电机学 第2版 教学课件 作者 徐德淦 李祖明 chap08_旋转变压器.pptx

《电机学 第2版 教学课件 作者 徐德淦 李祖明 chap08_旋转变压器.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、旋转变压器8.旋转变压器旋转变压器简述旋转变压器（Rotationaltransformer或Resolver)，是一种将转子转角变换成与之呈某一函数关系电信号的元件，是自动控制系统中的精密控制微电机。主要用途：解算元件：坐标变换、三角运算传感元件：远距离测量、传输或再现一个角度，移相主要类型：正余弦旋转变压器线性旋转变压器感应移相器感应同步器8.旋转变压器8.旋转变压器旋转变压器结构图8‑1旋转变压器的示意图旋转变压器的结构和绕线转感应电机相似。定子、转子铁心均由冲有槽齿的圆形电工钢片叠成，所以空气隙是均匀的。定、转子铁心上各嵌有

2、两个轴线互相垂直且对称的分布绕组分别定名为S、C、A、B，如图8‑1所示。8.旋转变压器一般情况，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.旋转变压器正弦和余弦旋转变压器图8‑2正弦旋转变压器a)空载b)有载定子S绕组接至交流电源，转子A绕组作为输出绕组，便是一台正弦旋转变压器，如图8‑2所示。由于绕组C和B开路

3、未用，因此图中未需画出。8.旋转变压器正余弦旋转变压器工作原理以图8‑2所示正弦旋转变压器为例。S绕组将产生一个作用在d轴的脉动磁通ϕs，ϕs沿空间按正弦规律分布。ϕs将在A绕组中感应电动势EA，EA的表示式为式中，NA为A绕组的有效匝数；α为A绕组与q轴间的夹角。同理，ϕs将在S绕组中感应Es，有令k=NA/NS为转子绕组有效匝数与定子绕组有效匝数之比，则上式可改写成8.旋转变压器空载时，如果Us为常数，则Es也为常数，式(8-3)指出绕组A的空载电动势EA与转子回转角α间呈正弦函数关系，所以A绕组常称为正弦输出绕组。当电机接上负

4、载阻抗ZLA，如图8‑2b所示，则A绕组中将有负载电流IA流通，并激励作用在A绕组轴线的脉冲磁通ϕA。用矢量分解法将分解为ϕAd和ϕAq，有8.旋转变压器(续)根据变压器基本作用原理，Us为常数时，按照磁动势平衡作用，S绕组的电流将因ϕAd的去磁作用而增大。换言之，S绕组中的电流增量，恰用以补偿ϕAd，使d轴的磁通近似不变。在q轴，ϕAq与S绕组正交，无互感作用，不能被S绕组中的电流来补偿。于是ϕAq将在绕组A中感应自感电动势EAL，为因为ϕA∝IA，由图8‑2b有,这里ZσA为A绕组的漏阻抗，考虑到这些关系，前式可写成8.旋转变压

5、器(续)此时，ϕs在A绕组中的感应电动势为EAM。A绕组总的电动势EA应是两项之和，即在时间相位上，和均由ϕs所产生，所以两者同相位；ϕAq不匝链S绕组，犹如普通变压器的漏磁通，它感应的电动势EAL便为漏抗电动势，将滞后90°电角度。最后可写成8.旋转变压器(续)或由上式可见，带了负载以后，输出电动势与回转角间的关系已非正弦，由分母中的带来了畸变。如果图8‑2中以绕组B换成绕组A，同理可得所以B绕组称为余弦输出绕组非正弦8.旋转变压器旋转变压器的补偿问题图8‑3旋转变压器的补偿a)二次侧补偿b)一次侧补偿输出特性畸变是由负载电流产生

6、的所引起ϕAq，所谓补偿就是减小或消除ϕAq。有两种补偿方法。8.旋转变压器二次侧补偿如图8‑3a所示，正、余弦输出绕组同时分别接负载阻抗ZLA和ZLB，此时负载电流将在绕组A和B中激励ϕA和ϕB，并可分解为ϕAd、ϕAq和ϕBd、ϕBq。其中d轴分量将按磁动势平衡作用，为S绕组所补偿。而ϕAq与ϕBq的方向相反，起相互抵消作用。如负载阻抗ZLA与ZLB选择适当（一般令ZLA=ZLB），交轴磁通将大大削弱，甚至消除。8.旋转变压器一次侧补偿如图8‑3b所示。定子绕组C位于交轴，与ϕAq完全耦合，如C绕组接上ZLC，则在C绕组中感应电

7、动势，产生电流IC，激励产生与ϕAq呈去磁作用的ϕC。如ZLC选择适当（一般ZLC=0，C绕组直接短接），交轴磁通亦将大大削弱，甚至消除。综上所述，一次侧补偿方法简单，将C绕组短接即成；当对输出电势的函数关系要求很高，可以同时采用一、二次侧补偿；当负载阻抗很大时，由于负载电流甚小，ϕAq亦很小，亦可不用任何补偿。8.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≈sinα，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

8、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