第七章旋转变压器
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。
旋转变压器原理种类及选用

目录
• 旋转变压器原理 • 旋转变压器种类 • 选用旋转变压器的考虑因素 • 常见问题与解决方案 • 案例分析
01
CATALOGUE
旋转变压器原理
旋转变压器工作原理
01
旋转变压器是一种基于电磁感 应原理的传感器,通过测量旋 转角度或角速度来输出电压信 号。
02
当转子转动时,磁路中的气隙 大小发生变化,从而改变线圈 的磁通量,在线圈中产生感应 电动势。
旋转变压器应用领域
工业自动化
用于测量和控制各种机械设备的旋转角 度和角速度,如伺服电机、减速机、泵
等。
汽车
用于检测车轮的角度和转速,实现车 辆的防抱死制动系统和四轮定位等功
能。
航空航天
用于测量飞行器的姿态、位置和角速 度,保证飞行器的稳定性和导航精度 。
机器人
用于机器人的关节角度和角速度测量 ,实现机器人的精确控制和自主导航 。
THANKS
感谢观看
03
感应电动势与转子的位置和转 速有关,通过测量这个感应电 动势,可以确定转子的位置和 转速。
旋转变压器分类
根据相数分类
单相旋转变压器和多相旋转变压器。单相输出一个电压信号,多相输出多个电压信号,具有更高的分辨率和精度 。
根据结构分类
接触式旋转变压器和无接触式旋转变压器。接触式旋转变压器具有较高的测量精度和稳定性,但需要定期维护和 更换易损件;无接触式旋转变压器通过光电、磁等非接触方式测量,具有较长的使用寿命和较低的维护成本。
精度和线性度
精度
选择具有高精度和低误差的旋转变压器,以 满足系统对测量和控制精度的要求。
线性度
考虑旋转变压器的线性范围和线性度,确保 其输出信号与输入信号成正比。
旋转变压器PPT课件

(6 - 9)(6 - 10) (6 Nhomakorabea 11)
旋转变压器
比较以上两式, 如果要求全补偿即FR1q=FR2q 时, 则 只有Z′=ZL。 以上两式的正负号也恰恰说明了不论转角 θ是多少, 只要保持Z′=ZL, 就可以使要补偿的交轴磁势 FR2q(对应于Φq34)和另一绕组产生的磁势FR1q 大小相同, 方向相反。 从而消除了输出特性曲线的畸变。
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轴线与脉振磁密 BD 轴线的
夹角为θ, 仿照自整角机中所得出的结论公式(式 5 - 4),
可以写出这里的励磁磁通 D 在正、 余弦输出绕组中
分别感应的电势。
ER1=ERcosθ
在Z1-Z2中
ER2=ER cos(θ+90°)=-ERsinθ 在Z3-Z4中
旋转变压器
从电机原理来看, 旋转变压器又是一种能旋转的变 压器。 这种变压器的原、 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, 意味着:转子绕组的输出电压大小及相位必然与 转子的转角有关。 按旋转变压器的输出电压和转子转 角间的函数关系, 旋转变压器可分为正余弦旋转变压器 (代号为XZ)、 线性旋转变压器(代号为XX)以及比例式 旋转变压器(代号为XL)。其中, 正余弦旋转变压器的输 出电压与转子转角成正余弦函数关系; 线性旋转变压器 的输出电压与转子转角在一定转角范围内成正比; 比例 式旋转变压器在结构上增加了一个锁定转子位置的装 置。
旋转变压器
图 6 - 5 副边补偿的正余弦旋转变压器
旋转变压器
[证明] 设K为常数, 通过Z1-Z2绕组的电流为 IR1 ,
简述旋转变压器的特点、结构及工作原理

简述旋转变压器的特点、结构及工作原理下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!旋转变压器的特点、结构及工作原理旋转变压器是一种常用于电力系统中的电气设备,其特点、结构及工作原理对于理解电力系统的运行至关重要。
旋转变压器详解

旋转变压器(重点在于输入输出的关系)伺服传感器按被测量分类:位移传感器、速度传感器、加速度传感器、电流传感器。
位移传感器、速度传感器、加速度传感器各有直线和旋转角度的两种方式。
(1)旋转变压器概述⒈⒈旋转变压器的发展旋转变压器用于运动伺服控制系统中,作为角度位置的传感和测量用。
早期的旋转变压器其输出,是随转子转角作某种函数变化的电气信号,通常是正弦、余弦、线性等。
作为角度位置传感元件,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。
和光学编码器相比,旋转变压器有这样几点明显的优点:①无可比拟的可靠性,非常好的抗恶劣环境条件的能力;②可以运行在更高的转速下。
(在输出12 bit的信号下,允许电动机的转速可达60,000rpm。
而光学编码器,由于光电器件的频响一般在200kHz以下,在12 bit时,速度只能达到3,000rpm);③方便的绝对值信号数据输出。
⒈⒉旋转变压器的应用这些年来,随着工业自动化水平的提高,随着节能减排的要求越来越高,效率高、节能显著的永磁交流电动机的应用,越来越广泛。
而永磁交流电动机的位置传感器,原来是以光学编码器居多,但这些年来,却迅速地被旋转变压器代替。
可以举几个明显的例子,在家电中,不论是冰箱、空调、还是洗衣机,目前都是向变频变速发展,采用的是正弦波控制的永磁交流电动机。
目前各国都在非常重视的电动汽车中,电动汽车中所用的位置、速度传感器都是旋转变压器。
例如,驱动用电动机和发电机的位置传感、电动助力方向盘电机的位置速度传感、燃气阀角度测量、真空室传送器角度位置测量等等,都是采用旋转变压器。
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
旋转变压器是一种用来改变交流电压大小的装置,其工作原理基于电磁感应定律。
在旋转变压器中,有两个或以上的线圈分别绕在磁性材料的铁芯上,当一个线圈中通有交流电流时,会产生一个交变磁场,从而诱导出另一个线圈中的感应电流,实现电压的变换。
工作原理:
一个最简单的旋转变压器包含两个线圈,分别称为原线圈和副线圈。
当原线圈
通有交流电流时,产生的交变磁场在副线圈内诱导出感应电动势,从而在副线圈中产生电流。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与原线圈中的电流变化率有关,因此可以通过改变原线圈的匝数比例,实现不同电压的输出。
应用:
旋转变压器在电力系统中有着广泛的应用,主要用于电压的升降变换。
具体应
用包括:
•电力传输:通过将输电线路连接到旋转变压器,可以实现长距离电力传输中的电压升降。
•电力配电:在变电站中使用旋转变压器将高压电网中的电压降低为适合用户使用的低压电压。
•实验室和工业应用:在实验室和工业领域,旋转变压器可用于提供各种电压和电流值,满足不同设备的电力需求。
•电子设备:一些电子设备需要不同的电压供应,通过旋转变压器可以满足这种需求。
总的来说,旋转变压器在电力系统和电子设备中起着至关重要的作用,通过其
灵活的电压变换功能,为不同场景下的电力需求提供了解决方案。
7--旋转变压器的结构及原理

一、旋转变压器工作原理: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正弦函数关系的电信号的一种间接测量装置。
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。
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。
旋转变压器是根据互感原理工作的。
它的结构保证了其定子和转子之间的磁通呈正(余)弦规律。
定子绕组加上励磁电压,通过电磁耦合,转子绕组产生感应电动势。
如图所示,其所产生的感应电动势的大小取决于定子和转子两个绕组轴线在空间的相对位置。
二者平行时,磁通几乎全部穿过转子绕组的横截面,转子绕组产生的感应电动势最大;二者垂直时,转子绕组产生的感应电动势为零。
感应电动势随着转子偏转的角度呈正(余)弦变化:83作业文本格式一般,内容丰富二、旋转变压器结构旋转变压器的结构和两相绕线式异步电机的结构相似,可分为定子和转子两大部分。
定子和转子的铁心由铁镍软磁合金或硅钢薄板冲成的槽状心片叠成。
它们的绕组分别嵌入各自的槽状铁心内。
定子绕组通过固定在壳体上的接线柱直接引出。
转子绕组有两种不同的引出方式。
根据转子绕组两种不同的引出方式,旋转变压器分为有刷式和无刷式两种结构形式。
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。
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
旋转变压器工作原理ppt课件

按旋转变压器的输出电压和转子转角间的函数 关系, 旋转变压器可分为正余弦旋转变压器、 线性旋转变压器以及比例式旋转变压器。
按有无电刷与滑环间的滑动接触来分类,旋转 变压器可分为接触式和无接触式两大类,其中 无接触式旋转变压器运行可靠,抗震动,适应 恶劣环境。
04 旋转变压器的使用
旋转变压器在EPS系统上面的应用
EPS是一个典型的电机伺服系统。在EPS中,汽车转向时,转矩传感器检测到转向盘的力 矩和转动方向,将这些信号输送到电控单元,电控单元根据转向盘的转动力矩、转动方向和 车辆速度等数据向电动机控制器发出信号指令,使电动机输出相应大小及方向的转动力矩以 产生助动力。
04 旋转变压器的使用
旋转变压器在袜机、织布机上面的应用
旋转变压器在纺织机械上面,尤其以袜机为主,织布机、梳棉机上面也越来越大面积 开始使用,主要是由于旋转变压器相比光电编码器有极大的优势,诸如抗震动、耐油污、 寿命长等优点,特别适合纺织行业的S4工作制。
04 旋转变压器的使用
旋转变压器在油田电机上面的应用
4.3 旋转变压器的使用原则
(1) 旋转变压器应尽可能在接近空载的状态下工作。因此,负载阻抗应远大于旋转变压器的输出 阻抗。两者的比值越大,输出电压的畸变就越小。
(2) 使用时首先要准确地调准零位,否则会增加误差,降低精度。 (3)励磁一方两相绕组同时励磁时,即只能采用二次侧补偿方式时,两相输出绕组的负载阻抗应 尽可能相等。
EPS必须满足很高的实时性和较高的精度要求,同时,要确保其具有高的可靠性。无刷旋 转变压器是较好的选择。
《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 。
旋转变压器(resolver)原理教学资料

旋转变压器( r e s o l v e r ) 原理§4—1旋转变压器旋转变压器是一种常用的转角检测元件,由于它结构简单,工作可靠,且其精度能满足一般的检测要求,因此被广泛应用在数控机床上。
一、旋转变压器的结构旋转变压器的结构和两相绕线式异步电机的结构相似,可分为定子和转子两大部分。
定子和转子的铁心由铁镍软磁合金或硅钢薄板冲成的槽状心片叠成。
它们的绕组分别嵌入各自的槽状铁心内。
定子绕组通过固定在壳体上的接线柱直接引出。
转子绕组有两种不同的引出方式。
根据转子绕组两种不同的引出方式,旋转变压器分为有刷式和无刷式两种结构形式。
图4-1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4-1有刷式旋转变压器图4-2无刷式旋转变压器图4—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。
常见的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。
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。
旋转变压器PPT课件

多相旋转变压器具有较 高的精度和线性度,适 用于高精度测量和控制 系统中。
根据用途分类:旋转变 压器可分为标准型和特 殊型两种类型。
标准型旋转变压器主要 用于测量和控制系统中, 而特殊型旋转变压器则 根据特定需求进行定制, 如用于高温、高压、腐 蚀等恶劣环境下的旋转 变压器。
03 旋转变压器的应用
对安装和调整要求较高
旋转变压器的安装和调整要求较 高,需要专业的技术人员进行操 作,否则可能会影响测量精度和 稳定性。
对工作环境要求较高
旋转变压器对工作环境的要求较 高,需要在干燥、无尘、无振动 的环境中工作,以确保测量精度 和稳定性。源自 05 未来旋转变压器的发展趋 势
提高精度和稳定性
优化设计
智能化控制
通过改进结构设计、优化材料和制造 工艺,提高旋转变压器的精度和稳定 性。
结合传感器技术和控制算法,实现旋 转变压器的智能化控制,提高其稳定 性和可靠性。
误差补偿技术
采用先进的误差补偿技术,如数字补 偿技术,对旋转变压器的输出进行精 确调整,提高其测量精度。
降低成本和体积
优化生产工艺
通过改进生产工艺和降低制造成 本,实现旋转变压器成本的降低。
01
旋转变压器主要由定子 和转子组成。
02
定子上有励磁绕组,而 转子上则有感应绕组。
03
04
定子和转子之间存在气 隙,以减少磁阻并提高 磁耦合效率。
旋转变压器的结构紧凑, 通常用于高精度测量和 控制系统中。
旋转变压器的工作原理
01
02
03
04
当励磁绕组中通入交流电时, 会在定子中产生一个旋转磁场
。
详细描述
在汽车领域,旋转变压器用于检测曲轴位置、气门开度等,实现发动机的精确控制;在航空领域,旋转变压器用 于检测飞行器的姿态和角位置;在能源领域,旋转变压器用于风力发电机的转速和角度监测;在工业自动化领域, 旋转变压器用于数控机床、包装机械等设备的运动控制和位置检测。
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 。
旋转变压器的结构及工作原理

旋转变压器的结构及工作原理
一、旋转变压器的结构
旋转变压器是一种特殊的变压器,其结构主要由定子、转子、铁芯、绕组、轴承等组成。
其中,定子和转子分别由铁芯和绕组组成,铁芯由硅钢片叠压而成,绕组则由导线绕制而成。
转子和定子之间通过轴承连接,转子可以旋转,定子则固定不动。
二、旋转变压器的工作原理
旋转变压器的工作原理可以分为静态和动态两个方面。
静态方面,旋转变压器的工作原理与普通变压器相同,即利用电磁感应原理实现电压变换。
当交流电流通过定子绕组时,会产生一个交变磁场,这个磁场会穿过转子,从而在转子绕组中感应出电动势,使得转子绕组中产生一个电流。
这个电流在转子绕组中形成一个磁场,与定子绕组中的磁场相互作用,从而实现电压变换。
动态方面,旋转变压器的工作原理则是利用转子的旋转运动来实现电压变换。
当转子旋转时,转子绕组中的导线会不断地穿过定子绕组中的磁场,从而在转子绕组中感应出电动势,使得转子绕组中产生一个电流。
这个电流在转子绕组中形成
一个磁场,与定子绕组中的磁场相互作用,从而实现电压变换。
总体来说,旋转变压器的工作原理与普通变压器相同,只是在实现电压变换的过程中,利用了转子的旋转运动来实现电压变换。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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
E sqs 4.44 fN 2 k W2 sq cos 4.44 fN 2 k W2 s cos2 4.44 fN 2 k W2 Fs cos2 2f ( N 2 k W2 ) 2 I s cos2 I s x m cos2
结构示意图
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。
7.2 正余弦旋转变压器
7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理 7.2.2输出特性的补偿
7.2.3旋转变压器的应用
7.2 正余弦旋转变压器
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
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 K uU f sin Ec K uU f cos
Es K uU f sin Is Zs ZL Zs ZL Ec K uU f cos Ic Zc Z Zc Z
交轴误差 q
3 ~ 16
线性误差
l
线性旋转变压器在工作转角范围内,不同 转角时,与最大输出电压同相的输出电压 的基波分量与理论值之差,对最大理论输 出电压之比。 旋变发送机、旋变差动发送机、旋变变压 器在不同转角位置下,两个输出绕组的电 e 压比所对应的正切或余切角度与实际转角 之差。 转子处于电气零位时的输出电压(由与励磁 电压频率相同,但相位相差90°的基波分 量和励磁频率奇数倍的谐波分量组成)。 在规定励磁条件下,输出电压基波分量与 输入电压基波分量之间的相位差。
U f Ef K u Ef cos Ef (1 K u cos )
因输出绕组的电压为
U L Es K u Ef sin
K u Ef sin K u sin UL U f Ef (1 K u cos ) 1 K u cos
所以旋转变压器输出绕组的电压为
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
E f 4.44 fN 1 k W1 m
E c 4.44 fN 2 k W2 m cos Es 4.44 fN 2 k W2 m cos(90 ) 4.44 fN 2 k W2 m sin
7.4.1旋转变压器的误差分析
7.4.2旋转变压器的主要技术指标
7.4 旋转变压器的误差分析及主要技术指标
7.4.1旋转变压器的误差分析
产生误差的原因主要有以下几点
(1)当绕组中流过电流时,由于磁路饱和的影响,它所产生的磁场在 空间为非正弦分布,所以在绕组中要感应谐波电动势。 (2)因定、转子铁心的齿槽影响,要在绕组中产生齿谐波电动势。 (3)材料和制造工艺的影响造成定、转子偏心,引起电机中气隙不均 匀,造成两套绕组的不对称。 (4)实际使用中由于未能达到完全补偿的条件,使电机中存在交轴磁
S3
7.2.2输出特性的补偿
2.一次侧补偿的正余弦旋转变压器 定子交轴绕组
S3 S 4
对交轴
磁通来说是一个阻尼线圈。 因为交轴磁通在绕组 S3 S4 中要产生感应电流,根据楞 次定律,该电流所产生的磁
通是反对交轴磁通变化的,
因而对交轴磁通起去磁作用, 从而达到补偿的目的。
图7-6 一次侧补偿的正余弦旋转变压器
UL
K u sin Uf 1 K u cos
7.3 线性旋转变压器
可绘制出输出电压 U L与转子转角 的关系曲线
7-11 线性旋转变压器输出特性曲线
由上图可见,在转角很小时,即在 60范围内其输出电压可以 看成是随转角的线性函数
7.4 旋转变压器的误差分析及主要技术指标
jI x cos2 将E sqs s m
I Z 代入 E E U I Z 和 U Ls s L s sqs Ls s s
E s 得:I s Z L Z s jxm cos2
Es KuU f sin
U Ls K uU f sin K uU f sin Z x x 1 s j m cos2 1 j m cos2 ZL ZL ZL
图7-4输出特性的畸变
xm cos2 项, ZL
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
使旋转变压器的输出特性不再是转角的正弦函数,而是发生了畸变。并且负
载阻抗越小,畸变愈严重。
7.2.2输出特性的补偿
1. 二次侧补偿的正余弦旋转变压器
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,称为二次测 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
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
加交流励磁电压此时气隙中将产生一
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, 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
场,造成输出电压的误差。
7.4.2旋转变压器的主要技术指标
表7-1 旋转变压器的主要技术指标 名 称
额定电压 UN 额定频率f
含 义
励磁绕组应加的电压值
范 围
20V、26V、 36V等
备 注
励磁电压的频率
50Hz、400Hz
工频使用起来比较方便,但 性能会差一些;400Hz性能 好,但成本高,选择时注意 性价比。
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。
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。
xm 2f ( N 2 k W2 ) 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
E U I Z E s sqs Ls s s
I Z 为正弦输出绕组负载时的输出电压,Z s 正弦绕组的阻抗 式中 U Ls s L
7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理
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
7.2.2输出特性的补偿
3.一、二次侧同时补偿的正余弦旋转变压器
采用一、二次测同时 补偿,副边接不变的阻抗, 负载变动时副边未补偿的 部分由原边补偿,从而达 到 全 补 偿 的 目 的 。
图7-7 一、二次侧同时补偿的正余弦旋转变压器
7.2.3旋转变压器的应用
1.用一对旋转变压器测量差角
旋变发送机转子绕组加交 流励磁电压,旋变发送机 和旋变变压器的定子绕组
在一定的励磁电压下,开路 输入阻抗越大,励磁电流越 小,所需电源容量也越小。 应与负载阻抗匹配,负载阻 抗应为短路输出阻抗的数百 倍,越高越好。 应根据所要求的输出电压选 择变压比。
开路输 入阻抗Z
ci
200~10000Ω , 输出端开路时,励磁端的阻抗 共9种 数十至数百欧 输入端短路时,输出端的电抗。 姆 在规定励磁条件下,最大空载 输出电压的基波分量与励磁电 0.15~2共7种 压的基波分量之比。
完全补偿应满足
K uU f cosθ K uU f sin θ K sin θ K cosθ Zc Z Zs ZL
所以应使
Zc Z Zs Z L
Z c Zs
当负载阻抗
Z ZL
也应跟着作相应的变化,这在实际 Z
要达到完全补偿必须保证在任何条件下两输出绕组的负载阻抗总是相等, 变化时,补偿阻抗 ZL 使用中存在一定难度,这是二次侧补偿存在的缺点。
输出电动势与转子转角有严格的正、余弦关系。
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。
图7-3正弦绕组接负载 Z L Bsd Bs sin 作用与空载相同 I s Bs Bsq Bs cos 在正弦绕组中感应电势
相互联接。在旋变变压器
两端 的转子绕组 R 3 R4
输出一个与两转轴ห้องสมุดไป่ตู้差角
1 2 的正弦函数成
正比的电动势,当差角较
小时,该输出电动势近似 正比于差角。因此,一对 旋转变压器可以用来测量 差角。 图7-8 用一对旋转变压器测量差角的原理图
7.2.3旋转变压器的应用
2.用旋转变压器检测转子位置
N1k W1 为定子绕组的有效匝数;
N 2 k W2 为转子绕组的有效匝数。
Es K u Ef sin Ec K u Ef cos
Es K uU f sin Ec K uU f cos