自動(dòng)控制元件講義2014

1、1.1 直流電機(jī)在微型控制電機(jī)中，直流電機(jī)包括直流伺服電動(dòng)機(jī)、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，前者將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，后者將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。二者在結(jié)構(gòu)上沒有差別。直流電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)比較高，但是因其具有良好的啟動(dòng)和調(diào)速特性，被廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中。1.1.1直流電機(jī)分類直流電機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電機(jī)和有刷直流電機(jī)。有刷直流電機(jī)可分為永磁直流電機(jī)和電磁直流電機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電機(jī)、并勵(lì)直流電機(jī)、他勵(lì)直流電機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電機(jī)。永磁直流電機(jī)又分為稀土永磁直流電機(jī)、鐵氧體永磁直流電機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電機(jī)。下面分別簡(jiǎn)單介紹。一 電磁直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)電機(jī)、并勵(lì)電機(jī)

2、、串勵(lì)電機(jī)和復(fù)勵(lì)電機(jī)。 1他勵(lì)電機(jī)見圖1-1。勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別由兩個(gè)直流電源供電。 圖1-1他勵(lì)電機(jī) 圖1-2并勵(lì)電機(jī)2并勵(lì)電機(jī)見圖1-2。勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由一個(gè)直流電源供電。3串勵(lì)電動(dòng)機(jī)見圖1-3。勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。 圖1-3串勵(lì)電機(jī) 圖1-4復(fù)勵(lì)電機(jī)4復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)見圖1-4。勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。二 永磁式直流電機(jī)永磁式直流電機(jī)也由定子磁極、轉(zhuǎn)子、電刷、外殼等組成， 定子磁極采用永磁體（永久磁鋼），有鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料。按其結(jié)構(gòu)形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。錄放機(jī)中使用的電多數(shù)為圓筒型磁體，而電動(dòng)工具及汽車用

3、電器中使用的電機(jī)多數(shù)采用專塊型磁體。三 無刷直流電機(jī)無刷直流電機(jī)是采用半導(dǎo)體開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)電子換向的，即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機(jī)械噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高檔錄音座、錄像機(jī)、電子儀器及自動(dòng)化辦公設(shè)備中。 1.1.2直流伺服電動(dòng)機(jī)一 有刷直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理有刷直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與普通小型直流電動(dòng)機(jī)相同，由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子 (電樞)和機(jī)座等部分構(gòu)成。見圖1-5。圖1-5 有刷直流伺服電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)磁極：用來在電機(jī)中產(chǎn)生磁場(chǎng)。永磁式直流電動(dòng)機(jī)的磁極由永久磁鐵做成；勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)的磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵。磁極

4、上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵(lì)磁。轉(zhuǎn)子(電樞)：由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。電樞鐵心由硅鋼片疊裝而成。電樞繞組由結(jié)構(gòu)、形狀相同的線圈組成。直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與普通直流電動(dòng)機(jī)相同。勵(lì)磁繞組中流過電流所產(chǎn)生的磁通與電樞繞組中通過的電流互相作用時(shí)即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使伺服電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。如圖1-6a所示，直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向如圖。 a)直流伺服電動(dòng)機(jī)工作原理 b)電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的方向 圖1-6 直流伺服電動(dòng)機(jī)由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是S極有效邊的電流方向向里, N極有效邊的電流方向向外。電動(dòng)機(jī)電樞繞組通電后中受力(左手定則)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。線

5、圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的方向相反。 電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： (V) (1-1)式中，：反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)；n：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；F：磁通。由圖1-6b可知，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea與電樞電流或外加電壓方向總是相反，故稱反電勢(shì)。 電樞回路電壓平衡式： (1-2)式中，Ua：外加電壓；Ra：繞組電阻。電磁轉(zhuǎn)矩：直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組中的電流(電樞電流Ia)與磁通j相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為 (Nm) (1-3)式中，：電磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)；F：線圈所處位置的磁通；Ia：電樞繞組中的電流。轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系：電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Te為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩, 它使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。在

6、電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩必須和機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩及空載損耗轉(zhuǎn)矩相平衡，即 (Nm) (1-4)式中，：機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩；：空載轉(zhuǎn)矩。 轉(zhuǎn)矩平衡過程：當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)勢(shì)、電樞電流的變化，電磁轉(zhuǎn)矩將自動(dòng)調(diào)整，以適應(yīng)負(fù)載的變化，保持新的平衡。例：設(shè)外加電樞電壓Ua 一定，Te=TL (平衡)，此時(shí)，若TL突然增加，則調(diào)整過程為：二 直流力矩電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理直流力矩電機(jī)屬于輸出低轉(zhuǎn)速、大力矩的伺服電動(dòng)機(jī)。為了省去或簡(jiǎn)化機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，往往在驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中采用力矩電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)載。力矩電動(dòng)機(jī)反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)速波動(dòng)小，能在高轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性線性度好，具有

7、高耦合剛度。因此，它特別適合于在位置控制系統(tǒng)和寬調(diào)速系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，也適用于需要大轉(zhuǎn)矩、低速、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速反饋和需要一定張力的場(chǎng)合。廣泛應(yīng)用于各種雷達(dá)天線的驅(qū)動(dòng)、光電跟蹤等高精度傳動(dòng)系統(tǒng)、以及一般儀器儀表驅(qū)動(dòng)裝置上。直流力矩電動(dòng)機(jī)大多采用永磁勵(lì)磁。其基本要求與直流伺服電動(dòng)機(jī)相似。為了獲得大的輸出轉(zhuǎn)矩和低的轉(zhuǎn)速，一般作成扁平結(jié)構(gòu)（見圖1-7）。電機(jī)電樞鐵心長(zhǎng)度和外徑之比很小（圖中僅0.2左右）。為了使電機(jī)工作穩(wěn)定，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不能超過最大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。后者又稱峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。與峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的電樞電流稱為峰值堵轉(zhuǎn)電流。如果電樞電流超過峰值堵轉(zhuǎn)電流，電機(jī)便去磁，需要重新充磁才能正常工作。為了減小

8、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)，定子采用多對(duì)磁極，電樞選用較多的槽數(shù)、換向片數(shù)和串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)。力矩波動(dòng)M表示電樞處于不同位置時(shí)的輸出力矩的變化，M=(M最大-M最小)/ (M最大+M最小)×100%。圖1-7直流力矩電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)直流力矩電動(dòng)機(jī)采用大內(nèi)孔扁平結(jié)構(gòu)，有利于電機(jī)直接套在負(fù)載軸上，提高系統(tǒng)的耦合剛度，使系統(tǒng)反應(yīng)迅速，頻帶展寬，穩(wěn)定工作，滿足動(dòng)態(tài)性能要求。電機(jī)常數(shù)KL是力矩電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，它表示峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與輸入峰值堵轉(zhuǎn)功率平方根之比,它既反映了電機(jī)本身的利用率，又考慮到電機(jī)所消耗的功率。直流力矩電動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)可分為分裝式和組裝式兩種。分裝式是由定子、電樞和刷架3大件組成，其余支承部分由

9、用戶根據(jù)整機(jī)安裝要求自行選定。組裝式與一般電機(jī)相同，電機(jī)成一獨(dú)立整體。為了克服直流力矩電動(dòng)機(jī)采用電刷、換向器帶來的弊病，70年代末發(fā)展了無刷直流力矩電動(dòng)機(jī)，其原理、結(jié)構(gòu)與無刷直流電動(dòng)機(jī)相同。三 永磁直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理 a)圓筒式 b) 帶軟鐵極靴式圖1-8鋁鎳鈷永磁體勵(lì)磁結(jié)構(gòu)永磁直流電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上除定子部分沒有勵(lì)磁繞組外，其電樞、電刷、換向器等零部件均與普通直流電動(dòng)機(jī)相同。圖1-8中所示為鋁鎳鈷永磁體勵(lì)磁結(jié)構(gòu)。由于鋁鎳鈷的矯頑力較小，需要較長(zhǎng)的永磁體有效長(zhǎng)度(圖中l(wèi)m)以產(chǎn)生足夠的磁通勢(shì)，所以常采用圓筒式結(jié)構(gòu)，圖1-8a。為避免電樞反應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)永磁體的影響，在永磁電機(jī)中可加軟鐵極靴，圖1-

10、8b。在電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，這種結(jié)構(gòu)可以使電樞電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁通只通過極靴而不進(jìn)入永磁體，保證了工作磁通的恒定，提高了永磁體的利用率，也有利于換向。極靴和永磁體應(yīng)貼合緊密，工藝上要求較高。采用鐵氧體勵(lì)磁時(shí)，可采用瓦塊式結(jié)構(gòu)、瓦塊帶極靴式結(jié)構(gòu)和圓筒式結(jié)構(gòu)。前者適用各向異性材料，磁鋼利用率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于批量生產(chǎn)，但氣隙磁通密度低。瓦塊帶極靴式結(jié)構(gòu)可提高氣隙磁通密度，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。圓筒式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)，但材料利用率低，不利于換向。采用稀土永磁體勵(lì)磁時(shí)，其磁路結(jié)構(gòu)與瓦塊式相似。但因它的矯頑力更大，磁極的徑向尺寸可進(jìn)一步縮小。永磁電動(dòng)機(jī)的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。 

11、錄放機(jī)中使用的永磁式直流電動(dòng)機(jī)，采用電子穩(wěn)速電路或離心式穩(wěn)速裝置。四 無刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理無刷直流電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成。定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。無刷直流電動(dòng)機(jī)的原理簡(jiǎn)圖如圖1-9所示。圖1-9 無刷直流電

12、動(dòng)機(jī)的原理簡(jiǎn)圖主電路是一個(gè)典型的電壓型交-直-交電路，逆變器提供等幅等頻5-26KHZ調(diào)制波的對(duì)稱交變矩形波。永磁體N-S交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差120°的U、V、W方波，結(jié)合正/反轉(zhuǎn)信號(hào)產(chǎn)生有效的六狀態(tài)編碼信號(hào)：101、100、110、010、011、001，通過邏輯組件處理產(chǎn)生T1-T4導(dǎo)通、T1-T6導(dǎo)通、T3-T6導(dǎo)通、T3-T2導(dǎo)通、T5-T2導(dǎo)通、T5-T4導(dǎo)通，也就是說將直流母線電壓依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一對(duì)N-S極，T1-T6功率管即按固定組合成六種狀態(tài)的依次導(dǎo)通。每種狀態(tài)下，僅有兩相繞組通電，依次

13、改變一種狀態(tài)，定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)軸線在空間轉(zhuǎn)動(dòng)60°電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)于60°電角度空間位置，轉(zhuǎn)子在新位置上，使位置傳感器U、V、W按約定產(chǎn)生一組新編碼，新的編碼又改變了功率管的導(dǎo)通組合，使定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)軸再前進(jìn)60°電角度，如此循環(huán)，無刷直流電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)負(fù)載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。正因?yàn)闊o刷直流電動(dòng)機(jī)的換向是自身產(chǎn)生的，而不是由逆變器強(qiáng)制換向的，所以也稱作自控式同步電動(dòng)機(jī)。無刷直流電動(dòng)機(jī)的位置傳感器編碼使通電的兩相繞組合成磁場(chǎng)軸線位置超前轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線位置，所以不論轉(zhuǎn)子的起始位置處在何處，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)瞬間就會(huì)產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子上不需

14、另設(shè)啟動(dòng)繞組。由于定子磁場(chǎng)軸線可視作同轉(zhuǎn)子軸線垂直，在鐵芯不飽和的情況下，產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩與繞組電流成正比，這正是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電流-轉(zhuǎn)矩特性。無刷直流電動(dòng)機(jī)的位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ眉呻娐返龋┭b在定子組件上，用來檢測(cè)永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化。采用光電式位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會(huì)按一定頻率間歇間生脈沖信號(hào)。采用電磁式

15、位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關(guān)、LC諧振電路等），當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時(shí)，電磁效應(yīng)將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號(hào)（其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化）。 五 直流伺服電動(dòng)機(jī)基本特性1直流伺服電動(dòng)機(jī)靜態(tài)特性對(duì)于直流伺服電動(dòng)機(jī)，靜態(tài)特性是指當(dāng)控制電壓和負(fù)載轉(zhuǎn)矩均不變的情況下，電機(jī)運(yùn)行在一定轉(zhuǎn)速時(shí)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)所具有的特性。直流電動(dòng)機(jī)通常以機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性表征其靜態(tài)工作特性。機(jī)械特性是指在控制電壓一定的情況下，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩Te與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系Te=f(n)；調(diào)節(jié)特性是指在負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定的情況下，轉(zhuǎn)速與控制電壓之間的關(guān)系n=f(Ua)。圖1-

16、10永磁直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線簇和調(diào)節(jié)特性曲線簇。a)機(jī)械特性 b) 調(diào)節(jié)特性 圖1-10直流伺服電動(dòng)機(jī)靜態(tài)特性曲線從直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，控制電壓愈高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速愈高，轉(zhuǎn)速與控制電壓成正比。調(diào)節(jié)特性與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)的始動(dòng)電壓。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于零并為一定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)的控制電壓大于相應(yīng)的始動(dòng)電壓，則電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)并達(dá)到 某一轉(zhuǎn)速；反之，控制電壓小于相應(yīng)的始動(dòng)電壓，則電動(dòng)機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，它就不能起動(dòng)。我們稱調(diào)節(jié)特性曲線的橫坐標(biāo)從零到始動(dòng)電壓的這一范圍為在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)的控制失靈區(qū)。顯然，失靈區(qū)的大小與

17、負(fù)載轉(zhuǎn)矩成正比，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩愈大，始動(dòng)電壓也愈大。直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械持性和調(diào)節(jié)特性都是一組平行線，線性度好，這是直流伺服電動(dòng)機(jī)很可貴的優(yōu)點(diǎn)。但是，以上所述結(jié)論是在假設(shè)電動(dòng)機(jī)磁路磁化曲線為直線和不計(jì)電樞反應(yīng)的情況下得到的，實(shí)際工作中的直流伺服電動(dòng)機(jī)其機(jī)械持性和調(diào)節(jié)持性都是一條接近于直線的曲線，線性度不是十分理想。2直流伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)工作特性是指實(shí)際的動(dòng)作與相應(yīng)的動(dòng)作命令之間的響應(yīng)關(guān)系。圖1-11直流伺服電動(dòng)機(jī)等效電路直流伺服電動(dòng)機(jī)的等效電路如圖1-11所示。電路的電壓平衡方程和力矩平衡方程的拉氏變換為: (1-5) (1-6) (1-7) (1-8)式中，L a：電樞電感；J：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

18、：轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；：轉(zhuǎn)動(dòng)部分阻尼系數(shù)。上述特性可以用圖1-12的方框圖表示：圖1-12直流伺服電動(dòng)機(jī)方框圖令，為電機(jī)轉(zhuǎn)速；，為電磁時(shí)間常數(shù)；，為機(jī)械時(shí)間常數(shù)。則在控制電壓作用下，直流伺服電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的過渡過程曲線(不同曲線對(duì)應(yīng)的電機(jī)時(shí)間常數(shù)不同)如圖1-13。圖1-13直流伺服電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的過渡過程曲線圖中，n0為直流伺服電動(dòng)機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速。1.1.3直流測(cè)速發(fā)電機(jī)一 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理直流測(cè)速發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)與直流伺服電動(dòng)機(jī)相似，也由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子 (電樞)和機(jī)座等部分構(gòu)成。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)原理圖見圖1-14a。電樞電動(dòng)勢(shì)： (1-9)測(cè)速發(fā)電機(jī)空載時(shí)，其輸出電壓Ua為 (1-10)當(dāng)

19、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)，電樞繞組中因流過電樞電流Ia而在電樞繞組電阻Ra上產(chǎn)生電壓降Ia·Ra，如果忽略電樞反應(yīng)、工作溫度對(duì)主磁通F 的影響，忽略電刷與換向器之間的接觸壓降，則有: (1-11)得 (1-12)由上式可見，只要主磁通F、接觸電壓降、電樞電阻Ra、負(fù)載電阻RL為常數(shù)，則輸出電壓Ua與電機(jī)的轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系。 a)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)原理圖 b)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性曲線圖1-14 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)二 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)基本特性由直流測(cè)速發(fā)電機(jī)工作原理可知：輸出電壓Ua與電機(jī)的轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系。輸出電壓Ua隨電機(jī)轉(zhuǎn)速n變化而變化的關(guān)系曲線稱為輸出特性，如圖1-14b實(shí)線所示。負(fù)載電阻R

20、L的值越大時(shí)，曲線斜率越大，測(cè)速發(fā)電機(jī)靈敏度越高?？紤]到溫度影響，電樞反應(yīng)和電刷與換向器接觸壓降的影響，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出特性如圖1-14b中虛線所示。1.2 步進(jìn)電機(jī)1.2.1步進(jìn)電機(jī)基本工作原理一 步進(jìn)電機(jī)基本原理步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移(或線位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動(dòng)機(jī)。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號(hào)，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)

21、角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。一個(gè)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的組成如圖1-20所示。圖1-20 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)原理圖根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的電流，需要配用大于或等于此電流的驅(qū)動(dòng)器。如果需要低振動(dòng)或高精度時(shí)，可配用細(xì)分型驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于大轉(zhuǎn)矩電機(jī)，盡可能用高電壓型驅(qū)動(dòng)器，以獲得良好的高速性能。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不合理一般引起的故障現(xiàn)象包括：不工作，丟步（也可能電機(jī)力不夠），時(shí)走時(shí)停，大小步，震動(dòng)大，抖動(dòng)明顯，亂轉(zhuǎn)等。步進(jìn)電機(jī)還涉及到控制器的設(shè)計(jì)，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由單片機(jī)（或其它如PLC（可編程控制器），F(xiàn)PGA（可編程邏輯器件）等）產(chǎn)生?？刂破骰驹碜饔萌缦拢?控制換相順序 通電換相這一過程稱為脈沖分配

22、。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方式，其各相通電順序?yàn)锳-B-C-D，通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A，B，C，D相的通斷。 2控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向 如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 3控制步進(jìn)電機(jī)的速度 如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。二 步進(jìn)電機(jī)分類1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按其輸出轉(zhuǎn)矩劃分可以分為快速步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)?？焖俨竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作頻率高而輸出轉(zhuǎn)矩較小，一般在N·cm級(jí)，可以作為控制小型精密機(jī)床

23、的工作臺(tái)(例線切割機(jī)床)也可以和液壓轉(zhuǎn)矩放大器組成電液脈沖馬達(dá)去驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)，而功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩就比較大是N·m級(jí)的，可以直接去驅(qū)動(dòng)機(jī)床的移動(dòng)部件。2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按其勵(lì)磁相數(shù)劃分可以分為三相、四相、五相、六相甚至八相。一般來說隨著相數(shù)的增加，在相同頻率的情況下，每相導(dǎo)通電流的時(shí)間增加，各相平均電流會(huì)高些，從而使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性會(huì)好些，步距角亦小。但是隨著相數(shù)的增加，電動(dòng)機(jī)的尺寸就增加，結(jié)構(gòu)亦復(fù)雜，目前多用36相的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按其工作原理劃分主要有反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積

24、較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度，這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。目前，在國(guó)際上，混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也是最有發(fā)展前景的步進(jìn)電機(jī)，其發(fā)展趨勢(shì)可以總結(jié)如下：1繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。隨著電動(dòng)機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機(jī)的不斷小型化，要求與之配套的電動(dòng)機(jī)也必須越來越小。瑞士ESCAP公司最近研制出外徑僅10

25、mm的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。2改圓形電動(dòng)機(jī)為方形電動(dòng)機(jī)。由于電動(dòng)機(jī)采用方型結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)子有可能設(shè)計(jì)得比圓形大，因而其力矩體積比將大為提高。同樣機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī)，方形的力矩比圓形的將提高3040。3對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，即把轉(zhuǎn)子位置傳感器，減速齒輪等和電動(dòng)機(jī)本體綜合設(shè)計(jì)在一起，這樣使其能方便地組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，因而具有更加優(yōu)越的控制性能。4向五相和三相電動(dòng)機(jī)方向發(fā)展。目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動(dòng)機(jī)，其振動(dòng)和噪聲較大，而五相和三相電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)勢(shì)性。而就這兩種電動(dòng)機(jī)而言，五相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路比三相電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，因此三相電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的性能價(jià)格比要比五相電動(dòng)機(jī)更好一些。1.2.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)一 重要參數(shù)1相數(shù)產(chǎn)生

26、不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)，是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。目前應(yīng)用最廣泛的是兩相和四相，四相電機(jī)一般用作兩相，五相的成本較高。2拍數(shù)完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)

27、過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。3步距角對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移。步距角用表示，=360度/（轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運(yùn)行拍數(shù)）。以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例，四拍運(yùn)行時(shí)步距角為=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。這個(gè)步距角可以稱之為電機(jī)固有步距角，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。4定位轉(zhuǎn)矩（DETENT TORQUE）步進(jìn)電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身

28、的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的），DETENT TORQUE 在國(guó)內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。5最大靜轉(zhuǎn)矩也叫保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE），電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下（通電），電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩，即定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無關(guān)。通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說

29、2N·m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N·m的步進(jìn)電機(jī)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來（幾何尺寸）。二 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)1步距角精度步進(jìn)電機(jī)

30、每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角×100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的35%，且不累積。2失步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，每接收一個(gè)控制脈沖就移動(dòng)一個(gè)步距角，即前進(jìn)一步。若連續(xù)地輸入控制脈沖，電動(dòng)機(jī)就相應(yīng)地連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步包括丟步和越步。丟步時(shí)，轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步數(shù)小于脈沖數(shù)；越步時(shí)，轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步數(shù)多于脈沖數(shù)。一次丟步和越步的步距數(shù)等于運(yùn)行拍數(shù)的整數(shù)倍。丟步嚴(yán)重時(shí)，將使轉(zhuǎn)子停留在一個(gè)位置上或圍繞一個(gè)位置振動(dòng)。目前，解決步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

31、失步的方法有：適當(dāng)減小步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流；采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法；采用阻尼方法，包括機(jī)械阻尼法。以上方法都能有效消除電動(dòng)機(jī)振蕩，避免失步現(xiàn)象發(fā)生。3失調(diào)角轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。4最大空載起動(dòng)頻率電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。5最大空載的運(yùn)行頻率電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。6運(yùn)行矩頻特性電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)，當(dāng)速度越大，其輸出力矩

32、越小，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。7電機(jī)的共振點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域。二、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180250pps(每秒脈沖數(shù))之間（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角為0.9度），電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。8電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)序?yàn)锳B-BC-CD-DA為正轉(zhuǎn)，通電時(shí)序?yàn)镈A-CA-BC-AB時(shí)

33、為反轉(zhuǎn)。最簡(jiǎn)單的反向是將A+，A-和B+，B-對(duì)調(diào)即可。1.3 旋轉(zhuǎn)變壓器1.3.1旋轉(zhuǎn)變壓器基本工作原理一 基本結(jié)構(gòu)及工作原理旋轉(zhuǎn)變壓器是一種輸出電信號(hào)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成某種函數(shù)關(guān)系的電感式角度傳感元件，微特電機(jī)的一種。其工作原理與一般變壓器基本相同。對(duì)于變壓器來說，其原、副邊繞組耦合位置固定，輸出電壓恒定；旋轉(zhuǎn)變壓器的原、副邊繞組則隨轉(zhuǎn)子位置而變化，故隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角位置的改變，兩相輸出繞組的輸出電壓隨轉(zhuǎn)角改變而呈特定的函數(shù)關(guān)系。旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)與兩相線繞式異步電動(dòng)機(jī)相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成。在定、轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)分別嵌裝兩組軸線互相垂直的分布式繞組。為減小體積，鐵芯常采用坡莫合金等高磁導(dǎo)率材料疊裝而成。

34、轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)、電刷引出接線的為接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器；用環(huán)形變應(yīng)器耦合到定子上引出接線的為無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器。后者沒有接觸摩擦和無線電干擾。常用的工作頻率為50Hz，400Hz，500Hz，1000Hz和5000Hz。 旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理見圖1-24。圖1-24 旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理定子繞組D1-D2接交流電源激磁Uj，輸出繞組Z1-Z2接負(fù)載ZL。表1-1各類旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)與用途當(dāng)主令軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過角時(shí),各輸出繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓分別為： (1-13) (1-14)式中，k：一相定、轉(zhuǎn)子繞組的有效匝數(shù)比（變比）如用轉(zhuǎn)子繞組激磁,定子繞組輸出時(shí)表達(dá)式相同（只是k值不同）。采用不同接線方

35、式或不同的繞組結(jié)構(gòu)，可以獲得與轉(zhuǎn)角成不同函數(shù)關(guān)系的輸出電壓。采用不同的結(jié)構(gòu)還可以制成彈道函數(shù)、圓函數(shù)、鋸齒波函數(shù)等特種用途的旋轉(zhuǎn)變壓器。 二 分類1按輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的函數(shù)關(guān)系可分為正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器（其輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦或余弦函數(shù)關(guān)系）；線性旋轉(zhuǎn)變壓器(其輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成線性函數(shù)關(guān)系)，比例式旋轉(zhuǎn)變壓器(其輸出電壓與轉(zhuǎn)角成比例關(guān)系)和感應(yīng)移相器，特殊函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器(其輸出電壓與轉(zhuǎn)角成特殊函數(shù)關(guān)系)。2按在同步隨動(dòng)系統(tǒng)中功能可分為發(fā)送機(jī)、接收機(jī)、變壓器等。3按結(jié)構(gòu)可分為接觸式和無接觸式；還可分為單極、多極型和雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器，以及磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。表1-1中列出各種旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)

36、與用途。取自"1.3.2旋轉(zhuǎn)變壓器基本特性一 正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器基本特性1空載運(yùn)行特性空載運(yùn)行是指輸出繞組Z1Z2 ，Z3Z4開路，定子補(bǔ)償繞組D3D4也開路，只有定子勵(lì)磁繞組D1D2施加交流勵(lì)磁電壓（見圖1-24）。由前面分析可知，空載且保持不變時(shí)，轉(zhuǎn)子輸出繞組Z1Z2的輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角呈余弦函數(shù)關(guān)系。因此，稱Z1Z2繞組為余弦輸出繞組；轉(zhuǎn)子輸出繞組Z3Z4上的輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角呈正弦函數(shù)關(guān)系。因此，稱Z3Z4繞組為正弦輸出繞組。正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器空載運(yùn)行輸出特性曲線如圖1-25中實(shí)線所示。2負(fù)載運(yùn)行特性正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器正弦輸出繞組加負(fù)載后，如圖1-26所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子輸出繞組Z3

37、Z4接上負(fù)載ZL時(shí)，在繞組Z3Z4中將有電流 流過， 在氣隙中也將產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)，用位于Z3Z4軸線上的磁密空間向量來表示，認(rèn)為正比于。把分解成兩個(gè)分量：一個(gè)分量與勵(lì)磁繞阻D1D2軸線稱為直軸分量，另一個(gè)分量與勵(lì)磁繞組D1D2軸線正交，稱交軸分量。交軸磁通使旋轉(zhuǎn)變壓器負(fù)載后輸出特性曲線發(fā)生畸變。畸變與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角有關(guān)，而且隨著負(fù)載電流增大而嚴(yán)重。正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器負(fù)載輸出特性曲線如圖1-25中虛線所示。 a)正弦輸出特性 b)余弦輸出特性圖1-25 正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器運(yùn)行特性 圖1-26 正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器負(fù)載后3正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器消除輸出特性畸變的方法1) 副邊補(bǔ)償其勵(lì)磁繞組D1D2加交流勵(lì)磁電壓

38、Uj，D3D4繞組開路，轉(zhuǎn)子Z1Z2輸出繞組接阻抗。全面補(bǔ)償條件：余弦繞組的負(fù)載阻抗必須與正弦繞組的負(fù)載阻抗ZL相等。2) 原邊補(bǔ)償用原邊補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ部梢韵惠S磁通的影響。此時(shí)定子D1D2勵(lì)磁繞組接通交流電壓Uj，定子交軸繞組D3D4短接；轉(zhuǎn)子Z1Z2和Z3Z4繞組開路。3) 原、副邊補(bǔ)償其勵(lì)磁繞組D1D2加交流勵(lì)磁電壓Uj，D3D4繞組短接，轉(zhuǎn)子Z1Z2和Z3Z4繞組同時(shí)接大小相等的負(fù)載阻抗ZL。二 線性旋轉(zhuǎn)變壓器基本特性線性旋轉(zhuǎn)變壓器是指輸出電壓的大小與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正比的旋轉(zhuǎn)變壓器。原邊補(bǔ)償?shù)木€性旋轉(zhuǎn)變壓器如圖1-27所示。 1-27 線性旋轉(zhuǎn)變壓器接線圖 圖1-28 線性旋轉(zhuǎn)變壓器輸出特

39、性曲線Z3Z4繞組輸出電壓為： (1-15)式中，ku=WZ/WD ：旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)、定子的匝數(shù)比，即變比，是一個(gè)常數(shù)。線性條件：當(dāng)ku=0.52時(shí)，在±60°范圍攻內(nèi)，輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系，并且和理想直線相比較，誤差不超過0.1.在實(shí)際的線性旋轉(zhuǎn)變壓器中，為了獲得最佳的線性特性，在電源內(nèi)阻很小時(shí)，其變比ku一般取0.560.57。其空載輸出特性曲線見圖1-28。1.4 自整角機(jī)1.4.1自整角機(jī)基本工作原理一 自整角機(jī)作用與結(jié)構(gòu)自整角機(jī)是一種電感式角位移傳感元件，用作傳遞或檢測(cè)若干個(gè)機(jī)械上獨(dú)立的轉(zhuǎn)角，又稱自同步機(jī)，也可以把它看成是二次測(cè)可以自由旋轉(zhuǎn)的變壓器。根據(jù)使用

40、系統(tǒng)的精度要求，將自整角電機(jī)的工作方式分為力矩式和控制式兩類。根據(jù)測(cè)取單軸的角位移或是兩軸的角位移可分為普通式和差動(dòng)式兩類。按有無滑環(huán)又可分為接觸式和無接觸式兩類。自整角電機(jī)在結(jié)構(gòu)上類似同步電機(jī)，有勵(lì)磁繞組和電樞繞組，通常都做成一對(duì)極。磁極可為轉(zhuǎn)子，也可為定子。磁極可做成凸極式或隱極式，如圖1-33所示。通常力矩式自整角機(jī)轉(zhuǎn)子磁極大多采用兩極的凸極結(jié)構(gòu)，其目的是為了能獲得較好的配合參數(shù)，提高運(yùn)行效率。在控制式自整角機(jī)接收機(jī)中，為了提高控制精度，降低零位電壓，其轉(zhuǎn)子多采用隱極式結(jié)構(gòu)。a)隱極式定子和轉(zhuǎn)子 b)隱極轉(zhuǎn)子和凸極定子 c)隱極定子和凸極轉(zhuǎn)子 圖1-33 自整角電機(jī)鐵芯沖片定、轉(zhuǎn)子之間有

41、氣隙。定、轉(zhuǎn)子鐵心由高導(dǎo)滋率、低損耗的薄硅鋼片沖制后涂漆疊裝而成。單相繞組作為勵(lì)磁繞組，三相繞組稱為整步繞組，它做成分布繞組的形式，并接成星形，放在鐵心的槽內(nèi)，各相繞組的匝數(shù)相同，阻抗一樣，空間互差120度電角度。從作用原理看，勵(lì)磁繞組在定子上，整步繞組在轉(zhuǎn)子上；或整步繞組在定子上，勵(lì)磁繞組在轉(zhuǎn)子上，二者沒有本質(zhì)的區(qū)別，但它們的運(yùn)行性能不一樣。三相繞組放在轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)子重量大，滑環(huán)多，摩擦轉(zhuǎn)矩大，因而，精度低，但轉(zhuǎn)子滑環(huán)和電刷僅在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，才有電流通過，滑環(huán)的工作條件較好；單相勵(lì)磁繞組放在轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)子重量輕，滑環(huán)少，因而，摩擦轉(zhuǎn)矩小，精度高，同時(shí)，由于滑環(huán)少，可靠性也相應(yīng)提高。然而，單相勵(lì)磁繞

42、組長(zhǎng)期經(jīng)電刷和滑環(huán)通入勵(lì)磁電流，接觸處長(zhǎng)期發(fā)熱，容易燒壞滑環(huán)，它只適用于小容量角傳遞系統(tǒng)。二 基本工作原理1力矩式自整角機(jī)在自動(dòng)控制和遙測(cè)系統(tǒng)中，經(jīng)常需要監(jiān)督和控制在一定距離以外，特別是處在最危險(xiǎn)的環(huán)境的、人們無法接近的設(shè)備，以便了解它的運(yùn)行情況，如閘門的開啟度、高爐探尺以及核反應(yīng)堆控制捧位置等等。這些位置要求在顯示臺(tái)上顯示出來，或者由控制中心發(fā)出指令，以便控制這些設(shè)備的運(yùn)行。為此，可采用自整角發(fā)送機(jī)和接收機(jī)組成角傳遞系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)。假設(shè)自整角機(jī)發(fā)送機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)完全相同，它們的勵(lì)磁繞組接到同一個(gè)單相交流電源上，三相整步繞組通過傳輸線對(duì)接起來(見圖1-34a)，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子僅僅聯(lián)接指示被傳遞角度

43、的指針，就構(gòu)成了力矩式自整角機(jī)角度傳遞系統(tǒng)。 a)工作原理圖 b)整步轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角關(guān)系曲線 圖1-34力矩式自整角機(jī)工作原理圖和輸出特性 力矩式自整角機(jī)的工作原理是：當(dāng)接收機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子對(duì)定子繞組的位置相同，兩邊的每相繞組中的電動(dòng)勢(shì)相等，因此在兩邊的三相繞組中沒有電流。若發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，于是發(fā)送機(jī)和接收機(jī)相應(yīng)的每相定子繞組中的兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)就不能相互抵消，定子繞組中就有電流，這個(gè)電流和接受激勵(lì)此磁通作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，整步轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系為正弦關(guān)系，當(dāng)失調(diào)角很小時(shí)，它們的關(guān)系近似為線性關(guān)系，見圖1-34b。2控制式自整角機(jī)在上述力矩式自整角機(jī)系統(tǒng)中，接收機(jī)的轉(zhuǎn)軸上只能帶很輕的負(fù)載

44、(如指針)，不能用來直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)載，因?yàn)橐话阕哉菣C(jī)容量較小，帶不動(dòng)大負(fù)載，即使能帶動(dòng)，也會(huì)因轉(zhuǎn)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大而使系統(tǒng)的精度降低。為了提高遠(yuǎn)距離角傳遞系統(tǒng)的精度和負(fù)載能力，常使力矩式接收機(jī)的勵(lì)磁繞組從電源斷開，使其在變壓器狀態(tài)下工作（見圖1-35a）。這時(shí)接收機(jī)直接輸出的不是角位移或旋轉(zhuǎn)運(yùn)功，而是與失調(diào)角有關(guān)的信號(hào)電壓，這個(gè)小功率信號(hào)電壓再通過放大器放大，以推功伺服電動(dòng)機(jī)。于是伺服電動(dòng)機(jī)一方面帶動(dòng)機(jī)械負(fù)載偏轉(zhuǎn)或作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，另一方面還帶動(dòng)接收機(jī)轉(zhuǎn)子向失調(diào)角減小的方向偏轉(zhuǎn)，直到失調(diào)角為零時(shí)，系統(tǒng)停止工作。由于此時(shí)接收機(jī)不是直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)載，而是通過其輸出電壓去控制機(jī)械負(fù)載，所以，這種用途的自整

45、角機(jī)叫控制式自整角接收機(jī)，又叫自整角變壓器?？刂剖阶哉菣C(jī)的工作原理是：當(dāng)發(fā)送機(jī)的勵(lì)磁繞組通入勵(lì)磁電流后，產(chǎn)生交變脈沖磁通，在相繞組中感應(yīng)出感應(yīng)，從而繞組中產(chǎn)生電流,這些電流都產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，并分別在自整角變壓器的單相輸出繞組中感應(yīng)出相同的電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)，輸出電勢(shì)與失調(diào)角的關(guān)系也為正弦關(guān)系。當(dāng)失調(diào)角很小時(shí)，它們的關(guān)系也近似為線性關(guān)系，見圖1-35b。 a)工作原理圖 b)輸出電勢(shì)與失調(diào)角關(guān)系曲線工作原理圖圖1-35控制式自整角機(jī)工作原理圖和輸出特性 3差動(dòng)式自整角機(jī)在遠(yuǎn)距離角傳遞系統(tǒng)中，有時(shí)需要指示出兩個(gè)角度的和或差(在隨動(dòng)系統(tǒng)中，需要指出兩個(gè)速度的和或差)，在這種情況下，就要用到差動(dòng)式自整角機(jī)。

46、差動(dòng)式自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)和普通的自整角機(jī)不同，而與三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)相似，即它的定子和轉(zhuǎn)予上都裝著星形接法的三相對(duì)稱繞組，并各引出三根出線端，轉(zhuǎn)子繞組通過三個(gè)滑環(huán)相電刷引出。由于工作特性的要求，差動(dòng)式自整角機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子槽數(shù)、繞組匝數(shù)，形式和參數(shù)完全相同。差動(dòng)式自整角機(jī)分力矩式和控制式兩類，前者既可做接收機(jī)，又可做發(fā)送機(jī)，而后者只能做發(fā)送機(jī)。下面以力矩式差動(dòng)自整角發(fā)送機(jī)為例介紹差動(dòng)式自整角機(jī)工作原理。在普通的力矩式自整角發(fā)送機(jī)和接收機(jī)之間，接上一臺(tái)力矩式差動(dòng)自整角發(fā)送機(jī)，它的定子和鏈子繞組分別和普通力矩式發(fā)送機(jī)和接收機(jī)整步繞組的對(duì)應(yīng)相聯(lián)接，如圖1-36所示。假設(shè)差動(dòng)自整角發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子對(duì)應(yīng)相

47、繞組的軸線位置一致(如圖1-36中點(diǎn)劃線所示)，并且，將差動(dòng)自整角發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子固定不動(dòng)，使自整角發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子從與D1相繞組軸線重合的位置順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)1角，可知差動(dòng)自整角發(fā)送機(jī)的定子繞組三相合成磁勢(shì)的軸線也順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)1角，如圖1-36所示。如果我們把差動(dòng)自整角發(fā)送機(jī)看成普通力矩式自整角機(jī)，那么，它的定子合成磁勢(shì)就相當(dāng)于普通力矩式自整角發(fā)送機(jī)單相勵(lì)磁磁勢(shì)，只不過此時(shí)勵(lì)磁磁勢(shì)已偏離差動(dòng)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子D1相整步繞組的軸線1角；在差動(dòng)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子固定不動(dòng)的請(qǐng)況下，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子跟隨順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)1角(假設(shè)接收機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的軸線和它的C1相整步繞組的軸線重合)，這種情況就好比對(duì)工作的普通力矩式自整角發(fā)送機(jī)和接

48、收機(jī)系統(tǒng)?，F(xiàn)在，如果除了發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)1角以外，差動(dòng)自整角發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子也順(或逆)時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)2角(如圖1-36中的實(shí)線所示)，則差動(dòng)發(fā)送機(jī)定子合成磁勢(shì)偏離D1相轉(zhuǎn)子繞組軸線的角度已不是1，而是=1-2 (或=1+2)。于是，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)的角度不是1，而是=1-2 (或=1+2)。由此可見利用差動(dòng)式自整角發(fā)送機(jī)可以指示或傳遞兩個(gè)指定角度的差(或和)。1-發(fā)送機(jī)；2-差動(dòng)發(fā)送機(jī)；3-接收機(jī)圖1-36 力矩式差機(jī)自整角發(fā)送機(jī)原理圖1.4.2自整角機(jī)技術(shù)參數(shù)一 力矩式自整角機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)1比整步轉(zhuǎn)矩和最大整步轉(zhuǎn)矩失調(diào)角=1°時(shí)的整步轉(zhuǎn)矩稱為比整步轉(zhuǎn)矩。失調(diào)角=90&#

49、176;時(shí)，整步轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值，稱為最大整步轉(zhuǎn)矩。最大整步轉(zhuǎn)矩表征了力矩式自整角機(jī)的負(fù)載能力，而比整步轉(zhuǎn)矩直接影響它的轉(zhuǎn)角隨動(dòng)誤差。因此，它們是力矩式自整角機(jī)系統(tǒng)的兩項(xiàng)重要的性能指標(biāo)。2靜態(tài)誤差s力矩式自整角機(jī)系統(tǒng)處于靜態(tài)穩(wěn)定時(shí)，接收機(jī)與發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)角之差稱為靜態(tài)誤差。它決定了接收機(jī)的精度。3阻尼時(shí)間對(duì)力矩式自整角機(jī)，當(dāng)失調(diào)角為177°土2°時(shí)，接收機(jī)轉(zhuǎn)子由失調(diào)位置進(jìn)入到離協(xié)調(diào)位置±0.5°范圍內(nèi)，并且不超過這個(gè)范圍時(shí)所需要的時(shí)間稱為阻尼時(shí)間。阻尼時(shí)間越小，接收機(jī)跟蹤性能越好。4零位誤差0指力矩式自整角發(fā)送機(jī)加上勵(lì)磁電壓，從基準(zhǔn)電氣零位開始，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過

50、60°，從理論上講定子三相繞組中總有兩根線之間電勢(shì)應(yīng)為零。此位置稱為理論電氣零位。但由于設(shè)計(jì)、制造工藝等原因影響，實(shí)際電氣零位與理論電氣零位有差異，此差值稱為零位誤差，用角分表示。力矩式自整角機(jī)發(fā)送機(jī)的精度等級(jí)是由零位誤差確定的。二 控制式自整角機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)1電氣誤差 控制式自整角機(jī)發(fā)送機(jī)定子繞組的感應(yīng)電勢(shì)，從理論上分析它只與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角有關(guān)。但由于設(shè)計(jì)、工藝和材料等因素影響，達(dá)到理論值電勢(shì)的實(shí)際轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角值與理論上轉(zhuǎn)角值之間有誤差，此差值即為電氣誤差?？刂剖阶哉菣C(jī)和接收機(jī)的精度均用電氣誤差來衡量。 2零位電壓Uo 當(dāng)控制式自整角發(fā)送機(jī)和接收機(jī)達(dá)到實(shí)際協(xié)調(diào)位置時(shí)的輸出電壓，稱為

51、零位電壓或殘余電壓。零位電壓的存在會(huì)引起放大器的飽和，降低系統(tǒng)的靈敏度，因此常采用檢相器、濾波器等來減小它們的影響。 3比電壓U 是指失調(diào)角為1°時(shí)，自整角接收機(jī)的輸出電壓。目前國(guó)產(chǎn)自整角接收機(jī)的比電壓為0.31V(°)。 4速度誤差當(dāng)自整角變壓器轉(zhuǎn)子以一定速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，在其輸出繞組中，除了有變壓器輸出電勢(shì)外，還有旋轉(zhuǎn)電勢(shì)產(chǎn)生。此時(shí)輸出的總電勢(shì)和失調(diào)角之間不再是嚴(yán)格的正弦關(guān)系，要發(fā)生畸變?；円鸬恼`差稱為速度誤差。轉(zhuǎn)速越高，旋轉(zhuǎn)電勢(shì)越大，誤差也越大。為了減小速度誤差，可采用高頻自整角機(jī)。這樣旋轉(zhuǎn)電勢(shì)與高頻脈振磁場(chǎng)產(chǎn)生的變壓器電勢(shì)相比較要小得多。例如頻率為50 Hz，轉(zhuǎn)速為3

52、000 rmin時(shí)，速度誤差為0.6°2°，而當(dāng)頻率為500 Hz，同樣轉(zhuǎn)速情況下，速度誤差為0.06°0.2°。1.4.3數(shù)字式旋轉(zhuǎn)變壓器/自整角機(jī)現(xiàn)代控制系統(tǒng)離不開諸如微處理器、微控制器、計(jì)算機(jī)等數(shù)字控制單元。它們的接口數(shù)據(jù)都是數(shù)字量。而現(xiàn)代控制系統(tǒng)中的一些控制裝置，需要用到諸如位置、速度、加速度等模擬量。它們一般包含于軸角量中或由軸角量變換而來。因此需要把計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量變成控制系統(tǒng)所需的含有軸角量的模擬信號(hào)，這就是數(shù)字式軸角變換。通過一定電子電路進(jìn)行處理變換，將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量變換成自整角機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬信號(hào)，即數(shù)字式自整角機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器

53、變換(DSCDRC DSC：Digital to Synchro Converter；DRC：Digital to Resolver Converter)。一 基本原理如圖1-38所示。其中象限選擇器可以用模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)，功率放大器、變壓器是非常普遍應(yīng)用的，也是成熟的，最主要的是正余弦函數(shù)發(fā)生器。正、余弦函數(shù)發(fā)生器技術(shù)很多，如：多抽頭變比到變壓器函數(shù)發(fā)生器、變壓器電阻網(wǎng)絡(luò)混合函數(shù)發(fā)生器、權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)函數(shù)發(fā)生器、線性可選負(fù)載電阻網(wǎng)絡(luò)函數(shù)產(chǎn)生器、查表或DS轉(zhuǎn)換器等。下面以多抽頭變比變壓器正、余弦函數(shù)發(fā)生器為例介紹其工作原理。圖1-38 數(shù)字式自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器原理框圖圖1-39為抽頭變比變壓器函數(shù)發(fā)生器。

54、圖1-39 多抽頭變比變壓器正、余弦函數(shù)發(fā)生器把參考信號(hào)Vref施加于多段、多抽頭變比變壓器上，利用電子開關(guān)選擇這些線性(間)隔離抽頭，來對(duì)應(yīng)所要求的輸入輸出比，也就是對(duì)應(yīng)于正余弦的數(shù)字角。該方案穩(wěn)定，但價(jià)格昂貴、體積大，易于產(chǎn)生瞬態(tài)和諧波失真引起的二級(jí)誤差。二 DRC/DSC主要產(chǎn)品DRC/DSC按其發(fā)展階段，主要有3大類產(chǎn)品：塑殼封裝分立元件模塊、SMT工藝集成模塊和混合集成模塊。1塑殼封裝分立元件模塊 是第一代產(chǎn)品，以分立元件、中小規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)，通過PCB插裝工藝將自整角機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器一數(shù)字轉(zhuǎn)換功能集成在塑料封裝殼體內(nèi)。2SMT小型化轉(zhuǎn)換模塊 是通過SMT芯片及其組裝工藝的應(yīng)用，方便

55、實(shí)現(xiàn)DRC/DSC模塊的小型化發(fā)展。3混合集成模塊 是以AD公司DSC1745系列為代表，DDC公司在混合集成轉(zhuǎn)換器件方面，不再兼容AD公司產(chǎn)品，獨(dú)立研究自己推出的混合集成模塊，先后推出DSC/DRC-10/ll5XX系列的混合集成轉(zhuǎn)換器件。4接口板卡 是DRC/DSC器件的衍生產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)各類總線與模塊的接口功能。各類接口板卡產(chǎn)品，分不同通道、不同總線和不同驅(qū)動(dòng)功率。三 DRC/DSC發(fā)展動(dòng)向DRC/DSC器件經(jīng)過30年的發(fā)展，其技術(shù)和工藝水平都得到了高速發(fā)展，混合集成模塊DRC 占據(jù)了較大市場(chǎng)。綜合分析看來，國(guó)外DRC/DSC發(fā)展主要有以下幾個(gè)方向：1單片DRC的研究 單片DRC的出現(xiàn)，使得DRC/DSC器件研究進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代，低成本、高精度、高可靠、豐富接口功能是單片DRC的發(fā)展方向。2高精度角度測(cè)量 NAI公司因其在高精度角度模擬和角度測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，逐步將高精度測(cè)角儀器獨(dú)立成為的一個(gè)發(fā)展方向。3單片DRC的二次開發(fā) 由于受到芯片研究的制約，