微特電機(jī)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(xué) 150001）
1概述
感應(yīng)同步器又叫作感應(yīng)整步機(jī)，它是一種將轉(zhuǎn)角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的測(cè)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(duì)數(shù)很多，一般為幾百對(duì)或上千對(duì)，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(jiǎn)單、工作可靠、壽命長(zhǎng)、對(duì)工作環(huán)境要求不高等優(yōu)點(diǎn)，因此，被廣泛地應(yīng)用到航空航天、軍事裝備、測(cè)量技術(shù)、機(jī)械制造等領(lǐng)域。
2工作原理
感應(yīng)同步器按運(yùn)動(dòng)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(dǎo)體串聯(lián)成一個(gè)單相繞組，每根導(dǎo)體相當(dāng)于_個(gè)磁極，相鄰兩片導(dǎo)體之間的距離為極距；定子繞組是將輻射狀的導(dǎo)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(gè)極距。因此，感應(yīng)同步器相當(dāng)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(dāng)轉(zhuǎn)子繞組如上正弦交流電壓
由于定子兩相繞組相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組錯(cuò)開半個(gè)極距，即90度電角度，當(dāng)轉(zhuǎn)子偏離基準(zhǔn)電氣零位一個(gè)機(jī)械角度om時(shí)，對(duì)應(yīng)的電氣角度為pom，這時(shí)，在定子兩相繞組中的感應(yīng)電勢(shì)分別為：
如果在感應(yīng)同步器定子兩相繞組上分別單獨(dú)加上激磁電壓：
時(shí)，在轉(zhuǎn)子繞組上的感應(yīng)電勢(shì)分別為：
可見，輸出的感應(yīng)電勢(shì)隨轉(zhuǎn)角呈正弦或余弦函數(shù)變化，這樣就可以通過測(cè)量輸出電勢(shì)的大小測(cè)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(cè)量或位置隨動(dòng)系統(tǒng)中作為檢測(cè)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(jiǎn)單的勵(lì)磁和輸出方式，而只有同時(shí)利用正、余弦繞組才能根據(jù)輸出電壓得到準(zhǔn)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(shì)的幅值來鑒別輸入信號(hào)，即定子之間的相對(duì)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(gè)已知角度口，的正弦和余弦函數(shù)，即：
當(dāng)兩相激磁電壓?jiǎn)为?dú)激磁時(shí)，輸出電勢(shì)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(shí)激磁時(shí)的輸出電勢(shì)為：
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