高精度自整角机的横轴补偿

杨桂华  （东方电气集团）

    【摘  要】在分析影响自整角机精度主要因素的基础上，提出补偿横轴磁通的理论分析和补偿方法。通过调整、选择合适的横轴参数，可获得高精度的自整角机。试验表明·又中所述方法对提高自整角机的精度效果显著。

    【叙  词】自整角机／横轴磁通补偿精度

    自整角机在自动控制系统中广泛用于数据传输和角度检测，如检测飞机飞行的高度、传递弹道系统中弹道的方位、数据、舰船航行方位以及民用自动控制系统中水位、加工件的工位等。随着科学技术的进步，对这种控制元件要求越来越高。技术指标直接影响着系统的性能，因此提高自整角机的精度是一直努力追求的目标。由于设计、制造工艺的限制，产生各种电磁不对称现象，使得精度的提高受到限制。本文在分析影响自整角机精度的主要原因基础上，着重提出补偿横轴磁通，即调整和控制横轴参数提高其精度．并给出其计算公式、有关曲线及试验结果。分析表明，横轴参数不仅影响力矩式自整角机的特性，而且对控制式自整危机的精度函数亦有显著影响。

    产生电磁不对弥的主要因素及其影响。列于表l中。

    在自整角机中，除了通常的电磁耦合外，在与主磁通轴线正交的横轴方向上由于电磁不对称还存在电磁耦合，引起横轴磁通，从而造成角误差和零位电压，可用精度函数这一概念表示其特性：

 

式中un——自整角机在零位时的输出电压

    umax一—转子相对于零位转过90度时的****输出电压

    式(1)由于u_n与u_max相位相差90度因此其比值为一复数。它包含两部分，实数σn代表自整角机的角误差（同相分量），虚数ρ_n为零位电压（正交分量）。在理想状态下，沿任意方向的轴线上，电和磁都应完全对称，因此，精度函数口n中既不产生同相分量的角误差a，也不产生正交分量的零位电压阳。为了减小表1中各种电磁不对称因素带来的影响，引入横轴互感阻抗的概念。由自整角机等值电路可得到它在零位时的输出电压与****输出电压之比的表达式(1)，用纵横轴的电磁参数表示为：

    该式是复数阻抗表示的电压之比的关系式，其实数部分代表电压之比的同相分量或水平分量，可表示为：

    可知，复数an与定转子之间的横轴互感阻抗及同步绕组之间的互感阻抗有关，其中角误差σ_n与互感电抗有关，而零位电压ρ_n与互感电阻有关。显然互感阻抗与电机回路的各阻抗参数有关，因此可利用这一特性，注意选择合适的阻抗参数（主要是横轴参数）补偿横轴磁通。

式中f-发送机

    b-变压器

    r-转子

    q-横轴

    d-纵轴

 ——发送机转子、变压器转子的横轴互感电抗及横轴互感电阻，——变压器纵轴与横轴的互感电抗、电阻

    在与原方绕组垂直的横轴位置上设置一个正交短路线圈（见图1）。线圈的电阻、电抗分别为r_k、x_k。

    对于非理想自整角机，假设存在有横轴磁通φq，由于阻抗压降及铁心的非线性因素等，使φq与主磁通幽之间有时间相位差ψ。横轴磁通φ_q通过横轴互感阻抗在短路的补偿线圈中感应电势ek，并相