旋变压器基本工作原理ppt课件.pptx
旋转变压器,演讲人：,概述,01,旋转变压器的类型,02,正余弦旋转变压器,03,旋转变压器的使用,04,CONTENTS,概述,01,概述,01,旋转变压器，又称同步分解器，是一种电磁式传感器，精密测位用的机电元件，其输出电信号与转子转角成某种函数关系。旋转变压器也是一种测量角度用的小型交流电动机，主要用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度。,作为速度及位置传感元件，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，特别是高温，严寒、潮湿、高速、高振等。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。,概述,01,概述,01,旋转变压器的类型,02,旋转变压器的类型,02,旋转变压器的分类,02,正余弦旋转变压器,03,正余弦旋转变压器,03,旋转变压器的典型结构与一般绕线式异步电动机相似。 它由定子和转子两大部分组成,其中定子作为一次侧，转子绕组作为变压器二次侧， 每一大部分又有自己的电磁部分和机械部分, 下面以正余弦旋转变压器的典型结构分析。,3.1 正余弦变压器的结构,为了使气隙磁通密度分布呈正弦规律，获得在磁通耦合和电气上的良好对称性，从而提高旋转变压器的精度，旋转变压器大多设计成隐极式的定子和转子结构。电磁部分仍由可导电的绕组和能导磁的铁芯组成，定子转子铁芯是采用导磁性能良好的硅钢片薄板冲成的槽状片叠装而成。为了提高精度，通常采用铁镍软磁合金或高硅电工钢等高磁导率材料。并采用频率为400Hz的励磁电源。结构如下图,正余弦旋转变压器,03,正余弦变压器的结构图,正余弦旋转变压器,03,结构示意图,电气示意图,电角度=机械角度极对数,正余弦旋转变压器,03,结构上，旋转变压器定子、转子和绕线式异步电机类似，定子绕组通过固定在机壳上的接线柱直接引出。定子和转子之间的空气隙是均匀的，气隙磁场一般为两极。,正余弦旋转变压器,03,定子绕组端点直接引致接线板上，而转子有两种不同的引出方式。根据引出方式的不同，旋转变压器分为优刷式和无刷式，有刷式特点是结构简单、体积小，但是因为电刷和滑环是机械滑动接触的，所以它的可靠性差，寿命也较短。 无刷旋变如下图所示，其结构分为两大部分，即旋变本体和附加变压器。附加变压器一次侧和二次侧铁芯及其线圈均为环形，分别固定在转子轴和机壳上。旋变转子线圈和附加变压器一次侧线圈连接在一起。,正余弦旋转变压器,03,3.2 正余弦变压器工作原理,1、空载运行情况,正余弦旋转变压器,03,正余弦旋转变压器,03,正余弦旋转变压器,03,2.负载运行时的情况,在实际使用中，旋转变压器要接上一定的负载。实验表明，一旦输出绕组接上负载之后，其输出电压不再是转角的正余弦函数。,正余弦旋转变压器,03,正余弦旋转变压器,03,二次侧补偿,一次侧补偿,3.3 正余弦变压器补偿方法,旋转变压器的使用,04,旋转变压器的使用,04,1.鉴相工作方式 在正余弦绕组上施加幅值、 频率相同, 但相位差为90的电压Ea、 Eb: Ea=E0cost Eb=E0sint 则定尺(或转子)绕组的感应电势为 E =KEb cos-Kea sin =KE0(sintcos-costsin) =KE0sin(t-),4.1 工作方式,在实际使用中，考虑到使用的方便性和检测精度等因素，常采用四极绕组式旋转变压器。这种结构形式的旋转变压器可分为鉴相式和鉴幅式两种工作方式。,旋转变压器的使用,04,2.鉴幅工作方式 在定子的两绕组上施加频率、 相位均相同, 但幅值按某角度作正、 余弦变化的电压Ea、 Eb: Ea=E0cos1sint Eb=E0sin1sint转子的感应电压为 E =KEb cos-KEa sin =KE0(sin1cos-cos1sin)sint =KE0sin(1-)sint,旋转变压器的使用,04,4.2 旋转变压器的误差,旋转变压器的误差有函数误差、零位误差、线性误差、电气误差、输出相位移等几个方面，误差的原因有绕组谐波、齿槽效应、磁路饱和、材料、制造工艺、交轴磁场等。改进措施为严格控制加工工艺，采取补偿方法等。,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。,旋转变压器的使用,04,旋转变压器的应用，近期发展很快。除了传统的、要求可靠性高的军用、航空航天领域之外，在工业、交通以及民用领域也得到了广泛的应用。特别应该提出的是，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。,
