自整角机与旋变

1.自整角机的极对数
答：自整角机也与旋转变压器一样，也可以做成多级的，也广泛用于双、三通道的同步系统中，工作原理相同。

多级旋变和两级旋变的工作原理相同，不同的是，例如电机有p对级，转子转过360/p度期间，其线圈所匝链的磁通变化情况与两级旋变转过360度是一样的，因此，在这个过程中两者感应电势的变化也完全一样。

在电机中常常定义一对级占360度电角度，所以转子转过360/p机械角度，电角度已经变化360度。

多极旋变与多级自整角机精度比单级的要高，常用做双通道测量系统中的精机。

2.自整角机与旋变的主要指标
答：
一．自整角机按使用要求不同，分为控制式自整角机和力矩式自整角机。

一般都是成对使用。

控制式自整角机中，又分为控制式发送机（ZKF)，控制室差动发送机（用于差角随动系统中，接在控制式发动机与自整角变压器之间，代号ZKC），自整角变压器。

力矩式自整角机分为，力矩式发送机（ZLF），力矩式差动发送机（ZCF)，自整角接收机（ZLJ)
自整角机的主要技术指标：
1.频率，指激磁电源的频率。

常用的是400Hz，也有50Hz。

频率越高，速度误差越小。

2.激磁电压：加在激磁绕组上产生激磁磁通的电压。

（GB/T 13138-2008）
3.最大输出电压：指额定激磁时自整角机副边的最大线电压。

对于发送机和接收机均指定子绕组最大线电势，对自整角变压器，则指输出绕组最大电势。

（常见的有9V,12V,16V,36V,90V,110V,115V)
4.空载电流和空载功率：指副边空载时，激磁绕组的电流和消耗的功率。

5.开路输入阻抗：指副边开路，从原边（激磁端）看进去的等效阻抗。

（注：自整角变压器是指输出绕组（转子）开路，从定子绕组两端看进去的阻抗）
6.短路输出阻抗：指原边（激磁端）短路，从副边绕组两端看进去的阻抗。

7.开路输出阻抗：指原边（激磁端）开路，从副边绕组两端看进去的阻抗。

自整角机的性能指标：
1.电气误差：
来源：工艺、结构、材料方面的因素使得理论分析条件与实际有差别（详见书P94）
测定：用一台精度为零级的自整角发送机，被测自整角机当自整角变压器，放到精密分度盘上，发送机从0度开始每次转过15度，转动分度盘使输出电压最小，理论上每次变压器也转过15度，实际上转过的度数与15度的差值即是每一次的误差值，一共得到24个误差值。

取其中正负最大误差绝对值之和的一半即是该自整角机的电气误差。

控制式自整角发送机和变压器的精度由电气误差决定，分为三级：0级为5分，1级为10分，2级为20分。

2.零位电压：实际使用中，可能出现无论怎样改变变压器转子位置，输出电压都不为0。

由于此时自整角发送机和变压器都达到实际的协调位置，处于实际的电气零位，所以这个残留下来的电压称为零位电压或残余电压。

分为控制式自整角变压器零位电压和控制式发送机零位。

3.比电压：自整角变压器输出电压和失调角关系曲线的斜率。

其值等于在协调位置附近失调角变化1度时输出电压的增量。

国产自整角变压器的比电压的数值范围为0.3-1V/度。

4.输出相位移：自整角变压器输出电压的基波分量对自整角发送机激磁电压分量的时间位移差。

国产的数值为2度到20度。

5.速度误差
转子转速较高时，由于发送机定子绕组切割磁场产生切割电势，并在两定子绕组中产生附加电流和磁场，因此在变压器输出绕组中感应出电势。

它的存在会使得变压器转子最后所处的位置偏离协调位置。

速度误差与转速成正比，与电源频率成反比。

6.静态误差：指静态协调时接收机与发送机转子转角之差.力矩式接收机的精度由静态误差确定。

（GB/T 13138-2008）
二．旋转变压器。

从物理本质上来看，旋变可以看成是一种能转动的变压器。

按照输出电压与转子转角见的函数关系，旋变可以分为正余弦旋变、线性旋变与比例式旋变。

按用途不同，旋变可分为解算用旋变和数据传输用旋变。

根据数据传输用旋变在系统中的具体用途，又可分为：旋变发送机（XF)，旋变差动发送机（XC)，旋变变压器(XB)。

旋变的性能指标：
1.正余弦函数误差：正余弦旋转变压器原边一相加额定励磁电压，另一相短接，在不同转角时，两相输出绕组的感应电势与理论正余弦函数之差对最大理论输出
电压之比。

误差范围为0.02~0.3%。

这种误差直接影响作为解算原件的解算精度。

2.线性误差：线性旋转变压器在工作转角范围内，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0.05%~0.3%。

工作转角范围一般为正负60度。

3.电气误差：正余弦变压器在不同转角位置，其两个输出绕组电压之比等于响应的理论电气角的正切（或余切）时，实际电气位置与理论电气位置的机械角度差叫做电气误差。

误差范围为3分到18分。

4.零位误差：正余弦旋转变压器定子一组绕组短路，另一组绕组加额定激磁电压时，两个输出绕组电压的基波同相分量为0时叫做电气零位。

实际电气零位与理论电气零位之差叫做零位误差，误差范围为3分到22分。

5.零位电压：转子处于实际电气零位时的输出电压称为零位电压，其误差范围为额定电压的0.01~0.04%。

6.输出相位移：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度到22度。

正余弦旋转变压器的精度等级由电气误差、正余弦函数误差和零位误差这三种误差来决定
精度等级0级1级2级3级
零位误差（分）3 8 16 22
正余弦函数误
±0.05 ±0.1 ±0.2 ±0.3
差（%)
电气误差（分）3 8 12 18
旋变的技术指标：
3.励磁电源。

自整角机对于电源的要求：
旋转变压器对于电源的要求：
自整角机和旋转变压器使用400Hz励磁电源的性能更好。

附录资料1是一种可用于旋变和自整角机的400Hz精密稳压电源的设计方法。

4.旋变极对数与绕组数的关系（齿轮比）。

答：
如上图所示，实际上这个旋转变压器最多可以用来做一个四极（两对磁极）的旋转变压器，当然也可以用来做一个两极（一对极）磁极的旋转变压器。

这个取决于如何接线。

图上所示的是做四极旋转变压器的接线方法，给定子的两个绕组分别通以同幅、同频但相位相差π/2的交流励磁电压。

如果是做两极旋转变压器使用，只需要给定子的一个绕组通交流电，另一个绕组可以直接断开，或者考虑到原边补偿，将其短路。

四极旋转变压器精度要高于两极旋转变压器。

当然我们平时说得更多的是极对数，粗机的极对数一般是1（两级旋转变压器），精机为多级旋转变压器。

X对级旋转变压器，意味着有X个绕组通电。

另：此图也说明自整角机与旋变是可以单个使用来测量角度的。

5.轴角转换芯片。

答：以比较常见的AD2S80A为例（参考价格900到1200每片，人民币）外形尺寸与封装：
引脚配置：
引脚定义：
更多信息，参见附录资料2 淘宝参考价格：880到1200
6.双通道同步随动系统
说明：图中1×XF、1×XB分别表示两极的旋变发送机和两极旋变变压器，它们组成了粗测通道。

n×XF、n×XB分别表示多极旋变发送机和多极旋变变压器，它们组成精测通道。

两个通道的旋变发送机和旋变变压器的轴分别直接耦合，如图中点划线所示。

精测和精测旋变变压器的输出都接到选择电路(或叫电子开关，见下文)SW。

其作用如下：当发送轴和接收轴处于大失调角时，SW只将精测通道的电压输出，使系统工作在粗测信号下；而当发送轴和接收轴处于小失调角时，SW只将精测通道的电压输出，使系统的精测通道断开。

因此，这种双通道系统既充分利用了采用多极旋转变压器时的优点，又避免了假零位协调的缺点。

SW选择电路（图见下一页）：
它实质上是一种电子开关。

目前常用的一种电子开关如下图所示。

它又叫无触点电子切换开关。

这种开关的工作原理是利用了半导体元件非线性的伏安特性。

在精测通道电路中，电阻R2远大于R1。

当失调角较大，输出电压较大时，整流器B1、B2的电阻很小，就相当于将精测通道的输出电压短路，而粗测通道的输出电压则大部分降落在电阻R3上，因此，这时在输出端上只有粗测通道的输出电压起作用；当失调角很小时，输出电压不大，整流器B1的电阻变得很大，则精测通道的大部分电压降落在电阻R2上，而粗测通道的输出电压降落在整流器B2上。

此时，在电子切换开关的输出端上，实际上只有精测通道的输出电压在起作用。

7.几种典型自整角机和旋变。

旋变：
110XFS1/32-1 发送机极对数1/32 转子励磁额定电压400Hz 最大输出电压12/12 电气误差30分/10秒，20秒，40秒
淘宝参考价格：3888RMB
110XBS1/36 变压器极对数1/36 最大输出电压6/6 电气误差同上
淘宝参考价格：3888RMB
注：分子/分母代表的是粗机/精机的参数
自整角机：45系列，频率400 Hz 励磁电压115V 最大输出电压90V
淘宝参考价格500-1000RMB（单个）。