微特電機(jī)的選用第六講自整角機(jī)的選用
朱春波 宋立偉（哈爾濱工業(yè)大學(xué)150001）
1概述
自整角機(jī)是一種將轉(zhuǎn)角變換成電壓信號，或?qū)㈦妷盒盘栕儞Q成轉(zhuǎn)角，通過兩個或兩個以上的組合使用，以實現(xiàn)角度的傳輸、變換和接收的元件。
在現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域的各個部門中，自整角機(jī)廣泛應(yīng)用于自動控制等方面。由包括自整角機(jī)在內(nèi)所組成的同步聯(lián)接系統(tǒng)，是以電的聯(lián)系，使遠(yuǎn)距離的兩根或多根機(jī)械轉(zhuǎn)軸能夠精確地保持相同的轉(zhuǎn)角變化，或者同步旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)角度位置的遠(yuǎn)距離傳輸、變換和指示。
2基本工作原理
自整角機(jī)根據(jù)運行方式不同，分為力矩式自整角機(jī)和控制式自整角機(jī)。在力矩式系統(tǒng)中，接收方機(jī)械軸角位置的跟隨轉(zhuǎn)動是由自整角機(jī)自身產(chǎn)生的力矩實現(xiàn)的，見圖1。
發(fā)送方的自整角機(jī)稱作力矩式自整角發(fā)送機(jī)，而接收方的自整角機(jī)稱作力矩式自整角接收機(jī)，發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的原端為單相繞組，由交流電源供電激磁，負(fù)端為三相繞組，端點依次互相聯(lián)接。當(dāng)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)某一角度時，其定子繞組輸出一個相應(yīng)的電壓，使接收機(jī)的轉(zhuǎn)子沿同一方向偏轉(zhuǎn)同一角度。當(dāng)發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子以某一速度旋轉(zhuǎn)時，接收杌的轉(zhuǎn)子也以同一速度跟隨旋轉(zhuǎn)，使兩者的轉(zhuǎn)軸協(xié)調(diào)動作，這種同步聯(lián)接系統(tǒng)通常用來進(jìn)行遠(yuǎn)距離的信號傳輸和指示。如遠(yuǎn)距離指示液面高度、閥門開度、電梯、礦井提升高度等。圖2為指示液面位置的示意圖，浮子隨液面上升或下降，通過繩索帶動自整角發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，自整角接收機(jī)的轉(zhuǎn)子便會帶動指針隨之轉(zhuǎn)動，準(zhǔn)確指出液面高低。
由于這一系統(tǒng)中的自整角機(jī)最后是以所輸出的力矩（即轉(zhuǎn)矩）帶動負(fù)載（圖2中指針）工作的，故稱為力矩式自整角機(jī)。但它的力矩是有限的，只適于接收機(jī)軸上負(fù)載很輕，而且角度傳輸精度要求又不很高的控制系統(tǒng)中。力矩式自整角系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)。
在控制式系統(tǒng)中，接收方的機(jī)械軸角位置的跟隨轉(zhuǎn)動是由接于系統(tǒng)中的伺服電動機(jī)實現(xiàn)的。圖3為這種系統(tǒng)的原理圖。與力矩式自整角機(jī)不同的是自整角接收機(jī)并不直接帶負(fù)載轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子繞組不加交流電壓。當(dāng)發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)時，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組就會產(chǎn)生電動勢，輸出一定大小的電壓。這個電信號輸出給放大器，放大器作為伺服電機(jī)控制相繞組的電源。伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)并帶動接收方自整角機(jī)轉(zhuǎn)軸負(fù)載，直至達(dá)到發(fā)送方同樣的位置。
由于這一系統(tǒng)中的自整角機(jī)最后是以所輸出的電壓控制執(zhí)行電動機(jī)的，故稱為控制式自整角機(jī)，而其中的接收機(jī)是從定子繞組輸入電壓，從轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓，工作在變壓器狀態(tài)，故稱為自整角變壓器。
采用控制式自整角機(jī)和伺服機(jī)構(gòu)組成的隨動系統(tǒng)，其驅(qū)動負(fù)載能力取決于系統(tǒng)的伺服機(jī)容量，故能帶動較大的負(fù)載，并且，控制式自整角機(jī)組成的閉環(huán)系統(tǒng)精度高。
3 主要技術(shù)數(shù)據(jù)
3.1力矩式自整角機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)
3.1.1 比整步力矩
它是指失調(diào)角為1。時發(fā)送機(jī)和接收機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩，比整涉轉(zhuǎn)矩是自整角接收機(jī)一項重要的性能指標(biāo)，它直接影響力矩式自整角系統(tǒng)的靈敏度，一般產(chǎn)品數(shù)據(jù)中均列出它的數(shù)值。
3.1.2零位誤差
在力矩式自整角發(fā)送機(jī)中，當(dāng)轉(zhuǎn)子勵磁后，發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子從基準(zhǔn)電氣零位開始，每轉(zhuǎn)過60度，總會有兩根輸出線之間的空載電壓等于零，此位置稱為理論電氣零位。由于設(shè)計與工藝上的不盡完善，實際電氣零位與理論電氣零位存在著差異，兩者之差稱為力矩式自整角機(jī)的零位誤差，用角分為單位，習(xí)慣上以累積誤差的形式表示，即取各點零位誤差中正負(fù)****誤差****值之和的一半并冠以“+”表示，它的大小決定發(fā)送機(jī)的精度。
3.1.3靜態(tài)誤差
在力矩式自整角接收機(jī)中，由于系統(tǒng)出現(xiàn)失調(diào)角而使接收機(jī)轉(zhuǎn)子隨發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子也偏轉(zhuǎn)同樣的角度，最后穩(wěn)定在失調(diào)角為零的位置。但實際上，當(dāng)接收機(jī)轉(zhuǎn)子處在協(xié)調(diào)位置時，由于接收機(jī)的轉(zhuǎn)軸上存在摩擦轉(zhuǎn)矩，所以，接收機(jī)與發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子之間總存在轉(zhuǎn)角差，這個轉(zhuǎn)角差就是靜態(tài)誤差，以角分為單位， |
