勢(shì)的最大值。

設(shè)發(fā)送機(jī)整步繞組中的A相繞組軸線與其對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁繞組軸線的夾角為θJ，接收機(jī)整步繞組中的A相繞組軸線與其對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁繞組軸線的夾角為θF ，如圖上圖所示。發(fā)送機(jī)整步繞組中各相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為

可以證明：接收機(jī)勵(lì)磁繞組的合成電動(dòng)勢(shì)，即輸出電動(dòng)勢(shì)E0為

式中E0m ——最大輸出電動(dòng)勢(shì)有效值
從上式看出，失調(diào)角=0 時(shí)，接收機(jī)的輸出電動(dòng)勢(shì)為最大而不是零，且與失調(diào)角有余弦關(guān)系的輸出電動(dòng)勢(shì)不能反映發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)方向，故很不實(shí)用。實(shí)際的控制式自整角機(jī)是將接收機(jī)轉(zhuǎn)子繞組軸線與發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子繞組軸線垂直時(shí)的位置作為計(jì)算的起始位置。此時(shí)，輸出電動(dòng)勢(shì)表示為

由于接收機(jī)轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動(dòng)，即是恒定的。 ?J控制式自整角機(jī)的輸出電動(dòng)勢(shì)的大小反映了發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角度，輸出電動(dòng)勢(shì)的極性反映了發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)方向，從而實(shí)現(xiàn)了將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

2 力矩式自整角機(jī)的工作原理
力矩式自整角機(jī)的工作原理可以由左圖來(lái)說(shuō)明。圖中由結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同的兩臺(tái)自整角機(jī)構(gòu)成自整角機(jī)組，一臺(tái)用來(lái)發(fā)送轉(zhuǎn)角信號(hào)，稱(chēng)自整角發(fā)送機(jī)，用ZLF表示；另一臺(tái)用來(lái)接收轉(zhuǎn)角信號(hào)，稱(chēng)為自整角接收機(jī)，用ZLJ表示。兩臺(tái)自整角機(jī)中的整步繞組均接成星形，三對(duì)相序相同的相繞組分別連接成回路。兩臺(tái)自整角機(jī)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組接在同一個(gè)單相交流電源上。

圖7-35 力矩式自整角機(jī)接線圖及磁動(dòng)勢(shì)圖

在勵(lì)磁繞組中通入單相交流電流時(shí)，兩臺(tái)自整角機(jī)的氣隙中都將生成脈振磁場(chǎng)，其大小隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化。脈振磁場(chǎng)使整步繞組的各相繞組生成時(shí)間上同相位的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的大小取決于整步繞組中各相繞組的軸線與勵(lì)磁繞組軸線之間的相對(duì)位置。當(dāng)整步繞組中的某一相繞組軸線與其對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁繞組軸線重合時(shí)，該相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為最大，用Em表示電動(dòng)勢(shì)的最大值。
設(shè)發(fā)送機(jī)整步繞組中的A相繞組軸線與其對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁繞組軸線的夾角為F ，接收機(jī)整步繞組中的A相繞組軸線與其對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁繞組軸線的夾角為j ，如圖上圖所示。則整步繞組中各相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值如下。

當(dāng)J≠F ，即失調(diào)角≠0時(shí)，整步繞組中各相回路的合成電動(dòng)勢(shì)不為零，使各相回路中產(chǎn)生均衡電流。設(shè)整步繞組中的各相阻抗為Z，則各相回路的均衡電流有效值為

由于?J≠?F時(shí)，整步繞組各相回路中存在均衡電流，帶電的整步繞組在氣隙磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩作用于整步繞組而試圖使定子旋轉(zhuǎn)。只要發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)在接收機(jī)本身生成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)相同的角度，?J=?F , 從而實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)角遠(yuǎn)距離再現(xiàn)。

實(shí)際上，由于存在摩擦轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩隨失調(diào)角減小而減小到等于或小于摩擦轉(zhuǎn)矩時(shí)，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子就停轉(zhuǎn)了，也就是說(shuō)，均衡電流未下降到零時(shí)接收機(jī)轉(zhuǎn)子就停轉(zhuǎn)了，說(shuō)明接收機(jī)轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角與發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角還有一定的偏差，即仍存在失調(diào)角，此時(shí)的失調(diào)角稱(chēng)為靜態(tài)誤差角。靜態(tài)誤差角越小，力矩式自整角機(jī)的精度越高。