自整角機的工作原理

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說明。圖中由結構、參數均相同的兩臺自整角機構成自整角機組。一臺用來發送轉角信號，它的勵磁繞組接到單相交流電源上，稱為自整角發送機，用ZKF表示。另一臺用來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勢輸出，稱之為自整角接收機，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

在自整角發送機的勵磁繞組中通入單相交流電流時，兩臺自整角機的氣隙中都將產生脈振磁場，其大小隨時間按余弦規律變化。脈振磁場使自整角發送機整步繞組的各相繞組生成時間上同相位的感應電動勢，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。當整步繞組中的某一相繞組軸線與勵磁繞組軸線重合時，該相繞組中的感應電動勢為最大值，用EFm表示電動勢的最大值。
            
設發送機整步繞組中的A相繞組軸線與其對應的勵磁繞組軸線的夾角為θJ，接收機整步繞組中的A相繞組軸線與其對應的勵磁繞組軸線的夾角為θF ，如圖上圖所示。發送機整步繞組中各相繞組的感應電動勢有效值為

可以證明：接收機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，失調角=0 時，接收機的輸出電動勢為最大而不是零，且與失調角有余弦關系的輸出電動勢不能反映發送機轉子的偏轉方向，故很不實用。實際的控制式自整角機是將接收機轉子繞組軸線與發送機轉子繞組軸線垂直時的位置作為計算的起始位置。此時，輸出電動勢表示為

由于接收機轉子不能轉動，即是恒定的。 J控制式自整角機的輸出電動勢的大小反映了發送機轉子的偏轉角度，輸出電動勢的極性反映了發送機轉子的偏轉方向，從而實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說明。圖中由結構、參數均相同的兩臺自整角機構成自整角機組，一臺用來發送轉角信號，稱自整角發送機，用ZLF表示；另一臺用來接收轉角信號，稱為自整角接收機，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單相交流電源上。

圖7-35 力矩式自整角機接線圖及磁動勢圖

在勵磁繞組中通入單相交流電流時，兩臺自整角機的氣隙中都將生成脈振磁場，其大小隨時間按余弦規律變化。脈振磁場使整步繞組的各相繞組生成時間上同相位的感應電動勢，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。當整步繞組中的某一相繞組軸線與其對應的勵磁繞組軸線重合時，該相繞組中的感應電動勢為最大，用Em表示電動勢的最大值。
設發送機整步繞組中的A相繞組軸線與其對應的勵磁繞組軸線的夾角為F ，接收機整步繞組中的A相繞組軸線與其對應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電動勢有效值如下。

當J≠F ，即失調角≠0時，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，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。只要發送機轉子轉過一個角度，接收機的轉子就會在接收機本身生成的電磁轉矩作用下轉過一個相同的角度，J=F , 從而實現了轉角遠距離再現。
     
實際上，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，接收機的轉子就停轉了，也就是說，均衡電流未下降到零時接收機轉子就停轉了，說明接收機轉子的偏轉角與發送機轉子的偏轉角還有一定的偏差，即仍存在失調角，此時的失調角稱為靜態誤差角。靜態誤差角越小，力矩式自整角機的精度越高。