控制电机第七章 旋转变压器
旋转变压器简介
旋转变压器简介旋转变压器是一种通过旋转方式来变换电压或电流的设备。
它由两个或更多个线圈、磁心和传动系统组成。
其中一个线圈被称为主线圈，另一个线圈则被称为辅助线圈或电感传感器。
工作原理当旋转变压器旋转时，主线圈和辅助线圈之间的磁通量会引起感应电动势。
通过改变辅助线圈上连接的电阻或电容的数值，可以调整旋转变压器的电压或电流输出。
旋转变压器也可以用于测量和控制电流和电压。
在电力系统中，旋转变压器通常被用来调节并稳定电压，以确保电力网络的稳定运行。
应用领域旋转变压器被广泛用于以下领域：1. 飞机模拟器在飞机模拟器中，旋转变压器通常被用于控制飞机的移动和飞行状态，如舵面和发动机的控制。
2. 机器人技术在机器人技术中，旋转变压器被用于控制机器人的运动和姿态；同时，它还可以检测机器人的位置和速度。
3. 电力系统在电力系统中，旋转变压器通常被用于控制电力网络中的电压和电流，以及保护和监测电力设备。
4. 工业自动化在工业自动化中，旋转变压器通常被用于控制电动机和其他工业设备的运动和速度。
5. 医疗设备在医疗设备中，旋转变压器通常被用于控制医疗仪器的动作和位置。
优点和缺点与传统的固定变压器相比，旋转变压器有以下优点：•可以增加输出电压或电流；•可以根据需要调节电压或电流输出；•可以提高电力系统的效率和稳定性；•适用于各种场合，非常灵活。
缺点是：•价格较高；•机械部件容易损坏。
总结旋转变压器是一种用于变换电压或电流的设备，它可以广泛应用于飞机模拟器、机器人技术、电力系统、工业自动化和医疗设备等领域。
虽然它具有许多优点，但也存在一些缺点。
因此，在选择旋转变压器时，需要综合考虑其应用环境、预算和性能需求。
电机旋变是啥意思 电机旋变的工作原理
电机旋变是啥意思电机旋变的工作原理一.原理旋变，是（电机控制）中常用的一种位置（传感器），旋转变压器的作用就是精准测量（电机）转子的位置、转速及旋转方向，将这些（信号）传输给电控，由软件的控制算法来控制电机。
它可以控制三相交流电的频率和次序，从而可以改变驱动电机的转速和转向（正转和反转）。
当永磁同步电机在工作时，定子线圈产生的旋转磁场和转子同步转动，并且旋转磁场磁极和转子磁极会保持一定的夹角，而监测转子的位置和转速的就是旋变。
旋变的原理：通过给转子线圈输入高频正弦信号，也就是我们常说的励磁信号（旋变的（电源）），随后我们就能接收到线圈中感应旋变转子反馈出来的高频感应信号，经过处理可以得到对应的正余弦信息，通过软件解析后便可以得到定子的绝对位置。
二.标定旋变的标定在日常工作中有很多通俗的说法，比如说零位角标定、电机角标等等。
虽然说法不同，但是内容及功能是一致的，就是要知道旋变的零位与电机的零位之间的角度偏差。
三.常见故障如果旋变出现问题，那么势必会出现转速方面的问题。
1.车辆静态情况下（实际电机转速为零），仪表误报电机有转速；2.（高压）正常情况下，挂挡踩油门电机没有输出转速；3.引起三相（硬件）过流故障；4.引起（IGBT）故障；5.造成电机转速抖动；6.造成电机堵转；7.振动，异响旋变线束线序接错新发的故障：一台电机，通过了（控制器）软硬件版本（检测），进入NVH工况出现哒哒异响，特性曲线异常，转速为负，最后发现旋变线束设计错误。
1）通过电检测量从电机控制器端连接到电机端的旋变线一般有6根，分别为：ref±（励磁信号）、sin±（正弦信号）及cos±（余弦信号），每一组信号都有自己对应的阻值，可以通过测量电机控制插件端或者电机端的三组旋变阻值来判断是否是旋变故障2）特性曲线电机转速是电机扭矩的伴生信号，就像一个齿轮，你想让齿轮转起来，那就需要一个外力。
正常的电机转速变化平稳，呈线性变化。
电机中旋转变压器的作用
电机中旋转变压器的作用电机是现代工业生产中不可或缺的重要设备之一，它通过电能转换为机械能，驱动各种机械设备运转。
而在电机中，旋转变压器扮演着重要的角色，它起到了调节电压的作用，确保电机的正常运行。
旋转变压器是一种特殊的变压器，它的主要特点是可以旋转。
通常，电机中的旋转变压器由固定部分和旋转部分组成。
固定部分安装在电机的定子上，而旋转部分则连接在电机的转子上。
当电机运转时，旋转部分也会随之旋转。
旋转变压器的作用主要体现在以下几个方面：1. 电压调节：电机在运行过程中，需要不同电压的供电。
旋转变压器通过调节变压器的绕组比例，可以实现不同电压的输出。
这样，无论是在启动电机时还是在正常运行时，都能根据需要提供合适的电压，确保电机的正常工作。
2. 电流控制：电机在运行过程中，电流的大小会不断变化。
旋转变压器可以通过调节变压器的绕组数目，控制电流的大小。
这样，旋转变压器可以根据电机的负载情况，调整输出电流，保持电机的稳定运行。
3. 电能传递：旋转变压器作为电机的核心部件之一，起到了电能传递的作用。
它将电源提供的电能转换为适合电机运行的电压和电流，并通过转子传递给电机的负载。
这样，旋转变压器保证了电机能够高效地利用电能，实现机械能的输出。
旋转变压器在电机中起到了电压调节、电流控制和电能传递的重要作用。
它能够根据电机的需求，提供合适的电压和电流，保证电机的正常工作。
同时，旋转变压器的旋转特性使得它能够随着电机的旋转而灵活调整输出，适应不同工作状态。
正是因为旋转变压器的存在，电机才能够高效、稳定地运行，为各行各业的生产提供动力支持。
虽然旋转变压器在电机中起到了重要的作用，但它并不是万能的。
在实际应用中，还需要根据具体的电机需求，选择合适的旋转变压器。
同时，对旋转变压器的维护和保养也非常重要，以确保其正常工作。
只有充分发挥旋转变压器的作用，才能提高电机的效率，延长电机的使用寿命。
电机中的旋转变压器在电压调节、电流控制和电能传递等方面起到了重要作用。
第七章控制电机PPT课件
现象。
第七章 控制电机
电机学 华侨大学电气工程与自动化系
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（一）、电枢控制时的特性
不同于交流两绕组全在定子，直流伺服电动机的励磁绕组和电枢绕组分别装 在定子和转子上。假定磁路不饱和，并不计电枢反应，这在小功率的直流伺服 电动机中是允许。
1、机械特性 Tem f (n)
Ia
U
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2、非磁性杯形转子 除了与异步电动机一样的定子外，还有 一个内定子（不放绕组，只是代替笼型转 子铁心作为磁路的一部分），在内外定子 间有非磁性材料(铝或铜)制成的杯形转子。
(三) 控制方法
伺服电动机不仅须具有起动和停止的伺服性，
而于且伺还 服须 交具流有励转磁速绕的组大不小变和，方改向变的控制可电控压性。U由c也
sm
x1
r2 x2
1
r2
x1
x2
由于异步电机的稳定运行区为0 ~ sm，增大转子电阻，使伺服电机始终处于
稳定运行。
(二)基本结构
定子槽中，要装有励磁绕组和控制绕组，这两种绕组可有相同或不同的匝数。
1、笼型转子 转子的结构和三相异步电动机鼠笼型转子完全一样。
第七章 控制电机
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1、机械特性
（1）幅值控制方式：用所谓有效信号系数 。即控制电压
绕组的电源电压（励磁电压）U s （2）相位控制方式：
U f
之比： e
e
Uc U s
Uc U f
U
c
与归算到控制
这种控制方式中。控制电压与归算到控制绕组的电源电压即励磁电压大小相等，
即 Uc Us U但f 相位滞后 电角度，为与幅值控制滞后90°，取滞后90°分
旋转变压器的工作原理及应用
旋转变压器的工作原理及应用旋转变压器的工作原理及应用旋转变压器又称分解器，是一种控制用的微电机，它将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号的一种间接测量装置。
在结构上与二相线绕式异步电动机相似，由定子和转子组成。
定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。
激磁电压接到转子绕组上，感应电动势由定子绕组输出。
常用的激磁频率为400Hz，500Hz，1000Hz和5000Hz。
旋转变压器结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。
因此，在数控机床上广泛应用。
通常应用的旋转变压器为二极旋转变压器，其定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组。
另外，还有一种多极旋转变压器。
也可以把一个极对数少的和一个极对数多的两种旋转变压器做在一个磁路上，装在一个机壳内，构成“粗测”和“精测”电气变速双通道检测装置，用于高精度检测系统和同步系统。
什么是旋转变压器以及应用方式什么是旋转变压器以及应用方式旋转变压器又称分解器，是一种控制用的微电机，它将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号的一种间接测量装置。
在结构上与二相线绕式异步电动机相似，由定子和转子组成。
定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。
激磁电压接到转子绕组上，感应电动势由定子绕组输出。
常用的激磁频率为400Hz，500Hz，1000Hz和5000Hz。
旋转变压器结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。
因此，在数控机床上广泛应用。
通常应用的旋转变压器为二极旋转变压器，其定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组。
另外，还有一种多极旋转变压器。
也可以把一个极对数少的和一个极对数多的两种旋转变压器做在一个磁路上，装在一个机壳内，构成“粗测”和“精测”电气变速双通道检测装置，用于高精度检测系统和同步系统。
旋转变压器的应用旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式：鉴相方式和鉴幅方式。
chap08_旋转变压器
8.旋转变压器 旋转变压器
• (续) Is=IB ，想像为一匝数为(Ns+NBcos α)的绕组作用在直 轴，作为一次绕组，而绕组A为二次绕组，二次绕组和一 次绕组的匝数比kT为
NA kT = NS + N B cos α
因为A和B为对称绕组，NA=NB，而k=NA/Ns，故上式可写成
k kT = 1 + k cos α
U out =
1 + 0.52 cos α
α则在±60°范围内，其相对线性误差仍能保持小于0.1%。
8.旋转变压器 旋转变压器
图8-4 原方补偿的线性旋转变压器
欲使输出特性有上述函数关系，旋转变压器应按图8-4接线。 定子S绕组与转子B绕组串联后接到电源，为一次绕组；A 绕组为输出绕组；补偿绕组C经阻抗闭合，其作用仍为补 偿交轴磁场。
8.旋转变压器 旋转变压器
线性旋转变压器
这种旋转变压器的特性是输出电压与旋转角α成线性关系。 我们知道，α很小时，α ≈ sin α，当α <45°时，二者的相 对线性误差小于0.1%，此时，正弦旋转变压器可以视作线 性回转变压器。但当增大时，其误差迅速增大，必须采用 线性旋转变压器。 数学上可以证明，若旋转变压器的输出电压有如下的函数 关系 sin α
一般情况，旋转变压器的转子只需转动一个有限角度，所 以转子绕组A和B的四个端点可以直接用软导线引出，毋需集 电环和电刷构成的滑动接触。
工作原理
旋转变压器除了自身以下几点，其基本作用原理与普通变压 器相同。 绕组为分布式 铁心磁路有空气隙 一、二次（定、转子）绕组的轴线相互位置经常改变
8.旋转变压器 旋转变压器
8.旋转变压器 旋转变压器
旋转变压器结构
电机旋转变压器工作原理
电机旋转变压器工作原理1.电机驱动部分：电机驱动部分主要由电机和电源组成。
电机通过转子的转动来驱动旋转变压器的转子旋转。
电源为电机提供直流电源。
2.旋转变压器部分：旋转变压器由两个主要部分组成，即固定部分（或称为固态变压器）和旋转部分（或称为电枢）。
-固态变压器：固态变压器通常由一个或多个主磁铁、剩磁消除装置和定子线圈组成。
主磁铁产生一个均匀的磁场，将定子线圈的铁芯和定子线圈本身做成一体，以便与旋转部分的线圈进行电磁耦合。
剩磁消除装置用于减小固态变压器内的剩磁。
-旋转部分：旋转部分由电枢线圈和滑环组成。
电枢线圈绕制在一个或多个滑环上，滑环与电枢线圈之间的接触通过不接触的旋转换向器传递。
在电枢线圈中产生的磁场通过旋转压电换向器与固态变压器的磁场耦合，从而在旋转部分中感应出一个交流电动势。
3.功率逆变器部分：功率逆变器主要由晶闸管、继电器和控制电路组成。
逆变器将旋转部分感应出的交流电动势转换为输出电源的交流电，从而实现将直流电能转换为交流电能的功能。
1.当电机驱动部分提供直流电源给旋转变压器时，电机开始运转。
这样，旋转部分的电枢线圈也开始旋转。
2.旋转的电枢线圈通过滑环与固态变压器的磁场耦合。
因为固态变压器的磁场是均匀的，所以通过不接触的旋转换向器传递给电枢线圈的磁场也是均匀的。
3.在电枢线圈中感应出一个交流电动势。
这个电动势的频率和振幅主要由电机的转速和转子数目决定。
4.感应出的交流电动势在功率逆变器的作用下被转换为输出电源的交流电。
输出电源的频率和振幅可以通过调控功率逆变器的工作状态实现。
5.输出交流电可以用于供电、驱动交流电设备或传输给其他电子设备。
总结起来，电机旋转变压器通过电机的驱动，使旋转部分的电枢线圈与固态变压器耦合，产生交流电动势，然后通过功率逆变器将其转换为输出电源的交流电。
这样，直流电能就被转换为交流电能，实现了电能的转换和传输。
旋转变压器的工作原理
旋转变压器的工作原理旋转变压器是一种用于电力传输和转换的重要设备，其工作原理基于电磁感应。
旋转变压器通常由主要有两部分组成，分别是定子和转子。
定子部分定子部分是旋转变压器的固定部分，通常由铁芯和绕组组成。
铁芯是用磁性材料制成的，其作用是增强磁场的传导能力。
绕组则是绕在铁芯上的导线，通常为绝缘的铜线。
当定子绕组通以交流电流时，会在铁芯周围产生一个交变磁场。
转子部分转子部分是旋转变压器的移动部分，通常由铁芯和绕组组成。
铁芯和绕组的结构与定子部分相似，但是转子可以自由旋转。
当定子部分产生的磁场与转子部分相互作用时，会在转子绕组中感应出电动势，从而产生电流。
工作原理旋转变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当定子绕组通以交流电流时，产生的交变磁场会穿过转子部分，感应出电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场的变化速率成正比。
因此，随着定子电流的变化，感应电动势也会发生变化。
这种感应电动势可以用来转换电压。
通过控制定子电流的大小和频率，可以实现对输出电压的调节。
当转子部分转动时，感应电动势的大小和极性也会发生变化，从而实现输出电压的变化。
应用领域旋转变压器广泛应用于电力系统、工业生产和实验室等领域。
在电力系统中，旋转变压器通常用于电网传输和分配中，可以实现电压变换和调节。
在工业生产中，旋转变压器常用于设备电源供应和电动机控制。
在实验室中，旋转变压器常用于电路实验和教学示范。
结论旋转变压器是一种重要的电力设备，其工作原理基于电磁感应。
定子和转子部分通过电磁感应相互作用，实现了电能的变换和传输。
旋转变压器在电力系统、工业生产和实验室等领域都有广泛的应用，为电力传输和转换提供了便利。
旋转变压器.
图8.14 正余弦旋转变压器结构原理图
2．正余弦旋转变压器的工作原理
正余弦旋转变压器的转子输出电压与转子转角 呈正弦或余
弦关系，它可用于坐标变换、三角运算、单相移相器、角度数字
转换、角度数据传输等场合。正余弦旋转变压器的工作原理如图 8.14所示。
在定子绕组D1D2施以交流励磁电压U1 ，则建立磁通势F而产
机出一的个转与子两绕转组轴Z3的Z4差做角输出=绕 1组-，2输成
正弦函数的电动势，当差角较小且
图8.16 用一对旋转变压器测量 差角原理图
用弧度表示时，该电动势近似正比
于差角。可见一对旋转变压器可用
来测量差角。
旋转变压器与自整角机的比较
用一对旋转变压器测量差角的工作原理 和用一对控制式自整角机测量差角的工作原 理是一样的。因为这两种电机的气隙磁场都 是脉振磁场，虽然定子绕组的相数不同（自 整角机的定子绕组为三相，而旋转变压器为 两相），但都属于对称绕组，所以两者内部 的电磁关系是相同的。但旋转变压器的精度 比自整角机要高很多。
8.4 旋转变压器
旋转变压器是一种结构和制造工艺都十分精 细的控制电机，其精度很高。旋转变压器主要有 正余弦旋转变压器和线性旋转变压器两种。正余 弦旋转变压器主要用于要求坐标变换、三角运算 的场合，线性旋转变压器主要用于要求将转角转 换成电信号的场合。
1．基本结构
旋转变压器实质是二次绕组
（转子绕组）可以旋转的特殊变压 器。当一次绕组（定子绕组）接单 相交流电源励磁，转子转过不同的 角度时，定、转子绕组之间的磁耦 合关系随之改变，使旋转变压器的 输出电压与转子的转角具有某种函 数关系。
旋转变压器分为定子和转子两大
部分，一般制成两极电机。定、转
子铁心采用高导磁率的软磁材料或
旋转变压器
应用
旋转变压器旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，适用于所有使用旋转编码器的场合，特别是 高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。由于旋转变压器以上特点，可完全替代光 电编码器，被广泛应用在伺服控制系统、机器人系统、机械工具、汽车、电力、冶金、纺织、印刷、航空航天、 船舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田、水利、化工、轻工、建筑等领域的角度、位置检测系统中。也可用于坐 标变换、三角运算和角度数据传输、作为两相移相器用在角度--数字转换装置中。
图1是有刷式旋转变压器。它的转子绕组通过滑环和电刷直接引出，其特点是结构简单，体积小，但因电刷与 滑环是机械滑动接触的，所以旋转变压器的可靠性差，寿命也较短。
图1有刷式旋转变压器
图2无刷式旋转变压器
图2是无刷式旋转变压器。它分为两大部分，即旋转变压器本体和附加变压器。附加变压器的原、副边铁心及 其线圈均成环形，分别固定于转子轴和壳体上，径向留有一定的间隙。旋转变压器本体的转子绕组与附加变压器 原边线圈连在一起，在附加变压器原边线圈中的电信号，即转子绕组中的电信号，通过电磁耦合，经附加变压器 副边线圈间接地送出去。这种结构避免了电刷与滑环之间的不良接触造成的影响，提高了旋转变压器的可靠性及 使用寿命，但其体积、质量、成本均有所增加。
旋转变压器一般有两极绕组和四极绕组两种结构形式。两极绕组旋转变压器的定子和转子各有一对磁极，四 极绕组则各有两对磁极，主要用于高精度的检测系统。除此之外，还有多极式旋转变压器，用于高精度绝对式检 测系统。
分类
旋转变压器按输出电压与转子转角间的函数关系，主要分三大类旋转变压器：
1.正--余弦旋转变压器----其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。
结构
旋转变压器组成和工作原理
旋转变压器组成和工作原理
旋转变压器是由旋转变压器本身和传动系统组成的，旋转变压器由固定绕组（或称定子绕组）和旋转绕组（或称转子绕组）组成。
固定绕组通过定子铁核实现，而旋转绕组则通过转子铁核实现。
传动系统由电动机、减速器等部件组成，用于实现旋转绕组的运动。
旋转变压器的工作原理是基于电磁感应的原理。
当定子绕组中通有交流电流时，产生的磁场会穿过转子绕组，由于转子绕组与定子绕组之间的磁耦合作用，转子绕组中也会形成磁场。
当转子绕组中有载流导体时，由于磁场的变化，会在载流导体中感应出电动势，进而产生电流。
这样就实现了电能从定子侧传输到转子侧，完成了电能的变压和变频。
旋转变压器可以具有变压变频的功能，通过调节定子绕组中通入的交流电压和频率，可以实现对转子绕组中的输出电压和频率进行调节。
旋转变压器主要应用于需要变压变频的场合，如变频驱动系统、风力发电系统等。
其优点是结构紧凑、效率高、输出稳定，适用于各种工况要求。
旋线式旋转变压器简介讲解
3. 位置传感器介绍
常用传感器介绍 光电编码器介绍
3.1 常用传感器介绍
作为速度及位置传感元件，常用的有这样几种：光学编码器、磁性编码器 和旋转变压器。由于制作和精度的缘故，磁性编码器没有其他两种普及。光 学编码器的输出信号是脉冲，由于是天然的数字量，数据处理比较方便，因 而得到了很好的应用。早期的旋转变压器，由于信号处理电路比较复杂，价 格比较贵的原因，应用受到了限制。因为旋转变压器具有无可比拟的可靠性 ，以及具有足够高的精度，在许多场合有着不可代替的地位，特别是在军事 以及航天、航空、航海等方面。
4.6 电梯上的应用
旋转变压器在电梯上面的应用，主要是用于电机门机以及曳引机上面，主要是作 为位置传感器使用。三菱电梯已把旋变使用于永ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同步门机，上海桑塔斯曳引机 也已经使用旋转变压器作为位置传感器另外我公司生产的旋转变压器比较容易实 现外转子结构，可以使曳引机的结构更加简单、可靠。
4.7 航空航天上的应用
6）相位移 次级输出电压相对于初级励磁电压在时间上 的相位差。相位差的大小有关因素——旋变类型、尺 寸、结构和励磁频率。
7）基准相位 基准相位是指旋转变压器从基准电气零位 开始，作正向旋转时出现的第一个基波最大电压的相 位。
相位的规定方法：①初级励磁电压的相位为基准； ②以次级电压最大输出时的相位为基准。
2.2 旋转变压器使用注意事项
4）屏蔽 旋转变压器本身的磁场比较弱，当外部有强磁场靠近 旋转变压器时（例如在电动机中），会影响旋转变压 器的磁场和在旋转变压器绕组端部的磁状态，进而产 生误差电势，产生误差。因此，应该尽量使得旋转变 压器远离强磁场，以及采取磁屏蔽措施。
2.2 旋转变压器使用注意事项
油田机械上的应用
旋转变压器(第7章)[1]1
![旋转变压器(第7章)[1]1](https://img.taocdn.com/s3/m/e494a403e87101f69e3195d0.png)
是否接触： 是否接触：接触式和无接触式 有限转角和无限转角）； （有限转角和无限转角）； 电机的极对数：单极对和多极对。 电机的极对数：单极对和多极对。
控制电机
2914旋转差动变压器 旋转差动变压器
2595旋转变压器 旋转变压器
用途： 用途：在旋转运动 的随动系统中， 的随动系统中，提供 位置反馈信号。 位置反馈信号。已用 于某系统中。 于某系统中。
Z3
ER2 = - kµ ED sinθ
控制电机
六、输出相位移ϕ
BD Us1 D3 D1 D4
ED θ ER1 ER2
Z2 D2 Z4
输出电压基波分量与 输入电压基波分量的相位 差叫输出相位移。误差范围 。 。 为： 3 ~22 。
Z1
Z3
控制电机
BD Us1 D3
D1 D4
ED θ ER1 ER2
D2
D1
Z4 Z2 Z1 Z3
3 正余弦旋转变压器的工作原理
一、旋转变压器空载时
输出绕组Z 以及定子交轴绕组D 开路， 输出绕组 1 Z2和Z3 Z4以及定子交轴绕组 3D4开路， 激磁绕组施加交流激磁电压U 激磁绕组施加交流激磁电压 s1 。
Us1 D3 BD D1 D4 D2 Z1 Z4
此时气隙中将产生一个脉振磁 场BD ，该磁场的轴线在定子激磁 绕组D 的轴线上。 绕组 1D2的轴线上。
Z3
R2
Z2
ER1 = kµ ED cosθ ER2 = - kµ ED sinθ
控制电机
二、线性误差δx δx的含义为：线性旋转变压器在工作转角 的含义为： 范围内，在不同转角时， 范围内，在不同转角时，实际输出电压和理论 值之差对理论最大输出电压之比。误差范围为： 值之差对理论最大输出电压之比。误差范围为： 。 （0.05~0.3）%。工作转角范围一般为 ± 60 。
控制电机电子旋转变压器PPT课件
I ; 通过Z3-Z4绕组 R1 IR 2
(6 - 7)
• 由图 6 - 5知, 交轴磁势为
•
FR1q=FR1sinθ=KIR1sinθ
•
FR2q=FR2cosθ=KIR2cosθ
(6 - 8)
由图 6 - 5 的电路关系得
IR
2
U R2 ZL Z
kuUs1 sin
ZL Z
IR1
U R1 Z Z
小结
• 1．定义：旋转变压器是一种能旋转的变压器，它的原、副边绕组分别装在定、转子上，原、副边绕组之间 的电磁耦合程度由转子的转角决定，转子绕组的输出电压大小及相位与转子的转角呈一定的函数关系。
• 2．分类：
• （1）按旋转变压器的输出电压和转子转角间的函数关系：
•
正余弦旋转变压器（XZ）、线性旋转变压器（XX）和比例式旋转变压器（XL）
D1-D2加交流励磁电压
。 那么气隙中将产生一个脉振磁密
, 其轴线在定子励磁绕组的轴
线上。 据自整角机的电磁理论, 磁密
将在副边即转子的两个输出绕组中感应出变压器电势。
U f 1
B D
B D
• 只是自整角机的副边为发送机定子三相绕组, 而这里的旋转变压器的副边为转子两相绕组。 这些变
压器电势在时间上同相位, 而有效值与对应绕组的位置有关。 设图中余弦输出绕组Z1-Z2轴线与脉振磁
图 6 – 1 旋转变压器结构示意图
•
定子的电磁部分仍然由可导电的绕组和能导磁的铁心组成。 定子绕组有两个, 分别叫定子励
磁绕组(其引线端为D1、 D2)和定子交轴绕组(其引线端为D3、 D4)。 两个绕组结构上完全相同, 它们 都布置在定子槽中, 而且两绕组的轴线在空间互成90°, 如图 6 - 2 所示。 定子铁心由导磁性能良好的
旋转变压器工作原理
旋转变压器工作原理旋转变压器是一种常见的电力变压器，它通过旋转磁场来实现电压的变换。
在工业和电力系统中，旋转变压器被广泛应用于变频调速、电力传输和配电系统等领域。
本文将介绍旋转变压器的工作原理，包括其结构、工作过程和应用。
结构旋转变压器由定子和转子两部分组成。
定子是固定不动的部分，通常由铁芯和绕组组成。
铁芯是用于集中磁场的磁导体，绕组则是用来产生磁场和传输电能的线圈。
转子则是旋转的部分，通常由铁芯和绕组组成。
当转子旋转时，它会改变磁场的方向和大小，从而实现电压的变换。
工作过程旋转变压器的工作原理基于电磁感应。
当交流电流通过定子绕组时，它会产生一个旋转的磁场。
这个旋转的磁场会穿过转子绕组，从而在转子绕组中感应出电压。
由于转子是旋转的，所以感应出的电压也是随着转子的旋转而变化的。
通过合理设计定子和转子的绕组结构，可以实现不同的电压变换比。
应用旋转变压器在工业和电力系统中有着广泛的应用。
其中最常见的应用是在变频调速系统中。
通过改变旋转变压器的转速，可以实现电机的调速控制。
此外，旋转变压器还常用于电力传输和配电系统中。
在电力传输系统中，旋转变压器可以将高压电能变换为低压电能，从而实现长距离的电能传输。
在配电系统中，旋转变压器可以将电能从高压侧变换为低压侧，以满足不同用电设备的需求。
总结旋转变压器是一种重要的电力变压器，它通过旋转磁场来实现电压的变换。
其工作原理基于电磁感应，通过定子和转子的相互作用来实现电能的传输和变换。
在工业和电力系统中，旋转变压器被广泛应用于变频调速、电力传输和配电系统等领域。
随着电力系统的不断发展，旋转变压器的应用前景将更加广阔。
旋转变压器的工作原理
旋转变压器的工作原理旋转变压器是一种常见的电气设备，它在电力系统中起着至关重要的作用。
它能够将电压从一级变换到另一级，从而满足不同电气设备的电压要求。
那么，旋转变压器的工作原理是什么呢？首先，我们需要了解旋转变压器的基本结构。
旋转变压器由定子和转子两部分组成。
定子上绕绕着绕组，而转子则连接着旋转部件，如风机或者发电机。
当旋转部件运转时，转子也会随之旋转，从而改变绕组的位置和相对位置。
旋转变压器的工作原理主要是基于磁场的感应原理。
当定子绕组通电时，会在周围产生一个磁场。
而转子在这个磁场中旋转时，会产生感应电动势。
这个感应电动势会导致转子绕组中产生电流，从而形成一个新的磁场。
这个新的磁场会对定子绕组中的磁场产生影响，从而改变定子绕组中的电压。
这就实现了电压的变换。
另外，旋转变压器还可以通过改变转子绕组的位置和相对位置来实现电压的调节。
通过调节转子的位置，可以改变转子绕组中的感应电动势大小，从而实现电压的调节。
这种方式可以实现连续、平稳的电压调节，非常适合电力系统中对电压要求较高的场合。
除了电压调节，旋转变压器还可以实现相位调节。
通过改变转子绕组的相对位置，可以改变感应电动势的相位，从而实现相位的调节。
这种方式可以实现电力系统中对相位要求较高的场合，如电力传输线路的功率因数调节等。
总的来说，旋转变压器的工作原理是基于磁场的感应原理，通过改变转子绕组的位置和相对位置来实现电压和相位的调节。
它在电力系统中起着至关重要的作用，能够满足不同电气设备的电压要求，实现电压和相位的稳定调节。
因此，对于电力系统的稳定运行和电气设备的正常工作具有重要意义。
课件7 控制电机 旋转变压器【精选】
励磁绕组 补偿绕组
正余弦 旋转变压器
转子
正弦绕组 余弦绕组
机体
S1-S2直轴 S3-S4交轴
互相垂直
R1-R2直轴 互相垂直
R3-R4交轴
1.1 正余弦旋转变压器 1.1.1基本结构
S1 Φd
U1 S3
S2
定子
余弦绕组
R1
S4 R4
θ R2
正弦绕组
R3
转子
1.1 正余弦旋转变压器 1.1.2 工作原理（空载）
S1 Φd
U1 S3
S2
余弦绕组
R1
S4 R4
θ R2
正弦绕组
R3
ER1 E2 cos ER2 E2 sin
E2 为夹角为0时的转子绕组的感应
电动势
ku
E2 E1
旋转变压器的变比
ER1 ku E1 cos kuU1 cos ER2 ku E1 sin kuU1 sin
UR2
-60
0
60 90
θ
180
S3 U1
S1 Φd
S2
R1 R3
S4
θ
ZL2 R4
R2
U R2 ER2 ku E1 sin
ER1 ku E1 cos U1 E1 ku E1 cos
UR2
ku sin 1 ku cos
U1
Ku = 0.56~0.57时，角度在±600， 输出UR2和角度成线性关系。
控制电机
课件7 旋转变压器
旋转变压器
1.0.概述 旋转变压器是一种输出电压与转子角成一定函数关系的特种电机，
是一种测量元件。
作用：三角函数计算，坐标变化，角度数据测量
旋转变压器基础知识
旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。
当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角成线性关系.它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输，也可以作为两相移相器用在角度——数字转换装置中.按输出电压与转子转角间的函数关系,我所目前主要生产以下三大类旋转变压器：1. 正-—余弦旋转变压器(XZ)———-其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。
2. 线性旋转变压器(XX ）、(XDX ）----其输出电压与转子转角成线性函数关系。
线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种，前者（XX ）实际上也是正—-余弦旋转变压器,不同的是采用了特定的变比和接线方式.后者（XDX ）称单绕组线性旋转变压器。
3. 比例式旋转变压器(XL)—-—-其输出电压与转角成比例关系。
二、 旋转变压器的工作原理由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子（旋转一周）之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律，因此，当激磁电压加到定子绕组时,通过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。
图4－3为两极旋转变压器电气工作原理图。
图中Z 为阻抗。
设加在定子绕组的激磁电压为 sin ω=- S m V V t （4-1） 图 4-3 两极旋转变压器 根据电磁学原理，转子绕组12B B 中的感应电势则为sin sin sin θθω== （4－2）B s m V KV KV t (4—2）式中K ——旋转变压器的变化；—的幅值m s V V ；θ——转子的转角，当转子和定子的磁轴垂直时,θ=0。
如果转子安装在机床丝杠上，定子安装在机床底座上,则θ角代表的是丝杠转过的角度，它间接反映了机床工作台的位移。
由式(4－2）可知,转子绕组中的感应电势B V 为以角速度ω随时间t变化的交变电压信号。
其幅值sin θm KV 随转子和定子的相对角位移θ以正弦函数变化。
第七章 旋转变压器A4
第七章旋转变压器§ 7－1 概述旋转变压器是自动控制装置中的一类精密控制微电机。
当它的原方施加单相交流电源激磁时，其副方的输出电压与转角严格保持某种函数关系。
在航空航天，军事领域和高精度伺服系统中有广泛应用。
一、旋转变压器的分类旋转变压器有多种分类方法。
是否接触：接触式和无接触式（有限转角和无限转角）；电机的极对数：单极对和多极对。
使用要求：解算装置用和用于随动系统。
(一)用于解算装置1.正余弦旋转变压器2.线性旋转变压器3.比例式旋转变压器4.特殊函数旋转变压器(二)用于随动系统1.旋变发送机2.旋变差动发送机3.旋变变压器二、旋转变压器的结构特点图7-1 旋转变压器的结构§ 7－2 正余弦旋转变压器的工作原理对正余弦旋转变压器有很高的精度要求。
差值要求不大于正弦（余弦）幅值的0.3%。
设计和工艺必须严格保证。
一、 正余弦旋转变压器的空载运行图7-2 正余弦旋转变压器的空载运行已知条件：1) 两极结构，定子两套绕组（励磁绕组12D D 和交轴绕组34D D ）正交,匝数、型式完全一样，有效匝数s wsN K 。
2) 转子两套绕组12Z Z 与34Z Z 正交，匝数、型式完全一样，有效匝数r wr N K 。
3) 12Z Z 与34Z Z ， 12D D 与34D D 均为正弦绕组。
4) 12D D 外施单相交流电源。
假定条件：1) 设12D D 绕组轴线方向为直轴（d 轴） 2) 用α来表示转子转角，12Z Z 的轴线与交轴绕组34D D 轴线相重合时0α=。
3) 励磁绕组12D D 中漏阻抗0fZ σ=。
激磁绕组（d 轴）施加单相激磁电压f U 产生直轴脉振磁通d Φ。
在激磁绕组中产生感应电势：4.44f s ws d E fN K =Φs N —定子绕组匝数；ws K —基波绕组系数；d Φ—直轴脉振磁通幅值。
激磁电压f U 与感应电势平衡，忽略阻抗，dΦ为常数，直轴磁场呈正弦分布。
电机中旋转变压器的作用
电机中旋转变压器的作用
电机是现代工业中不可或缺的设备，它们被广泛应用于各种机械设备中，如风扇、洗衣机、电动车等。
电机的工作原理是将电能转化为机械能，其中旋转变压器是电机中的重要组成部分。
旋转变压器是一种特殊的变压器，它的主要作用是将电能从固定线圈传输到旋转部分。
在电机中，旋转部分通常是转子，而固定线圈则是定子。
旋转变压器的作用是将电能从定子传输到转子，以便转子能够旋转。
旋转变压器的结构通常由两个部分组成：定子和转子。
定子是一个固定的线圈，它通常由铜线制成。
转子则是一个旋转的部分，它通常由铁芯和铜线制成。
在电机中，定子和转子之间的空隙非常小，通常只有几毫米。
旋转变压器的工作原理是利用电磁感应的原理。
当电流通过定子线圈时，它会产生一个磁场。
这个磁场会穿过空气间隙，进入转子。
当转子旋转时，它会切割磁场，产生一个电动势。
这个电动势会通过转子线圈传输回定子，从而完成电能的传输。
旋转变压器在电机中的作用非常重要。
它可以将电能从定子传输到转子，以便转子能够旋转。
同时，旋转变压器还可以控制电机的速度和方向。
通过改变定子线圈的电流，可以改变磁场的强度和方向，从而改变转子的速度和方向。
旋转变压器是电机中的重要组成部分，它可以将电能从定子传输到转子，以便转子能够旋转。
同时，旋转变压器还可以控制电机的速度和方向。
在电机的设计和制造中，旋转变压器的作用不可或缺。
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KuUf sin 1 j xm cos2
ZL ZL
ZL
图7-4输出特性的畸变
可以看出，负载时由于交轴磁场的存在，在输出电压中多出 j xm cos2 项， 使旋转变压器的输出特性不再是转角的正弦函数，而是发生了畸Z L 变。并且负
载阻抗越小，畸变愈严重。
11
7.2.2输出特性的补偿
旋转变压器的变比
Es K uU f sin
Ec
K uU f
c
os
输出电动势与转子转角呈严格的正、余弦关系。
8
7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理
2．负载运行 正弦输出绕组R3-R4带上负
载以后，其输出电压不再是转角 的正余弦函数，这种输出特性偏 离正余弦规律的现象称为输出特 性的畸变。
1． 二次侧补偿的正余弦旋转变压器
畸变的原因是交轴磁场的 存在。
当正余弦旋转变压器一 个输出绕组工作，另一个输 出绕组作补偿时，称为二次 侧补偿。
若 Bs和 Bc 所产生的交轴分量
互相抵消时，则旋转变压器中就 不存在交轴磁通，也就消除了由 交轴磁通引起的输出特性的畸变。
图7-5副边补偿正余弦旋转变压器
设S1-S2轴线与R1-R2轴线的夹角为 。
图7-2旋转变压器的工作原理
7
7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理
励磁磁通在励磁绕组S1-S2、正弦绕组R3-R4和余弦R1-R2中感应电势分别为
Ef 4.44 fN 1kW1m Ec 4.44 fN 2kW2m cos
Es
4.44
7.2.1工作原理 7.2.2输出特性的补偿 7.2.3应用
6
7.2 正余弦旋转变压器
正余弦旋转变压器输出绕组的电压与转子转角呈正弦和余弦函数关系。
7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理
1．空载运行
输出绕组R1-R2和R3-R4以及定子交轴 绕组S3-S4开路，在励磁绕组S1-S2施 加交流励磁电压，将在气隙中将产生 一个脉振磁场 Bf，该脉振磁场的轴 线在定子励磁绕组S1-S2的轴线上。
Is
Bs
Bsd Bsq
Bs Bs
s in cos
作用与空载相同
图7-3正弦绕组接负载Z L
在正弦绕组中感应电势
9
7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理
sq 将在其中感应电动势
Esqs 4.44 f N2k W2 sq cos 4.44 f N2k W2 s cos2 4.44 f N2kW2Fs cos2 2f ( N 2kW2 )2 Is cos2 Is xm cos2
xm 2f (N 2kW2 )2 为绕组电抗， 为磁路的磁导。
由此得出正弦输出回路的电压平衡方程式为
Es Esqs ULs Is Zs
式中 ULs Is Z L 为正弦输出绕组负载时的输出电压，Z s为正弦绕组的漏阻抗
10
7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理
Zs ZL
K uU f cos
Zc Z
在正、余弦绕组中产生的磁场分别为
Bsq
Bs
cosθ
K
KuUf sin θ Zs ZL
cosθ
Bcq
Bc
sin θ
K
KuUf cosθ Zc Z
12
7.2.2输出特性的补偿
要达到完全补偿，正、余弦输出绕组中感应电动势的大小和相位
应与空载时一样，即
Es Ec
KuU f KuU f
sin
cos
此时，转子绕组中的电流 I s 和 I c 分别为
Is Ic
Es Zs ZL
Ec Zc Z
K uU f sin
第7章 旋转变压器
7.1 概 述 7.2 正余弦旋转变压器 7.3 线性旋转变压器 7.4 数字旋转变压器 7.5 旋转变压器的误差分析及主要技术指标 7.6 多极旋转变压器和感应同步器
1
7.1 概 述
7.1.1旋转变压器的分类 7.1.2旋转变压器的结构特点
2
7.1 概 述
旋转变压器是自动控制装置中的一类精密控制微电 机。从物理本质看，可以认为是一种可以旋转的变压器， 这种变压器的原、副边绕组分别放置在定子和转子上。 当旋转变压器的原边施加交流电压励磁时，其副边输出 电压将与转子的转角保持某种严格的函数关系，从而实 现角度的检测、解算或传输等功能。
3
7.1.1旋转变压器的分类
按有无电刷与滑环之间的滑动接触分，可分为有刷和无刷两种。 按电机的极数多少分，可分为两极式和多极式。 按输出电压与转子转角间的函数关系，又可分为正余弦旋转变压器、 线性旋转变压器和比例式旋转变压器等。
根据应用场合的不同，旋转变压器又可以分为两大类：一类是解算用 旋转变压器，如利用正余弦旋转变压器进行坐标变换、角度检测等，这已 在数控机床及高精度交流伺服电动机控制中得以应用；另一类是随动系统 中角度传输用旋转变压器，这与控制式自整角机的作用相同，也可以分为 旋变发送机、旋变差动发送机和旋变变压器等，只是利用旋转变压器组成 的位置随动系统，其角度传送精度更高，因此多用于高精度随动系统中。
将 Esqs jIs xm cos2 和 ULs Is Z L 代入 Es Esqs ULs Is Zs
得：Is
ZL
Zs
Es jxm
cos2
Es KuUf sin
ULs
1
K uU f Zs j
s in xm cos2
4
7.1.2旋转变压器的结构特点
旋转变压器的基本结构与隐极转子的控制式自整角机相似。
结构示意图
隐极结构，定转 子均为二相对称 绕组。
绕组原理图
图7-1旋转变压器定、转子绕组结构示意图
S1-S2定子励磁绕组，S3-S4定子交轴绕组，R1-R2转子余弦输出绕组，R3-R4 转子正弦输出绕组。
5
7.2 正余弦旋转变压器
fN 2 k W2m
cos(90 )
4.44
fN 2 k W2m
sin
N1kW1 为定子绕组的有效匝数；
N2kW2 为转子绕组的有效匝数。
Es Ku Ef sin
Ec
Ku Ef
cos
Ku
N 2 k W2 N1kW1
忽略励磁绕组的电阻和漏抗，则 Ef Uf