第03章数控原理.pptVIP

三、旋转变压器工作方式 当定子绕组通入不同的励磁电压时，有两种不同的工作方式：鉴相式和鉴幅式。 给定子的两个绕组S1S2、 K1K2分别通入同幅、同频率但相位差为90°的励磁电压，当转子顺时针旋转时，根据线性叠加原理，转子绕组B1B2的感应电势VB的值为感应电压VBS和VBK之和，即 1．鉴相工作方式 VB = VB S + VB k = KVm sinωtsinθ+ KVm cosωtcosθ = KVmcos(ωt-θ) （3—7） 当转子逆时针旋转时，则 VB = KVmcos(ωt+θ) 第30页，共58页，编辑于2022年，星期五 由此可见，转子输出电压的相位角与转子的偏转角之间有着严格的对应关系，只要检测出转子输出电压的相位角，就可以知道转子的偏转角θ。在实际应用中，常把定子余弦绕组K1K2励磁电压的相位作为基准相位，与转子绕组B1B2输出电压的相位作比较，用以确定转子偏转角θ的大小，可得知被测轴的角位移。 第31页，共58页，编辑于2022年，星期五 2．鉴幅式工作方式 给定子的两个绕组S1S2、K1K2分别通以频率、相位都相同，但幅值不同的交流励磁电压，则有 （3—8） （3—9） 式中 和 分别为交流励磁电压VS和VK的幅值。 为旋转变压器电气角。 感应电势VB的值为VBS和VBK之和，即 转子顺时针旋转时，绕组 （3—10） 第32页，共58页，编辑于2022年，星期五 当转子逆时针旋转时，则 VB = KVmcos(α+θ)sinωt 由式(3-10)可知，转子感应电势VB的幅值为KVmcos(α-θ)交变电压信号，随转子的偏转角θ而变化，所以，只要检测出转子输出电压的幅值即可知道转子的偏转角θ。在实际应用中，可不断修改α角，使其跟综转子偏转角θ的变化，从而得到被测轴的角位移。 第33页，共58页，编辑于2022年，星期五 三、 旋转变压器的应用 测量旋转变压器的感应电压VB的幅值或相位的变化，就可知转子偏转角θ的变化。如果将其安装在数控机床的丝杠上，当θ角从0°变化到360°时，表示丝杠旋转了一周，与丝杠相配合的螺母移动了一个导程，这样可间接地测量丝杠的直线位移（导程）的大小。由于普通旋转变压器属于增量式测量装置，无法测量工作台的整个行程，若要测量工作台的绝对位置，也就是机床丝杠转过的若干次小角度θｉ之和，即 需加一台绝对位置计数器，累计工作台所走的导程数，折算成位移的总长度。另外还需一只相敏检波器来辨别不同的转向。 第34页，共58页，编辑于2022年，星期五 3．4 感应同步器 感应同步器是一种电磁式高精度位置检测装置。按其结构特点一般分为直线式和旋转式两种。直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，用于直线位移测量；旋转式感应同步器由转子和定子组成，用于角位移测量。感应同步器具有检测精度比较高、抗干扰性强、寿命长、维护方便、成本低、工艺性好等优点。本节仅以直线式感应同步器为例，对其结构特点和工作原理进行叙述。 一、工作原理 感应同步器由定尺和滑尺两部分组成，如图3-11所示。定尺与滑尺平行安装，且保持一定的间隙。定尺上有单向均匀连续感应绕组，其节距用2τ表示，每个节距相当于绕组空间分布的一个2π周期。滑尺上有两组励磁绕组，一组为正弦励磁绕组A，另一组为余弦励磁绕组B，两绕组的节距与定尺绕组的节距相等，并相互错开1/4节距排列。当正弦励磁绕组A的线圈和定尺对准时，余弦励磁绕组的线圈与定尺相差τ/2的距离，即二者相差π/2的电角度。 图3-11 第35页，共58页，编辑于2022年，星期五 图3-12 同步感应器工作原理 当向滑尺的两个绕组中的任一绕组通以交变激磁电压时，则在滑尺绕组中产生励磁电流，绕组周围产生变化的磁场，由于电磁效应，定尺绕组上必然产生相应的感应电势，感应电势的大小取决于滑尺相对于定尺的位置。当滑尺与定尺产生相对位移时，由于电磁耦合的变化，使定尺上的感应电势随位移的变化而变化。图3-12给出了滑尺相对于定尺处于不同的位置时，定尺绕组中感应电势的变化情况。图中A点表示滑尺绕组与定尺绕组重合，这时定尺绕组中的感应电势最大；如果滑尺相对于定尺从A点逐渐向左(或右)平行移动，感应电势就随之逐渐减小，在两绕组刚好错开1／4节距的位置B点，感应电势减为零；若再继续移动，移到1／2节距的C点，感应电势值与A点相同，但极性相反；到达3／4节距的D点时，感应电势再一次变为零；其后，移动了一个节距到达E点，情况就又与A点相同了，相当于又回到了A点。这样，滑尺在移动一个节距的过程中