《电机及电力拖动(第4版)》教学课件第15章-旋转变压器
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电机与拖动课件(变压器)
• 整流变 压器： 给直流 电力机 车供电。
• 仪 用 变 压 器： 用 在 测 量 设 备 中。
• 电 子 变 压 器： 用 在 电 子 线 路 中
3.1.2 变压器的基本结构
• 变压器的基本结构可分为：铁心、绕组、油 箱、套管。
1. 铁心
铁心是变压器的磁路，为了减少交变磁通 在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗，变压器 铁心由厚度为0.27mm、0.3mm、0.35mm的冷 轧高硅钢片叠装而成。
第 3章
变压器
概述 变压器的空载运行 变压器的负载运行 变压器的参数测定 标么值 变压器的运行特性 三相变压器 变压器的并联运行 三相变压器的不对称运行 自耦变压器
第3章 变 压 器
3.1 概述
教学目的 • 了解变压器的基本结构由哪几部分构成； • 了解变压器的分类； • 掌握变压器的额定值有那些，他们之间的 相互关系如何，特别要注意三相变压器线、 相之间的关系。
• 在假定正向下，根据基尔霍夫第二定律可得一 、二次侧在正弦稳态下，写成复数形式 式中，Z1=R1+jX1σ 为一次绕组漏阻抗。
U1 E1 E1 I 0 R1 E1 jIX1 I 0 R1 E1 I 0 Z1 U 2 E2
电压平衡方程式 u1= -e1-e1σ+i0R1 u2= e2
3.1.3 变压器的额定值
• 额定值是选用变压器的依据，主要有： (1)额定容量SN：是变压器的视在功率。由 于变压器效率高，设计规定一次侧、二次侧额 定容量相等。 (2)一次侧、二次侧额定电压U1N、U2N。二次 侧额定电压U2N是当变压器一次侧外加额定电压 U1N时二次侧的空载电压。对于三相变压器，额 定电压指线电压。 (3)一次侧、二次侧额定额定电流I1N、I2N。 对于三相变压器，额定电流指线电流。
电机及拖动基础课件第四版全演示文稿
第三十一页，共146页。
； 合成磁通
；n 电机转速
2-6 感应电动势和电磁转矩
P=2的直流电动机感应电动势分析
电枢空间位置与电角度的关系
N
元件的指定支路边电流变化波形
ia , Ф
+Ф
电角度
1
8
6
+
S
_
_
+
7
4
5
N
第三十二页，共146页。
3
0
π
2π
t
S
2
-Ф
由于磁极与换向电刷的配合,使电枢元 件边的电流极性与磁极极性总保持相 对一致性。当电流相角度发生半周变 化即π时，元件边切割的磁通也正好
1-1 磁路的基本定律
一、（电）磁场存在的基本要素
1. 磁场源，励磁源，励磁电流
2. 磁路，磁通路径
二、（电）磁场的基本物理量
1. 磁通
描述 通过一定横截面积的磁力线总数
符号
类型 矢量
量纲 Wb ； 1 Wb = 108 lines • 磁感应强度 ，磁通密度
描述 通过单位面积的磁力线数量
符号 B 类型 矢量
0 Bx ldx
由于每个磁极下的磁通为
0 Bx ldx
；Da 电枢转轴直径
第三十七页，共146页。
2-6 感应电动势和电磁转矩
电枢（P对磁极）总电磁转矩为
Tem
2p Z
4a
Ia
Cm
Ia
电磁转矩 Tem 的大小与每极磁通和电枢电流的乘积成正比
— 思考 —
1. 当电枢回路电流为零时，是否能确定Ea为零？
2-4 直流电机的励磁方式和磁场
一、直流电机的基本励磁结构
； 合成磁通
；n 电机转速
2-6 感应电动势和电磁转矩
P=2的直流电动机感应电动势分析
电枢空间位置与电角度的关系
N
元件的指定支路边电流变化波形
ia , Ф
+Ф
电角度
1
8
6
+
S
_
_
+
7
4
5
N
第三十二页，共146页。
3
0
π
2π
t
S
2
-Ф
由于磁极与换向电刷的配合,使电枢元 件边的电流极性与磁极极性总保持相 对一致性。当电流相角度发生半周变 化即π时，元件边切割的磁通也正好
1-1 磁路的基本定律
一、（电）磁场存在的基本要素
1. 磁场源，励磁源，励磁电流
2. 磁路，磁通路径
二、（电）磁场的基本物理量
1. 磁通
描述 通过一定横截面积的磁力线总数
符号
类型 矢量
量纲 Wb ； 1 Wb = 108 lines • 磁感应强度 ，磁通密度
描述 通过单位面积的磁力线数量
符号 B 类型 矢量
0 Bx ldx
由于每个磁极下的磁通为
0 Bx ldx
；Da 电枢转轴直径
第三十七页，共146页。
2-6 感应电动势和电磁转矩
电枢（P对磁极）总电磁转矩为
Tem
2p Z
4a
Ia
Cm
Ia
电磁转矩 Tem 的大小与每极磁通和电枢电流的乘积成正比
— 思考 —
1. 当电枢回路电流为零时，是否能确定Ea为零？
2-4 直流电机的励磁方式和磁场
一、直流电机的基本励磁结构
旋转变压器 ppt课件
6.3 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Z1 Z2和Z3 Z4以及定子交轴绕组D3D4开路， 激磁绕组施加交流激磁电压Uf1 。
BD D1
Uf1 D3
D4
D2
此时气隙中将产生一个脉振磁 场BD ，该磁场的轴线与定子激磁 绕组D1D2的轴线重合。
Z1 θ Z3
Z4 设定子绕组D1D2轴线和余弦输出 绕组Z1 Z2轴线的夹角为θ
二、旋转变压器带载时
D1 BD D3 Uf1
实验表明，图中正弦输出绕 D4 组Z3Z4带上负载以后，其输出
电压不再是转角的正弦函数。
Z1
D2
θ
Z4
Z3
ZL
Z2
空载
Um Um
负载
0
90o
空载 Um Um
左图表示了旋转变压
器空载和负载时输出特性
的对比。
Why?
负载
负载电流越大，
0
90o 二者的差别也越大。
Eq34 BZ cos2θ
在一定的转角下， Eq34 正比于 BZ ，而BZ正比于 IR2 ，所以负载电流越大， Eq34也越大，输出特 性偏离正弦函数关系就越远。
Z1 θ Eq34 Z4
BZq
Bq34 Z3
ER2 Bz BZd
IR2
Z2
因此，旋转变压器有载时， 输出特性的畸变，主要是由 交轴磁通引起的。为了消除 畸变，就必须设法消除交轴 ZL 磁通的影响。消除畸变的方 法称为补偿。
360o
• 单极旋变B点(θ0)—U2(1)=Um(1)sinθ不能 驱动伺服电动机
• 多极旋变A点(θ0)—U2(p)=Um(p)sin(pθ) 能够驱动伺服电动机
电机及拖动第四版绪论第4版终稿课件
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系 统和交流电力拖动系统两大类。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。
旋转变压器原理种类及选用
显然应小 于1 给
2
定函数所取的点数n，即要求 。另外，所1 能n 选取的谐 2
波项数ν受到槽数限制，不可过多，否则齿谐波的影响
不可忽略。因此，项数ν不能随意选取，ν值越大，函数
逼近的计算精度就越高，但计算也越复杂，齿谐波的影
响也越严重。实际设计时应合理选择ν值，并通过与实验
样机的对比进行必要的修正。
(5) 开路输入阻抗（空载输入阻抗）。 输出绕组开 路时，从励磁绕组看进去的等效阻抗值。标准开路输 入阻抗有200、400、600、1000、2000、3000、 4000、6000和10000等几种。
-24-
第一章 旋转变压器
二、旋转变压器的误差和精度 1. 旋转变压器的误差种类
(1) 函数误差。 函数误差是评价正余弦旋转变压器 性能的主要指标， 它是指旋转变压器励磁绕组加上额 定电压，补偿绕组短路时， 在不同的转子转角下，两 个输出绕组实际输出特性和理想输出特性间的最大差 值与理论上输出电压的最大值的百分比，其误差范围 一般为0.02% ～0.1% 。函数误差直接影响作为解算 元件的解算精度。
-3-
第一章 旋转变压器
第一节 正余弦旋转变压器
一、基本结构
S1 励磁绕组 R1
R3
D
U1
S3
S4
补偿绕组
余弦输出绕组
S2 (a)
R4 正弦输出绕组 R2
(b)
图1-1 旋转变压器的绕组结构
(a) 定子绕组 (b) 转子绕组
-4-
第一章 旋转变压器
二、工作原理 1. 空载运行分析
励磁电压
U () E ksikn (k1 ,3 ,5, ) （1-11）
《旋转变压器 》课件
旋转变压器的应用领域
汽车工业
用于检测曲轴、凸轮轴位置，以 及车辆四轮定位。
数控机床
用于实现高精度角度控制和位置 检测。
航空航天
用于飞行器的姿态控制和导航系 统。
机器人技术
用于机器人的关节角度检测和运 动控制。
旋转变压器的优缺点
优点
结构简单、可靠性高、耐高温、 抗干扰能力强、测量精度高。
缺点
输出信号为模拟量，需要配合后 续电路进行信号处理；对安装位 置和轴系要求较高，需要专业人 员安装调试。
05
未来旋转变压器的发展趋势
新型旋转变压器的研发
研发高精度、高效率的旋转变压器
随着科技的发展，对旋转变压器的精度和效率要求越来越高，未来将会有更多新 型的旋转变压器被研发出来，以满足各种应用需求。
微型化、集成化旋转变压器
随着微电子技术的发展，微型化和集成化的旋转变压器将成为未来的重要研究方 向，这将有助于减小设备的体积和重量，提高其便携性和可靠性。
02
感应电动势的大小和方向随转子 的位置和极数而变化，从而输出 与转子位置成比例的电压信号。
旋转变压器的控制方式
旋转变压器可以采用模拟控制和数字控制两种方式。
模拟控制方式通过调整励磁电流的大小和方向来控制旋转变压器的输出电压信号。
数字控制方式则通过数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）对旋转变压器进 行数字化控制，实现更高的控制精度和动态性能。
根据故障现象，结合以上方法，逐步排查 故障原因，采取相应的措施进行排除。
旋转变压器的保养建议
01
02
03
定期进行维护保养
建议每年对旋转变压器进 行一次全面的维护保养， 包括清洗、检查、紧固等 。
2020旋转变压器课件
二、旋转变压器结构 旋转片冲叠而成; 绕组：在定子铁芯和转子铁芯上分别安装有两个在空间上互相 垂直的高精度正弦绕组； 通常设计为2极，转子绕组经电刷和集电环引出。 正余弦旋转变压器结构图如图所示。
4-2 正余弦旋转变压器
1、按有无滑动接触分类 接触式(多用) 无接触式 又分为有限转角和无限转角
2、按极对数分类 单极对数（多用） 多极对数：主要用于电气变速的高精度双通道系统中
3、按使用要求分类 解算装置：正余弦旋转变压器 输出电压与转子转角成正余 弦函数关系 线性旋转变压器 输出电压与转子转角成线性关系 比例式旋转变压器 作为调整电压的比例元件 特殊函数旋转变压器 随动系统：旋转变压器发送机 旋转变压器差动发送机 旋变变压器
第四章 旋转变压器
§4-1概述 旋转变压器是自动装置中较常用的精密控制电机。
当旋转变压器的定子绕组施加单相交流电时，其转子绕组输 出的电压与转子转角成正弦余弦关系或线性关系等函数关系。
在自动控制系统中可以用作解算元件，实现坐标变换和三角 运算等，在随动系统中，用来传输与角度对应的电信号，此外 还可以用作移相器和角度-数字转换装置等等。 一、旋转变压器分类
据上述分析，气隙磁场Φd在励磁绕组中所感生的电动势为气隙 磁通的两个分量Φr1和Φr2分别在输出绕组Z1Z2和Z3Z4中所感生的 电动势为
E r 1 j 4 . 4 fr k N 4 r r 1 j 4 . 4 fr k N 4 r d sin
E r 2 j 4 . 4 fr k 4 N r r 2 j 4 . 4 fr k 4 N r d cos
Xm 定子激磁绕组主电抗（Xm L1） 设正弦绕组与交轴绕组夹角为时，定子激磁绕组
与正弦绕组夹角为900 。
则激磁绕组与正弦绕组间的互感为：Xfr1 co（ s 900 ） ku Xm sin
顾绳谷_电机及拖动基础_第四版下_最全课件
第八章 电力拖动系统动力学基础
第一节 电力拖动系统的运动方程 “电力拖动”：以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方 式，又称电气传动。 电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成 部分。 电源 控制设备 电动机 工作机构
在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而在二者之间有传动机构， 它把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工 作机构。
titi第第ii个部件的总摩擦转矩个部件的总摩擦转矩t0it0i第第ii个部件的空载摩擦转矩个部件的空载摩擦转矩进入第进入第ii个传动机构的转矩个传动机构的转矩第一个部件的转矩第一个部件的转矩即为电动机转矩即为电动机转矩传送到第二个部件上的转矩传送到第二个部件上的转矩01传送到第三个部件上的转矩传送到第三个部件上的转矩02传送到第四个部件上的转矩传送到第四个部件上的转矩03传送到最后第传送到最后第mm11个部件上的转矩为个部件上的转矩为工作轴的转矩为工作轴的转矩为可整理成如下的形式可整理成如下的形式与以下电动机轴上的转矩式相比较与以下电动机轴上的转矩式相比较可得可得第五节第五节生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性负载转矩特性
1
2
2M 2 2M d 2 2 2 2 1 2 1 2
1
2
3 d
4 14 2 2M 2 2 1 2 4
M 2 2 ( 1 2 ) 2
4、长度为L，宽度为d，质量为m的长方体：
m 2 J (L d 2 ) 12
GD 2 dn T Tz 0 375 dt GD 2 dn T Tz 0 375 dt 293.269 63.25 924.6 375 786.33N m 2
第一节 电力拖动系统的运动方程 “电力拖动”：以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方 式，又称电气传动。 电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成 部分。 电源 控制设备 电动机 工作机构
在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而在二者之间有传动机构， 它把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工 作机构。
titi第第ii个部件的总摩擦转矩个部件的总摩擦转矩t0it0i第第ii个部件的空载摩擦转矩个部件的空载摩擦转矩进入第进入第ii个传动机构的转矩个传动机构的转矩第一个部件的转矩第一个部件的转矩即为电动机转矩即为电动机转矩传送到第二个部件上的转矩传送到第二个部件上的转矩01传送到第三个部件上的转矩传送到第三个部件上的转矩02传送到第四个部件上的转矩传送到第四个部件上的转矩03传送到最后第传送到最后第mm11个部件上的转矩为个部件上的转矩为工作轴的转矩为工作轴的转矩为可整理成如下的形式可整理成如下的形式与以下电动机轴上的转矩式相比较与以下电动机轴上的转矩式相比较可得可得第五节第五节生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性负载转矩特性
1
2
2M 2 2M d 2 2 2 2 1 2 1 2
1
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4 14 2 2M 2 2 1 2 4
M 2 2 ( 1 2 ) 2
4、长度为L，宽度为d，质量为m的长方体：
m 2 J (L d 2 ) 12
GD 2 dn T Tz 0 375 dt GD 2 dn T Tz 0 375 dt 293.269 63.25 924.6 375 786.33N m 2
《电机与拖动》PPT课件
在A点满足：
TA TLA
dTA dn
dTLA dn
A
A1
B B1 TL TL1 B点为不稳定运行点
B点稳定性分析：
负载受到干扰TL增大为TL1
TL T TL1 n T T0,n0 堵 转 干扰消失，恢复到TL T TL 电动机不能起动 在B点满足：
2.2 多轴电力拖动系统的简化
问题：全面分析多轴系统，必须列出每根轴的运动 方程式及各轴相互联系的方程式，分析复杂。
方法：通常把负载转矩与系统飞轮矩折算到电动机 轴上来，变多轴系统为单轴系统。
பைடு நூலகம் 折算的原则是：保持系统的功率传递关系及系统的 贮存动能不变。
电动机
工作机构
2.2.1 工作机构为转动情况时的折算
第二章 电力拖动系统动力学
2.1 电力拖动系统转动方程式 2.2 多轴电力拖动系统的简化 2.3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的 条件
2.1电力拖动系统转动方程式
一. 典型生产机械的运动形式 1. 单轴旋转系统
电动机
工作机构
2. 多轴旋转系统
电动机
工作机构
3. 多轴旋转运动加平移运动系统
又由：
J m 2 GD 2 ; 2n
4g
60
m：系统转动部分的质量，kg
G：系统转动部分的重力，N
ρ ：系统转动部分的转动惯性半径，m
D：系统转动部分的转动惯性直径，m
g：重力加速度，m/s2
d GD 2 2 dn GD 2 dn
T TL J
dt
4g
60 dt
0.6
267.38r / min s
顾绳谷电机及拖动基础第四版课件完整
对交流电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子等 。
交流电机的控制
讨论了交流电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
同步电机
同步电机的基本原理
解释了同步电机的工作原理，包括磁场、电流和电压的同步关系 。
同步电机的结构
对同步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子、励 磁系统等。
同步电机的应用
介绍了同步电机在电力系统、工业驱动和风力发电等领域的应用。
异步电机
异步电机的基本原理
解释了异步电机的工作原理，包括磁场、电流和转矩的变 化。
异步电机的结构
对异步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、 转子、绕组等。
异步电机的控制
讨论了异步电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
03
电力拖动基础
测速发电机广泛应用于各种工业自动化 设备、发动机控制系统等领域，是实现 高精度转速测量和控制的关键设备之一
。
自整角机
自整角机是一种将输入的电信号转换为机械旋转角度的装置，常用于角度位置的测量和控制 。
自整角机通常采用三相交流电机作为驱动元件，通过控制电机的相位和电压来调节电机的旋 转角度，并将旋转角度转换为电信号输出。
交流电动机的启动
通过使用启动设备和控制技术来实现流电动机 的启动。
交流电动机的调速
通过改变电源频率、改变转差率或改变磁极对数 来实现交流电动机的调速。
交流电动机的制动
通过使用制动设备和控制技术来实现交流电动机 的制动。
电力拖动系统的稳定性
01
电力拖动系统的稳定性概念
指系统在受到扰动后，能够恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态
控制电机在工业自动化、机器人、数 控机床等领域应用广泛，是实现高精 度、高效率、高可靠性运动控制的关 键设备之一。
交流电机的控制
讨论了交流电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
同步电机
同步电机的基本原理
解释了同步电机的工作原理，包括磁场、电流和电压的同步关系 。
同步电机的结构
对同步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子、励 磁系统等。
同步电机的应用
介绍了同步电机在电力系统、工业驱动和风力发电等领域的应用。
异步电机
异步电机的基本原理
解释了异步电机的工作原理，包括磁场、电流和转矩的变 化。
异步电机的结构
对异步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、 转子、绕组等。
异步电机的控制
讨论了异步电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
03
电力拖动基础
测速发电机广泛应用于各种工业自动化 设备、发动机控制系统等领域，是实现 高精度转速测量和控制的关键设备之一
。
自整角机
自整角机是一种将输入的电信号转换为机械旋转角度的装置，常用于角度位置的测量和控制 。
自整角机通常采用三相交流电机作为驱动元件，通过控制电机的相位和电压来调节电机的旋 转角度，并将旋转角度转换为电信号输出。
交流电动机的启动
通过使用启动设备和控制技术来实现流电动机 的启动。
交流电动机的调速
通过改变电源频率、改变转差率或改变磁极对数 来实现交流电动机的调速。
交流电动机的制动
通过使用制动设备和控制技术来实现交流电动机 的制动。
电力拖动系统的稳定性
01
电力拖动系统的稳定性概念
指系统在受到扰动后，能够恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态
控制电机在工业自动化、机器人、数 控机床等领域应用广泛，是实现高精 度、高效率、高可靠性运动控制的关 键设备之一。
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旋转变压器在计算机中作为解算元件，可以用来进行 坐标变换（直角坐标换为极坐标）、代数运算（加、减、 乘、除、乘方、开方）、三角运算（正弦、余弦、反正弦、 反余弦）。
磁通φ〞Aq对转子A绕组没有交链，可不用考虑；磁通φˊAq与 A绕组中感应一自感电动势，称为交轴电枢反应感抗电动势EAq
退出 下页 上页 目录
有负载时，A绕组中除了电势EA以外，还有自感电动势EAq，因 此有负载时A绕组的电动势不再和转角α的正弦成正比，而出
现了很大的误差。
为了消除输出电压的畸变， 必须补偿转子A绕组的交轴磁 通。
有限转角的无接触式旋转变压器将转子绕组的引出线做成弹 性卷带状，这种转子只能在一定的转角范围内（一般为1~2周） 转动。
无限转角的无接触式旋转变压器将两套绕组中的一套自行短 接，而另一套则通过环形变压器从定子边引出，它的转子转 角不受限制。
15.2 工作原理
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15.2.1 正余弦旋转变压器
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15.1 基本结构
旋转变压器的结构与普通绕线转子感应电动机类似。为了获 得更好的电气对称性，以提高旋转变压器的精度，定转子绕 组均为两个在空间互隔90°电角度的高精度正弦绕组。
旋转变压器的定转子铁心均是采用高磁导率的铁镍磁合金片 或硅钢片经冲制、绝缘、叠装而成。为了使铁心的导磁性能 各方向均匀一致，在铁心叠片时采用每片错过一齿槽的旋转 形叠片法。
定子只有一个绕组励磁时，另一个绕组应联接一个 电源内阻抗相同的阻抗或直接短接。
定子两个绕组同时励磁时，转子的两个输出绕组的 负载阻抗要尽可能相等。
使用中必须准确调整零位，以免引起旋转变压器性 能变差。
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15.4 旋转变压器的应用
旋转变压器被广泛用于高精度的角度传输系统和解算装 置中。
直轴脉动磁通在励绕组中产生的感 应电动势 E f 4.44 fN1KW1 f 式中ΦNK1ω f——1————绕直绕组轴组串脉因联动数匝磁；数通；的幅值 正弦输出绕组A的空载电压为
U A0 EA 4.44 fN2KW 2 f sin
正余弦旋转变压器原理图
式中N2—转子A、B绕组串联匝数；Kw2—转子A、B绕组因数。
图a中励磁绕组的轴线与直轴方向
重合，转子绕组A产生的磁通φA在 直轴方向的分量φAd对励磁磁通φf 起去磁作用。
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若Uf不变，当不考虑电阻和漏阻抗 压降时，直轴合成磁通可视为不变，
因此当A绕组中有电流时，f绕组中
将流入负载分量电流以补偿直轴的
去磁分量。
负载时的正余弦旋转变压器
但在交轴方向，φAd与f绕组间没有互感作用，即A绕组交轴 分量磁通φAq不可能f绕组中的电流来补偿。
这产些生电的动，势因都此是它由们同在一时个间脉上动同磁相通位，φ都f感滞应 后φf90°电角度。
若略去绕组中的漏阻抗压降，则
U f E f EB 4.44 fN1KW1 f 4.44 fN2KW 2 f cos
4.44 fN1KW1 f (1 Ku cos )
式中 Ku
N 2 KW 2 N1KW 1
同理可得余弦输出绕组B空载时电压为
UBO=EB=4.44fN2Kw2φfcosα=KuEfcosα=KuUfcosα
从上式中同样可看出，在正余弦旋转变压器中，当励磁电 压恒定，转子的余弦输出绕组的空载输出电压UBO将与转子转 角α呈余弦函数关系。
当A绕组接入负阻抗ZA后，将有负载电流IA流过，它产生磁通 φA将使空气隙磁通分布发生畸变。
1)旋转变压器在加工过程中要严格按照工艺 要求； 2)在使用时采用必要的补偿方式消除误差； 3)在设计时应从精度要求出发来选择绕组的 型式、定转子的齿槽配合、铁心的材料和变 压器中各部分的磁通密度大小等，以保证变 压器气隙磁场按正弦规律分布。
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为了保证旋转变压器有良好的特性，在使用中还必须注意：
实际应用时，为了达到完善的 补偿目的，通常采用定、转子 同时补偿，可使误差减至最小。 如图为定、转子同时补偿时的 接线图。
有补偿的正余弦旋转变压器
15.2.2 线性旋转变压器
线性旋转变压器指其输出电压的大小随转子转角α成正比 关系的旋转变压器。
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当定子f绕组接入电源后
f绕组产生电动势：Ef=4.44fN1Kw1φf B绕组产生电动势：EB=4.44fN2Kw2φfcosα A绕组产生电动势：EA=4.44fN2Kw2φfsinα
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第十五章 旋转变压器
旋转变压器是一种精密的二次绕组（转子绕组）可转 动的特殊变压器，当它的一次绕组（定子绕组）外接单相 交流电源励磁时，其二次绕组的输出电压将与转子转角严 格保持某种函数关系。
• 15.1 基 本 结 构 • 15.2 工 作 原 理 • 15.3 误 差 概 述 • 15.4 旋 转 变 压 器 的 应 用
由上式推出输出电压 U A
即 EA
f
Uf 4.44 fN1KW1(1
KuU f sin 1 Ku cos
Ku
cos )
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15.3 误差概述
前几节在分析旋转变压器的工作原理时，假定理想条件下， 采取适当的接线方式就能使输出电压的大小与转子转角成正 弦函数关系，或者与转子转角成线性关系。实际上，由于许 多因素的影响，使输出电压产生误差。
U AO
EA
4.44 fN2KW 2 4.44 fN1KW1
Ef
sin
Ku E f
sin
KuU
f
sin
Ku
N2为定转子绕组有效匝数比，也即为空
载时输出绕组的最大输出电压与励磁电压之比，是一个常数。
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从上式可看出，在正余弦旋转变压器中，当励磁电压恒定， 转子的正弦输出绕组A空载时，其输出电压UAO将与转子转角α 呈正弦函数关系。
磁通φ〞Aq对转子A绕组没有交链，可不用考虑；磁通φˊAq与 A绕组中感应一自感电动势，称为交轴电枢反应感抗电动势EAq
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有负载时，A绕组中除了电势EA以外，还有自感电动势EAq，因 此有负载时A绕组的电动势不再和转角α的正弦成正比，而出
现了很大的误差。
为了消除输出电压的畸变， 必须补偿转子A绕组的交轴磁 通。
有限转角的无接触式旋转变压器将转子绕组的引出线做成弹 性卷带状，这种转子只能在一定的转角范围内（一般为1~2周） 转动。
无限转角的无接触式旋转变压器将两套绕组中的一套自行短 接，而另一套则通过环形变压器从定子边引出，它的转子转 角不受限制。
15.2 工作原理
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15.2.1 正余弦旋转变压器
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15.1 基本结构
旋转变压器的结构与普通绕线转子感应电动机类似。为了获 得更好的电气对称性，以提高旋转变压器的精度，定转子绕 组均为两个在空间互隔90°电角度的高精度正弦绕组。
旋转变压器的定转子铁心均是采用高磁导率的铁镍磁合金片 或硅钢片经冲制、绝缘、叠装而成。为了使铁心的导磁性能 各方向均匀一致，在铁心叠片时采用每片错过一齿槽的旋转 形叠片法。
定子只有一个绕组励磁时，另一个绕组应联接一个 电源内阻抗相同的阻抗或直接短接。
定子两个绕组同时励磁时，转子的两个输出绕组的 负载阻抗要尽可能相等。
使用中必须准确调整零位，以免引起旋转变压器性 能变差。
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15.4 旋转变压器的应用
旋转变压器被广泛用于高精度的角度传输系统和解算装 置中。
直轴脉动磁通在励绕组中产生的感 应电动势 E f 4.44 fN1KW1 f 式中ΦNK1ω f——1————绕直绕组轴组串脉因联动数匝磁；数通；的幅值 正弦输出绕组A的空载电压为
U A0 EA 4.44 fN2KW 2 f sin
正余弦旋转变压器原理图
式中N2—转子A、B绕组串联匝数；Kw2—转子A、B绕组因数。
图a中励磁绕组的轴线与直轴方向
重合，转子绕组A产生的磁通φA在 直轴方向的分量φAd对励磁磁通φf 起去磁作用。
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若Uf不变，当不考虑电阻和漏阻抗 压降时，直轴合成磁通可视为不变，
因此当A绕组中有电流时，f绕组中
将流入负载分量电流以补偿直轴的
去磁分量。
负载时的正余弦旋转变压器
但在交轴方向，φAd与f绕组间没有互感作用，即A绕组交轴 分量磁通φAq不可能f绕组中的电流来补偿。
这产些生电的动，势因都此是它由们同在一时个间脉上动同磁相通位，φ都f感滞应 后φf90°电角度。
若略去绕组中的漏阻抗压降，则
U f E f EB 4.44 fN1KW1 f 4.44 fN2KW 2 f cos
4.44 fN1KW1 f (1 Ku cos )
式中 Ku
N 2 KW 2 N1KW 1
同理可得余弦输出绕组B空载时电压为
UBO=EB=4.44fN2Kw2φfcosα=KuEfcosα=KuUfcosα
从上式中同样可看出，在正余弦旋转变压器中，当励磁电 压恒定，转子的余弦输出绕组的空载输出电压UBO将与转子转 角α呈余弦函数关系。
当A绕组接入负阻抗ZA后，将有负载电流IA流过，它产生磁通 φA将使空气隙磁通分布发生畸变。
1)旋转变压器在加工过程中要严格按照工艺 要求； 2)在使用时采用必要的补偿方式消除误差； 3)在设计时应从精度要求出发来选择绕组的 型式、定转子的齿槽配合、铁心的材料和变 压器中各部分的磁通密度大小等，以保证变 压器气隙磁场按正弦规律分布。
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为了保证旋转变压器有良好的特性，在使用中还必须注意：
实际应用时，为了达到完善的 补偿目的，通常采用定、转子 同时补偿，可使误差减至最小。 如图为定、转子同时补偿时的 接线图。
有补偿的正余弦旋转变压器
15.2.2 线性旋转变压器
线性旋转变压器指其输出电压的大小随转子转角α成正比 关系的旋转变压器。
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当定子f绕组接入电源后
f绕组产生电动势：Ef=4.44fN1Kw1φf B绕组产生电动势：EB=4.44fN2Kw2φfcosα A绕组产生电动势：EA=4.44fN2Kw2φfsinα
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第十五章 旋转变压器
旋转变压器是一种精密的二次绕组（转子绕组）可转 动的特殊变压器，当它的一次绕组（定子绕组）外接单相 交流电源励磁时，其二次绕组的输出电压将与转子转角严 格保持某种函数关系。
• 15.1 基 本 结 构 • 15.2 工 作 原 理 • 15.3 误 差 概 述 • 15.4 旋 转 变 压 器 的 应 用
由上式推出输出电压 U A
即 EA
f
Uf 4.44 fN1KW1(1
KuU f sin 1 Ku cos
Ku
cos )
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15.3 误差概述
前几节在分析旋转变压器的工作原理时，假定理想条件下， 采取适当的接线方式就能使输出电压的大小与转子转角成正 弦函数关系，或者与转子转角成线性关系。实际上，由于许 多因素的影响，使输出电压产生误差。
U AO
EA
4.44 fN2KW 2 4.44 fN1KW1
Ef
sin
Ku E f
sin
KuU
f
sin
Ku
N2为定转子绕组有效匝数比，也即为空
载时输出绕组的最大输出电压与励磁电压之比，是一个常数。
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从上式可看出，在正余弦旋转变压器中，当励磁电压恒定， 转子的正弦输出绕组A空载时，其输出电压UAO将与转子转角α 呈正弦函数关系。