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說明。圖中由結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同的兩臺自整角機(jī)構(gòu)成自整角機(jī)組。一臺用來發(fā)送轉(zhuǎn)角信號，它的勵磁繞組接到單相交流電源上，稱為自整角發(fā)送機(jī)，用ZKF表示。另一臺用來接收轉(zhuǎn)角信號并將轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換成勵磁繞組中的感應(yīng)電動勢輸出，稱之為自整角接收機(jī)，用ZKJ表示。兩臺自整角機(jī)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(jī)工作原理圖

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

設(shè)發(fā)送機(jī)整步繞組中的A相繞組軸線與其對應(yīng)的勵磁繞組軸線的夾角為θJ，接收機(jī)整步繞組中的A相繞組軸線與其對應(yīng)的勵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)電動勢有效值為

可以證明：接收機(jī)勵磁繞組的合成電動勢，即輸出電動勢E0為

式中E0m ——最大輸出電動勢有效值
從上式看出，失調(diào)角=0 時(shí)，接收機(jī)的輸出電動勢為最大而不是零，且與失調(diào)角有余弦關(guān)系的輸出電動勢不能反映發(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)，輸出電動勢表示為

由于接收機(jī)轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動，即是恒定的。 ?J控制式自整角機(jī)的輸出電動勢的大小反映了發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角度，輸出電動勢的極性反映了發(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。

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說明。圖中由結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同的兩臺自整角機(jī)構(gòu)成自整角機(jī)組，一臺用來發(fā)送轉(zhuǎn)角信號，稱自整角發(fā)送機(jī)，用ZLF表示；另一臺用來接收轉(zhuǎn)角信號，稱為自整角接收機(jī)，用ZLJ表示。兩臺自整角機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)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(jī)接線圖及磁動勢圖

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

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勢不為零，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)過一個(gè)角度，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子就會在接收機(jī)本身生成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)過一個(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，均衡電流未下降到零時(shí)接收機(jī)轉(zhuǎn)子就停轉(zhuǎn)了，說明接收機(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。