旋转变压器课件.ppt
第六章 旋转变压器,主要内容旋转变压器正余玄旋转变压器的结构特点正余玄旋转变压器的工作原理线性旋转变压器旋转变压器的应用重点与难点旋转变压器的工作原理,旋转变压器,旋转变压器：原理上：类似于变压器，幅边绕组输出正弦交变电势，其幅值与转子旋转角度有关UO=f()结构上：类似于交流电机，定转子铁心绕两相对称绕组差90 总结：能转动的变压器旋转变压器的分类正余玄旋转变压器： UO=f (sin )线性旋转变压器： UO=k 比例式旋转变压器： UO=f (sin )旋转变压器的作用能将转角转换成与转角成某种函数关系的信号电压用以进行坐标变换、三角函数运算和角度数据传输、信号转换。,正余玄旋转变压器的结构特点,正余弦旋转变压器的结构特点,结构上类似于交流电机，但定转子绕组为两相对称绕组。定子铁心：电工硅钢片叠成，内圆分布齿槽。绕组：两相对称分布绕组，在空间上互成90 相位角度。激磁绕组转子铁心：电工硅钢片叠成，内圆分布齿槽。绕组：两相对称分布绕组，在空间上互成90 相位角度。输出绕组电刷和滑环,正余玄旋转变压器的工作原理,主要内容空载时的旋转变压器负载时的旋转变压器旋转变压器的补偿问题分析方法以电流（绕组）-磁场（正玄交变）-电势（绕组）为主线，分析旋转变压器工作时转子绕组电势与转子旋转角度之间的关系UO=f (sin )。,空载时的旋转变压器,空载条件D3-D4开路； D1-D2加电源Us1Z1-Z2； Z3-Z4开路磁场情况D1-D2相单相绕组+正玄交变电流产生脉振磁场。Z1-Z2、 Z3-Z4、D3-D4无电流，不产生磁场总结：由定子绕组D1-D2的电流在旋转变压器的气隙中产生脉振磁场绕组电势,空载时的旋转变压器,空载条件磁场情况绕组电势磁场：在绕组轴线方向铰链绕组的磁场在绕组上产生感应电势激磁绕组电势：D1-D2：ED =4.44wDfD输出绕组电势Z1-Z2：ER1=ERcos Z3-Z4：ER2=ERcos (+90 )= -ERsin ER：磁场和输出绕组轴线重合时磁通D在输出绕组上产生的感应电势, ER =4.44wRfD变比：ku=ER/ ED =wR/wDER1= ku ED cos ku Us1 cos ER2= -ku ED sin -ku Us1 sin ,负载时的旋转变压器,负载运行：Z3-Z4接负载ZL，有负载电流IR2磁场情况：激磁电流磁场BD负载电流磁场BZ合成磁场Bd=BD+BZd=Bj（ Bj：空载时的激磁磁场）Bq= BZq= BZCOS 输出绕组电势：ER2d= -ERsin ， ER =4.44wRfD ，(BjD)ER2q= 4.44wRfq34q34= zq COS = z COS2 ，(BZ z )ER2q BZ COS2 输出特性畸变,负载时的旋转变压器,负载运行磁场情况输出绕组电势输出特性畸变输出电压UR2= ER2d- ER2qER2d = -ku Us1 sin BjCOS ER2q BZ COS2 BZ IR2ER2q IR2 COS2 总结：,旋转变压器的补偿,副边补偿补偿方法：副边绕组对称接对称负载， ZL= ZL补偿原理：Bz1q=Bz1 sin ； Bz2q=Bz2 cos ；ER1= ku Us1 cos ；ER2= -ku Us1 sin ，且绕组对称， Bz1 cos ； Bz2 sin ；Bz1q sin cos ； Bz2q sin cos 结论：两副边绕组电流产生的交轴磁场相互抵消为零原边补偿原副边补偿,旋转变压器的补偿,副边补偿原边补偿补偿方法：D3-D4接阻抗或短接，Z1-Z2开路， Z3-Z4接负载补偿原理：Bzq在D3-D4绕组轴线方向， D3-D4绕组有电势及电流，并产生磁场BDqBDq Bzq，相互抵消。Z=激磁电源内阻抗Z*原副边补偿,旋转变压器的补偿,副边补偿原边补偿原副边补偿副边补偿的缺点：ZL= ZL，负载变化时难以实现原边补偿：误差大补偿方法：原副边同时补偿,线性旋转变压器,正余玄旋转变压器：正余玄旋转变压器输出特性：Uo= -ku sin很小时 ，sin，Uo ；但较大时， sin和差值较大，非线性。线性旋转变压器输出特性：Uo=k线性旋转变压器：改变正余玄旋转变压器的连接方式使其在较大范围线性化。联接方式：(如右图）D1-D2和 Z1-Z2相绕组串联加激磁电压Us1Z3-Z4接负载ZL输出信号,D3-D4短接补偿磁场情况：原边补偿使交轴磁通为零，直轴磁通为D 感应电势：ER1= ku ED cos；ER2= -ku ED sin； 其中： ED =4.44wDfD电势平衡,线性旋转变压器,正余玄旋转变压器：线性旋转变压器：联接方式磁场情况感应电势电势平衡Us1=ED+ ER1= ED+ ku ED cos UR2 ER2= -ku ED sin 结论：输出电压UR2随变化如图曲线所示：当ku 0.52,在=60 范围内UR2 ，误差0.1%,旋转变压器的应用,测量差角：高精度随动系统中磁场：原理类似于自整角机测量差角，感应电流通过第二个旋转变压器的定子绕组后在气隙中产生的脉振磁场B与Bj同向。电势： B在Z3-Z4绕组轴线方向分量与Z3-Z4绕组完全铰链，产生感应电势E Bcos(90 - 1+ 2）即E sin(1- 2）用作解算元件：,旋转变压器的应用,测量差角：用作解算元件：D1-D2绕组电势：ER2=E1cos （ku=1）E= ER2-E2= E1cos - E2伺服电动机停止运行时，理想运放输出为零。所以 E1cos - E2=0 =arccos(E2 /E1),
