第八章 控制电机与特种电机.ppt

第一节 控制电机概述 第一节 控制电机概述 第二节 伺服电动机 一、直流伺服电动机 一、直流伺服电动机 一、直流伺服电动机 二、交流伺服电动机 二、交流伺服电动机 第三节 测速发电机 一、 直流测速发电机 1.直流测速发电机的结构和工作原理 8.6 旋转变压器 旋转变压器是一种结构和制造工艺都十分精细的控制电机，其精度很高。旋转变压器主要有正余弦旋转变压器和线性旋转变压器两种。正余弦旋转变压器主要用于要求坐标变换、三角运算的场合，线性旋转变压器主要用于要求将转角转换成电信号的场合。 1．基本结构 旋转变压器实质是二次绕组（转子绕组）可以旋转的特殊变压器。当一次绕组（定子绕组）接单相交流电源励磁，转子转过不同的角度时，定、转子绕组之间的磁耦合关系随之改变，使旋转变压器的输出电压与转子的转角具有某种函数关系。 旋转变压器分为定子和转子两大部分，一般制成两极电机。定、转子铁心采用高导磁率的软磁材料或硅钢片叠成。定、转子铁心的槽中均嵌有在空间位置上互差90°电角度、参数完全相同的两套绕组。定子上的两套绕组表示为 2．正余弦旋转变压器的工作原理 正余弦旋转变压器的转子输出电压与转子转角? 呈正弦或余弦关系，它可用于坐标变换、三角运算、单相移相器、角度数字转换、角度数据传输等场合。正余弦旋转变压器的工作原理如图8.14所示。 在定子绕组D1D2施以交流励磁电压 ，则建立磁通势F而产生脉振磁场，当转子在原来的基准电气零位逆时针转过? 角度时，则图8.14中的转子绕组Z1Z2、Z3Z4中所产生的电压分别为 （8-13） 由上式，称转子的Z1Z2绕组为余弦绕组、称Z3Z4绕组为正弦绕组。 为了使正余弦旋转变压器负载时的输出电压不畸变，仍是转角的正余弦函数，则希望转子正余弦绕组的负载阻抗相等；希望定子上的D3D4绕组自行短接，以补偿由于负载电流引起的与F垂直的会引起输出电压畸变的磁通势，因此D3D4绕组也称补偿绕组。 3．线性旋转变压器的工作原理 线性旋转变压器使转子的输出电压与转子转角? 呈线性关系，即 函数曲线为一直线，故它只能在一定转角范围内用做机械角与电信号的线性变换。若用正余弦旋转变压器的正弦输出绕组做输 出 ，则只能在? 很小的范围内，使 时，才有 的关系。为了扩大线性的角度范围，将图9.14接成如图9.15所示，即把正余弦旋转变压器的定子绕组D1D2与转子绕组Z1Z2串联，成为一次侧（励磁方）。当施以交流电压 后，经推导，转子绕组Z3Z4所产生电压 与转子转角? 有如下关系 （8-14） 当ku取在0.56～0.6之间时，则转子转角? 在±60°范围内与输出电压 呈良好的线性关系。 旋转变压器的应用 图8.16为用一对旋转变压器测量差角的原理图。图中与发送机轴耦合的旋转变压器称为旋变发送机。与接收机轴耦合的旋转变压器称为旋变接收机或旋变变压器。前已述及，旋转变压器中定、转子绕组都是两相对称绕组。当用一对旋转变压器测量差角时，为了减小由于电刷接触不良而造成的不可靠性，常把定、转子绕组互换使用，即旋变发送机转子绕组Z1Z2加交流励磁电压Us1，绕组Z3Z4短路，发送机和接收机的定子绕组相对应连接。接收机的转子绕组Z3Z4做输出绕组，输出一个与两转轴的差角? =? 1-? 2成正弦函数的电动势，当差角较小且用弧度表示时，该电动势近似正比于差角。可见一对旋转变压器可用来测量差角。 旋转变压器与自整角机的比较 用一对旋转变压器测量差角的工作原理和用一对控制式自整角机测量差角的工作原理是一样的。因为这两种电机的气隙磁场都是脉振磁场，虽然定子绕组的相数不同（自整角机的定子绕组为三相，而旋转变压器为两相），但都属于对称绕组，所以两者内部的电磁关系是相同的。但旋转变压器的精度比自整角机要高很多。 二、小步距角三相磁阻式步进电动机 1.结构和步进原理 结构 每一极距对应的转子齿数不是整数。定、转子齿相对位置应依次错开1/m（m为相数）齿距t，这样才能在连续改变通电的状态下获得不断的步进运动。 为满足生产中小位移量的要求，须减小步距角，实际中定子磁极和转子都加工成多齿结构,如图Zr=40。 注意： 三相磁阻式步进电动机