自整角機的工作原理

1 控制式自整角機的工作原理
控制式自整角機的工作原理可以由左圖來(lái)說(shuō)明。圖中由結構、參數均相同的兩臺自整角機構成自整角機組。一臺用來(lái)發(fā)送轉角信號，它的勵磁繞組接到單相交流電源上，稱(chēng)為自整角發(fā)送機，用ZKF表示。另一臺用來(lái)接收轉角信號并將轉角信號轉換成勵磁繞組中的感應電動(dòng)勢輸出，稱(chēng)之為自整角接收機，用ZKJ表示。兩臺自整角機定子中的整步繞組均接成星形，三對相序相同的相繞組分別接成回路。

圖7-31 控制式自整角機工作原理圖

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

設發(fā)送機整步繞組中的A相繞組軸線(xiàn)與其對應的勵磁繞組軸線(xiàn)的夾角為θJ，接收機整步繞組中的A相繞組軸線(xiàn)與其對應的勵磁繞組軸線(xiàn)的夾角為θF ，如圖上圖所示。發(fā)送機整步繞組中各相繞組的感應電動(dòng)勢有效值為

可以證明：接收機勵磁繞組的合成電動(dòng)勢，即輸出電動(dòng)勢E0為

式中E0m ——最大輸出電動(dòng)勢有效值
從上式看出，失調角=0 時(shí)，接收機的輸出電動(dòng)勢為最大而不是零，且與失調角有余弦關(guān)系的輸出電動(dòng)勢不能反映發(fā)送機轉子的偏轉方向，故很不實(shí)用。實(shí)際的控制式自整角機是將接收機轉子繞組軸線(xiàn)與發(fā)送機轉子繞組軸線(xiàn)垂直時(shí)的位置作為計算的起始位置。此時(shí)，輸出電動(dòng)勢表示為

由于接收機轉子不能轉動(dòng)，即是恒定的。 ?J控制式自整角機的輸出電動(dòng)勢的大小反映了發(fā)送機轉子的偏轉角度，輸出電動(dòng)勢的極性反映了發(fā)送機轉子的偏轉方向，從而實(shí)現了將轉角轉換成電信號。

2 力矩式自整角機的工作原理
力矩式自整角機的工作原理可以由左圖來(lái)說(shuō)明。圖中由結構、參數均相同的兩臺自整角機構成自整角機組，一臺用來(lái)發(fā)送轉角信號，稱(chēng)自整角發(fā)送機，用ZLF表示；另一臺用來(lái)接收轉角信號，稱(chēng)為自整角接收機，用ZLJ表示。兩臺自整角機中的整步繞組均接成星形，三對相序相同的相繞組分別連接成回路。兩臺自整角機轉子中的勵磁繞組接在同一個(gè)單相交流電源上。

圖7-35 力矩式自整角機接線(xiàn)圖及磁動(dòng)勢圖

在勵磁繞組中通入單相交流電流時(shí)，兩臺自整角機的氣隙中都將生成脈振磁場(chǎng)，其大小隨時(shí)間按余弦規律變化。脈振磁場(chǎng)使整步繞組的各相繞組生成時(shí)間上同相位的感應電動(dòng)勢，電動(dòng)勢的大小取決于整步繞組中各相繞組的軸線(xiàn)與勵磁繞組軸線(xiàn)之間的相對位置。當整步繞組中的某一相繞組軸線(xiàn)與其對應的勵磁繞組軸線(xiàn)重合時(shí)，該相繞組中的感應電動(dòng)勢為最大，用Em表示電動(dòng)勢的最大值。
設發(fā)送機整步繞組中的A相繞組軸線(xiàn)與其對應的勵磁繞組軸線(xiàn)的夾角為F ，接收機整步繞組中的A相繞組軸線(xiàn)與其對應的勵磁繞組軸線(xiàn)的夾角為j ，如圖上圖所示。則整步繞組中各相繞組的感應電動(dòng)勢有效值如下。

當J≠F ，即失調角≠0時(shí)，整步繞組中各相回路的合成電動(dòng)勢不為零，使各相回路中產(chǎn)生均衡電流。設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)生電磁轉矩，電磁轉矩作用于整步繞組而試圖使定子旋轉。只要發(fā)送機轉子轉過(guò)一個(gè)角度，接收機的轉子就會(huì )在接收機本身生成的電磁轉矩作用下轉過(guò)一個(gè)相同的角度，?J=?F , 從而實(shí)現了轉角遠距離再現。

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