正余弦旋转变压器的工作原理课件.ppt

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1、第7章旋转变压器7.1概述7.2正余弦旋转变压器7.3线性旋转变压器7.5旋转变压器的误差分析及主要技术指标7.6多极旋转变压器和感应同步器7.4数字旋转变压器17.1概述7.1.1旋转变压器的分类7.1.2旋转变压器的结构特点2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。7.1概述37.1.1旋转变压器的分类按有无电刷与滑环

2、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

3、中。47.1.2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。图7-1旋转变压器定、转子绕组结构示意图结构示意图绕组原理图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。隐极结构，定转子均为二相对称绕组。57.2正余弦旋转变压器7.2.1工作原理7.2.2输出特性的补偿7.2.3应用67.2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。7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理1．空载运行图7-2旋转变压器的工作原理设S1-S2轴线与R1-R

4、2轴线的夹角为。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，将在气隙中将产生一个脉振磁场，该脉振磁场的轴线在定子励磁绕组S1-S2的轴线上。7励磁磁通在励磁绕组S1-S2、正弦绕组R3-R4和余弦R1-R2中感应电势分别为为定子绕组的有效匝数；为转子绕组的有效匝数。旋转变压器的变比忽略励磁绕组的电阻和漏抗，则7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理输出电动势与转子转角呈严格的正、余弦关系。82．负载运行图7-3正弦绕组接负载正弦输出绕组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

5、输出特性偏离正余弦规律的现象称为输出特性的畸变。7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理9为绕组电抗，为磁路的磁导。7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理由此得出正弦输出回路的电压平衡方程式为式中为正弦输出绕组负载时的输出电压，为正弦绕组的漏阻抗将在其中感应电动势10将和代入可以看出，负载时由于交轴磁场的存在，在输出电压中多出项，使旋转变压器的输出特性不再是转角的正弦函数，而是发生了畸变。并且负载阻抗越小，畸变愈严重。7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理图7-4输出特性的畸变117.2.2输出特性的补偿1．二次侧补偿的正余弦旋转变压器畸变的原因是交轴磁场

6、的存在。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，称为二次侧补偿。图7-5副边补偿正余弦旋转变压器若和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。12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，即在正、余弦绕组中产生的磁场分别为7.2.2输出特性的补偿此时，转子绕组中的电流和分别为13完全补偿应满足所以应使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，当负载阻抗变化时，补偿阻抗也应跟着作相应的变化，这在实际使用中存在一定难度，这

7、是二次侧补偿存在的缺点。7.2.2输出特性的补偿142．一次侧补偿的正余弦旋转变压器7.2.2输出特性的补偿图7-6一次侧补偿的正余弦旋转变压器定子交轴绕组对交轴磁通来说是一个阻尼线圈。因为交轴磁通在绕组中要产生感应电流，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。为励磁电源的内阻抗。153．一、二次侧同时补偿的正余弦旋转变压器7.2.2输出特性的补偿图7-7一、二次侧同时补偿的正余弦旋转变压器采用一、二次侧同时补偿，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

8、。167.2.3正余弦旋转变压器的应用1．用一对旋转变压器测量差角图7-8用一对旋转变压器测量差角的原理图旋变发送机转子绕