【正文】 ％～o．07％，再加上工藝因素引起的誤差，使旋轉(zhuǎn)變壓器的精度受到一定的限制，故雙層短距分布繞組只適合對精度要求不很高的旋轉(zhuǎn)變壓器。成正弦或余弦函數(shù)關(guān)系?！　?本章以單極對、接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器為研究對象分析旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理及誤差補償?shù)??！　?按照電機極對數(shù)多少來分，旋轉(zhuǎn)變壓器可分為單極對和多極對兩類，多極對數(shù)可以提高系統(tǒng)的精度?！　?(4)特殊函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器。　　 (3)比例式旋轉(zhuǎn)變壓器(代號XL)?！　?(2)線性旋轉(zhuǎn)變壓器(代號XX)?！　?按照輸出電壓和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的函數(shù)關(guān)系來分，旋轉(zhuǎn)變壓器有四種基本形式：　　 (1)正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器(代號XZ)。　　 為了提高旋轉(zhuǎn)變壓器的精度，整個電機經(jīng)過了精密的加工，電機繞組也進行了特殊設(shè)計，各部分材料經(jīng)過嚴(yán)格選擇和處理?！　?電刷固定在后端蓋上與滑環(huán)摩擦接觸，轉(zhuǎn)子繞組引出線經(jīng)過滑環(huán)和電刷接在固定的接線柱上?！　?轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸兩端的軸承檔和端蓋的軸承室之間裝有軸承，以達到轉(zhuǎn)子能自由旋轉(zhuǎn)的目的?！　?旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和外形雖然與普通變壓器不同，但其基本工作原理完全一樣，定子繞組相當(dāng)于普通變壓器的原邊線圈，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于副邊線圈，轉(zhuǎn)子相對于定子可以旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子繞組和滑環(huán)相接并經(jīng)電刷引出。定子繞組用D1D2和D3D4表示，兩個繞組完全相同；轉(zhuǎn)子繞組用Z1Z2和Z3Z4表示，兩個繞組也完全相同。　　 定子，轉(zhuǎn)子鐵芯采用高磁導(dǎo)率的鐵鎳軟磁合金片或硅鋼片經(jīng)沖制、絕緣、疊裝而成。在控制系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)變壓器可作為解算元件，主要用于坐標(biāo)變換、三角函數(shù)運算等；在隨動系統(tǒng)中，可用于傳輸與轉(zhuǎn)角相應(yīng)的電信號；此外，還可用作移相器和角度一數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置。一、二次繞組的電磁感應(yīng)耦合程度由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角決定?！　?交變的主磁通分別在一、二次繞組中感應(yīng)電動勢ee2，若主磁通按正弦規(guī)律變化，即：第四章 旋轉(zhuǎn)變壓器　　 旋轉(zhuǎn)變壓器是自動裝置中的一類精密控制電機。主磁通沿鐵芯閉合，同時交鏈一、二次繞組；漏磁通以非鐵磁材料為磁路，只交鏈一次繞組。i0流過一次繞組，建立交變磁動勢f0＝i0Nl，在fo作用下產(chǎn)生交變磁通?！　?三、變壓器的空載運行　　 1．空載時電磁關(guān)系　　 圖3—4所示是變壓器空載運行時的物理模型圖，當(dāng)一次繞組接上電源后．繞組中右電流i。為了使繞組具有良好的機械性能，其外形一般為圓筒形狀。圖3—2所示為環(huán)型變壓器結(jié)構(gòu)，圖3—3所示為Ⅲ型鐵芯變壓器結(jié)構(gòu)。鐵芯型式有心式和殼式。繞組和鐵芯是變壓器的最基本部件，稱為電磁部分。若在二次側(cè)接上負載，二次側(cè)就有電流輸出，實現(xiàn)了改變電壓大小或把電信號傳遞給負載的目的，這就是變壓器的基本原理?！　?當(dāng)一次繞組接交流電源時，繞組中有交流電流流過，在鐵芯中產(chǎn)生與外加電壓頻率相同的交變磁通φ。兩個互相絕緣的繞組套在同一個鐵芯上，繞組之間只有磁的耦合而沒有電的聯(lián)系，如圖3—1所示。本章僅分析自動控制系統(tǒng)中的脈沖變壓器。第三章 脈沖變壓器　　 變壓器是一種靜止的電機，它利用電磁感應(yīng)原理，把一種形式的電信號轉(zhuǎn)換成另一種形式的電信號。和制動性質(zhì)的負載轉(zhuǎn)矩丁2外，還有由于電機本身機械摩擦、電樞鐵芯中的鐵損耗而引起的阻轉(zhuǎn)矩To——空載轉(zhuǎn)矩，電機要利用電磁轉(zhuǎn)矩克服負載轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩，保持電機穩(wěn)定運行，此時滿足：　　 Tem=T2+T0=TL (2—6)式中 TL——電動機軸上的阻轉(zhuǎn)矩，包括負載轉(zhuǎn)矩丁2和空載轉(zhuǎn)矩T0?！　?2．穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩平衡方程　　 在直流電動機的穩(wěn)態(tài)運行中，各種轉(zhuǎn)矩之間存在一定的平衡關(guān)系，它們町表述為相應(yīng)的平衡方程。由式(2—5)可看出，對于一個已經(jīng)制造好的電機，它的電磁轉(zhuǎn)矩Tem。根據(jù)這一規(guī)律，不論是直流電動機還是直流發(fā)電機，當(dāng)電樞繞組中流過電流時，都要產(chǎn)生相應(yīng)的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩。假設(shè)電樞是光滑的，導(dǎo)體均勻分布在電樞表面，電刷放在幾何中心線上。電動機的額定值表明了電動機的主要性能和使用條件，是選用和使用電動機的依據(jù)。當(dāng)外力作用使其旋轉(zhuǎn)，輸入機械能，電機處于發(fā)電機狀態(tài)，輸出電能；當(dāng)通過電刷施加電壓，輸入電能，電機處于電動機狀態(tài)，驅(qū)動負載旋轉(zhuǎn)，輸出機械能。假設(shè)電電磁力f對轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電動機的額定值表明了電動機的主要性能和使用條件，是選用和使用電動機的依據(jù)。當(dāng)外力作用使其旋轉(zhuǎn)，輸入機械能，電機處于發(fā)電機狀態(tài)，輸出電能；當(dāng)通過電刷施加電壓，輸入電能，電機處于電動機狀態(tài)，驅(qū)動負載旋轉(zhuǎn)，輸出機械能。電磁力f對轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。圖2—l所示是直流電動機模型示意圖，在兩電刷A和B間加上直流電源，則在電源電壓的作用下電流從電源經(jīng)電刷A、換向器流向電樞繞組abcd，經(jīng)換向器、電刷B回到電源?！　?第一節(jié) 直流電動機　　 一、直流電動機的基本工作原理　　 直流電動機的基本結(jié)構(gòu)與直流發(fā)電機相同。主磁極鐵芯分成極靴和極身，極靴的作用是使氣隙磁通密度的空間分布均勻并減小氣隙磁阻，使勵磁繞組牢固地套在主第二章 直流伺服電動機　　 直流伺服電動機是自動控制系統(tǒng)中具有特殊用途的直流電動機，又稱執(zhí)行電機，它能夠把輸入的電壓信號變換成軸上的角位移和角速度等機械信號?！　?定子作為電機的機械支撐并用來產(chǎn)生聿磁場，山機座、定子鐵芯、勵磁繞組、端蓋和連接外部電路的電刷裝置組成。二、直流電機的基本結(jié)構(gòu)　　 各種型號的直流電機的基本結(jié)構(gòu)都是一樣的，這里簡述小型直流電機的基本結(jié)構(gòu)?？梢宰C明，在電樞旋轉(zhuǎn)時，A、B之間仍然具有2條并聯(lián)支路，這樣，電刷間的電動勢為一條支路的電動勢。隨著電機的旋轉(zhuǎn)，電刷經(jīng)換向片輪流與元件l、4連接。對于端部劉為簡化分析，模型表面均勻開出4個槽，換向器有4個換向片，1號元件的一個有效邊放在1號槽的上層，另一個有效邊放在3號槽的下層，其頭、尾分別與2換向片相連，1號元件尾與2號元件頭在換向片2上相連……，4個元件形成閉合回路。元件的頭、尾分別與相鄰的兩個換向片相連。放在槽巾的元件邊稱為有效邊(見圖1—4)，連接有效邊的導(dǎo)線稱為端部接線(端接)。這些元件均勻分布在電樞表面，按一定規(guī)律連接起來。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)電機轉(zhuǎn)子(又稱電樞)在原動機驅(qū)動下勻速旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)體內(nèi)將感應(yīng)交流電動勢為：由于氣隙磁通密度沿圓周近似按梯形波分布，如圖l—2(a)所示，因此當(dāng)線圈隨電樞同步旋轉(zhuǎn)時，電刷A、B兩端將輸出經(jīng)過機械整流的脈動直流電動 圖1—1 直流發(fā)電機原理示意圖勢，其電動勢波形如圖l—2(b)所示，如果在兩電刷間接一負載，則負載上的電流是脈動直流。直流發(fā)電機采用固定的磁極和旋轉(zhuǎn)的電樞，有與電樞同步旋轉(zhuǎn)的換向片(換向器)和與換向片相接觸的空間位置固定的電刷A和B，換向器與電刷構(gòu)成機械整流子，轉(zhuǎn)子繞組任一線圈的兩邊分別接到互相絕緣的兩片換向片上。本章首先介紹直流發(fā)電機的工作原理、結(jié)構(gòu)及特性，然后分析直流測速發(fā)電機的特性及應(yīng)用。位置模式也支持直接負載外環(huán)檢測位置信號，此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉(zhuǎn)速，位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加了整個系統(tǒng)的定位精度。應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機床、印刷機械等等。　　位置控制：位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小，通過脈沖的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)動的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值?？梢酝ㄟ^即時的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實現(xiàn)。如果有更好的上位控制器，還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制，把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開，這一般只是高端專用控制器才能這么干，而且，這時完全不需要使用伺服電機。那么如果控制器本身的運算速度很慢(比如PLC，或低端運動控制器)，就用位置方式控制。位置模式運算量最大，驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最慢。這是交流伺服電機在運行上與普通異步電動機的根本區(qū)別。必須指出，普通的兩相和三相異步電動機正常情況下都是在對稱狀態(tài)下工作，不對稱運行屬于故障狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)子的慣性，運行點由A點移到B點，此時電動機產(chǎn)生了一個與轉(zhuǎn)子原來轉(zhuǎn)動方向相反的制動力矩。在電機運行過程中，如果控制信號降為“零”，勵磁電流仍然存在，氣隙中產(chǎn)生一個脈動磁場，此脈動磁場可視為正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成。若控制信號消失，只有勵磁繞組通入電流，伺服電機產(chǎn)生的磁場將是脈動磁場，轉(zhuǎn)子很快地停下來。它們切割轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)的電勢和電流以及產(chǎn)生的電磁力矩也方向