第六章选择变压器和自整角机详解.ppt

第六章 旋转变压器与感应同步器9.1 旋转变压器9.1.1 概述 测量转角或转角差 ，属于控制微电机。 外形结构和电机相似，有定子和转子。从原理上看，是一种可以旋转的变压器，原边、副边在定子和转子上。原、副绕组之间的电磁耦合程度与转子转角有关，因此输出电压也与转角有关 。 函数关系：正余弦旋变，线性旋转变压器。 极数：两极旋转变压器和多极旋转变压器 。 9.1.2 旋转变压器的结构 与绕线式异步电动机相似。定子铁心内圆和转子铁心外圆上都有齿槽。两极两相分布绕组, 轴线互相垂直。 9.1.3 正余弦旋转变压器的工作原理 一、空载运行 旋转变压器的输出绕组是 、 。空载时输出绕组开路 。定子绕组 接交流激磁电压，频率为400Hz或50Hz 。产生脉振磁场，位于 的轴线上，并在绕组中感应出电势。 设绕组轴线与脉振磁场轴线的夹角为 θ，该绕组的磁通的最大值Φ为 该绕组感应电势有效值E为 轴线夹角为θ，两个输出绕组的感应电势的有效值分别为 是余弦绕组， 是正弦绕组。 旋转变压器的输出绕组接到阻抗很大的负载上时，可视为空载。 二、负载运行 带上负载的旋转变压器输出电压与正余弦函数之间出现误差，误差的大小与转角和负载电流有关。转角为45°时误差最大。负载电流越大，误差也越大。 输出电压的大 小取决于磁 场。转子负载 电流改变磁场， 引起输出误差。 定量分析。将转子电流磁密分解 为直轴分量和交轴分量。副边电 流产生的直轴磁密被激磁绕组电 流的负载分量抵消。原边电流不 能产生交轴磁势，不能抵消转子 负载电流磁密的交轴分量，转子 电流磁密的交轴分量将完全存在 于磁场中。 交轴磁密使磁场发生了改变。 转子电流产生的磁势为 交轴磁势为 负载电流越大，交轴磁势以及 由它引起的输出特性误差也越大。 ，交轴磁势和交轴磁密最大，负载特性与空载特性之间出现最大偏差。 负载时输出电压误差是由负载电流的交轴磁势引起的。 三、副边补偿的正余弦旋转变压器 副边补偿原理是，副边两个绕组 都接负载，使交轴磁势互相抵消。 两个磁势的直轴分量方向相同，交 轴分量则方向相反，互相抵消。若 能使二者幅值相等，交轴磁势就完 全抵消。 交轴磁势完全抵消的条件是 称为副边对称补偿 。 三、副边补偿的正余弦旋转变压器 交轴磁势完全抵消的条件是 称为副边对称补偿 。 转子直轴磁势 副边对称补偿时转子直轴磁势与转角无关，旋变的输入电流及输入阻抗与转角无关。 四、原边补偿的正余弦旋转变压器 旋转变压器定子上还有一个 绕组，轴线方向正是交轴方 向。在这个绕组中通上电流， 就可能抵消交轴磁势。这个 绕组中有感应电势，使该绕 组通过阻抗闭合，就有电流。 称为原边补偿。补偿绕组或 交轴绕组 。补偿阻抗 。 激磁电源内阻抗 。 负载电流产生的交轴磁势完全被抵消，称原边对称补偿。电源内阻很小，所以可以把补偿绕组直接短路。 优点：简单。 缺点：输入电流及阻抗与转角有关。 实际应用时，为了减小误差，可以同时采用原边补偿和副边补偿。 小结 采用了补偿措施的正余弦旋转变压器的磁场是直轴方向，当转子相对于基准绕组轴线转动 角时，正弦和余弦输出绕组输出交流电压，相位相同，频率相同。输出电压的有效值分别为 式中 为最大的输出电压有效值。 9.1.4 线性旋转变压器 正余弦旋转变压器转角小时是线性元件， 非线性误差小于0.1%； ，非线性误差小于1%。 忽略绕组的阻抗压降时有 K 为0.56～0.57，线性特性最佳。 士60°范围内，误差不超过0.1%。 有效值符号不同时，表明对应的交流 电压的相位相反，经相敏检波（解调）后的直流电压极性相反。 9.1.5 旋转变压器的应用 1.角度测量元件 小角度，线性测量元件。在大角度范围内,使用旋变转换器模块，将旋变的输出信号转换成数字量输出。 2.特殊应用 用1对旋变测量在机械上不相连的两个轴的转角差。这时旋变的输出电压与两轴的转角差的正弦成正比，由于系统正常工作时转角差较小，所以输出电压与两轴的转角差成正比，而与轴的转角大小无关。 左边旋变转轴与发送轴相连，称旋变发送机，转子绕组为激磁绕组和补偿绕组。右边的旋变转轴与接收轴相连，称为旋变变压器，转子绕组输出电压信号。两机的定子绕组按相序对接。 旋变发送机的转角为 ， 旋变变压器转角为 。 旋变变压器磁场与定子 绕组 轴线的夹角为