第四章__旋转变压器

Ku
Nr k 2 N sk1
Er1 Er 2
Ku Ef Ku Ef
s in cos
忽略励磁绕组的电阻和漏抗，则 Ef Uf
旋转变压器的变比
U r10 U r 20
Er1 Er2
K uU f K uU f
s in cos
输出电动势与转子转角有严格的正、余弦关系。
一、正余弦旋转变压器的工作原理
二、输出特性的补偿
完全补偿应满足下式
忽略电源内阻时
Zq Zi Zq 0
一次侧补偿存在的优点：直接将交轴绕组两端短接。输 出电压随转子转角呈正弦函数变化，且不受负载阻抗变 动的影响。
一次侧补偿存在的缺点：励磁电流随转子转角而变化。 因此输入功率和输入阻抗都随转子转角而改变。
二、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
Ku Uf sin
Zs
)
K
2 u
Zs
j
Xm
K
2 u
cos2
ZL
jX m
ZL
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
Xm
K
2 u
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ZL 变。并且负
载阻抗越小，畸变愈严重。
二、输出特性的补偿
1． 二次侧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4-7 一、二次侧同时补偿的正余弦旋转变压器
三、旋转变压器的主要技术指标
表4-1 旋转变压器的主要技术指标
名称 含 义
范围
备注
额定电压 UN 额定频率f
开路输
入阻抗Z ci
励磁绕组应加的电压值 励磁电压的频率
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 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4-5二次侧补偿正余弦旋转变压器
二、输出特性的补偿
完全补偿应满足下式
Zr1 ZL Zr2 Z
20V、26V、 36V等
50Hz、400Hz
输出端开路时，励磁端的阻抗 200~10000Ω, 共9种
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
短路输 输入端短路时，输出端的 阻
二、旋转变压器的结构特点
旋转变压器的基本结构设计成两极隐极结构，定子、转子上分别 放置两组空间相差90度绕组。
结构示意图
绕组原理图
图4-1旋转变压器定、转子绕组结构示意图 S1-S2 S3-S4 励磁绕组，交轴绕组。 R1-R2 R3-R4余弦输出绕组， 正弦输出绕组。
4.2 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
第4章 旋转变压器
4.1 概 述 4.2 正余弦旋转变压器 4.3 线性旋转变压器 4.4 旋转变压器的误差分析及主要技术指标 4.5 多极旋转变压器和感应同步器
4.1 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。
S3
二、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 S4 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4-6 一次侧补偿的正余弦旋转变压器
一、正余弦旋转变压器的工作原理
励磁磁通在励磁绕组S1-S2、余弦R1-R2和正弦绕组R3-R4中感应电势分别为
Ef 4.44 fN sk1d
Er2 4.44 fN r k 2d cos
Er1
4.44
fN
r k 2d
cos (90
)
4.44
fN
r k 2d
sin
Nsk1 为定子绕组的有效匝数； Nrk2 为转子绕组的有效匝数。
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。
Is
Bs
Bsd Bsq
Bs Bs
s in cos
作用与空载相同 在正弦绕组中感应电势图4-3正弦绕组接负载Z L
一、正余弦旋转变压器的工作原理
.
U Ls Zr ZL (1
Zr1 Zr2
Z ZL
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，
当负载阻抗 变Z化L 时，补偿阻抗 也Z应 跟着作相应的变化，这在实际
使用中存在一定难度，这是二次侧补偿存在的缺点。
二次侧补偿存在的优点：励磁电流不随转子转角而变化。因此输入 功率和输入阻抗都不随转子转角而改变。
一、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4-2旋转变压器的工作原理
一、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、比例式旋转变压 器和特殊函数旋转变压器等。
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。
出阻抗Z so 抗
在规定励磁条件下，最大空载
变压比 K u 输出ห้องสมุดไป่ตู้压的基波分量与励磁电