微特電機的選用第十講 感應(yīng)同步器的選用
宋立偉 鄭 萍 寇寶泉(哈爾濱工業(yè)大學 150001)
1概述
感應(yīng)同步器又叫作感應(yīng)整步機,它是一種將轉(zhuǎn)角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電壓信號的測量元件。從原理上看,感應(yīng)同步器與多極旋轉(zhuǎn)變壓器是一樣的,只是在結(jié)構(gòu)上有很大的差別,通常,感應(yīng)同步器是采用印刷繞組,并且它的極對數(shù)很多,一般為幾百對或上千對,這就是其精度高的原因。感應(yīng)同步器的激磁電源為幾千赫茲、幾伏,輸出電壓為激磁電壓的十分之一到幾百分之一。由于它具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、壽命長、對工作環(huán)境要求不高等優(yōu)點,因此,被廣泛地應(yīng)用到航空航天、軍事裝備、測量技術(shù)、機械制造等領(lǐng)域。
2工作原理
感應(yīng)同步器按運動方式的結(jié)構(gòu)型式的不同可以分為圓盤式和直線式兩種。圓盤式感應(yīng)同步器由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定、轉(zhuǎn)子上均有印刷繞組,繞組形狀如圖1所示,轉(zhuǎn)子繞組由許多與轉(zhuǎn)軸成輻射狀的導體串聯(lián)成一個單相繞組,每根導體相當于_個磁極,相鄰兩片導體之間的距離為極距;定子繞組是將輻射狀的導體分成偶數(shù)組,相鄰兩組中心線的夾角為極距的偶數(shù)倍再加減半個極距。因此,感應(yīng)同步器相當于轉(zhuǎn)子為單相繞組、定子為兩相繞組的多極旋轉(zhuǎn)變壓器。
當轉(zhuǎn)子繞組如上正弦交流電壓
由于定子兩相繞組相對于轉(zhuǎn)子繞組錯開半個極距,即90度電角度,當轉(zhuǎn)子偏離基準電氣零位一個機械角度om時,對應(yīng)的電氣角度為pom,這時,在定子兩相繞組中的感應(yīng)電勢分別為:
如果在感應(yīng)同步器定子兩相繞組上分別單獨加上激磁電壓:
時,在轉(zhuǎn)子繞組上的感應(yīng)電勢分別為:
可見,輸出的感應(yīng)電勢隨轉(zhuǎn)角呈正弦或余弦函數(shù)變化,這樣就可以通過測量輸出電勢的大小測量轉(zhuǎn)角的變化。
3產(chǎn)品的選擇
3.1工作方式的選擇
由于感應(yīng)同步器的輸出電壓與位移量om或z有關(guān),因此,它可以在位移測量或位置隨動系統(tǒng)中作為檢測元件。但由于輸出電壓是位移量的正弦或余弦函數(shù),即是非單值的,這樣就不能采用簡單的勵磁和輸出方式,而只有同時利用正、余弦繞組才能根據(jù)輸出電壓得到準確的位移量。根據(jù)處理方式的不同,感應(yīng)同步器可分為鑒幅型和鑒相型兩種基本的工作方式。
(1)鑒幅型工作方式,就是根據(jù)感應(yīng)同步器輸出電勢的幅值來鑒別輸入信號,即定子之間的相對位移量。根據(jù)激磁方式的不同,鑒幅型感應(yīng)同步器又可分為兩相激磁和單相激磁兩種形式。圖2為兩相激磁式鑒幅型感應(yīng)同步器昀接線圖,定子兩相繞組激磁,激磁電壓的頻率和相位相同,幅值不同,但幅值分別為某個已知角度口,的正弦和余弦函數(shù),即:
當兩相激磁電壓單獨激磁時,輸出電勢分別為:
由于感應(yīng)同步器工作在線性狀態(tài),因此兩相定子繞組同時激磁時的輸出電勢為:
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