旋转变压器.ppt
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1、中国矿大信电学院,控制电机,第 6 章旋 转 变 压 器,6.1 旋转变压器概述,6.4 线性旋转变压器,6.6 旋转变压器主要性能指标,6.5 旋转变压器的应用举例,第6章 旋转变压器,6.2 正余弦旋转变压器的结构特点,6.3 正余弦旋转变压器的工作原理,第6章 旋转变压器,本章要求:,掌握正余弦变压器的结构特点,熟练掌握正余弦变压器的工作原理,掌握线性旋转变压器的工作原理,了解旋转变压器的主要性能指标,掌握旋转变压器的主要应用,6.1 概 述,旋转变压器是一种能转动的变压器。这种变压器的原、付绕组分别放置在定、转子上。原、付绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角有关,因此,转子绕组的输出电压
2、也与转子的转角有关。,旋转变压器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。,2595旋转变压器,用途:在随动系统中提供位置反馈或解算信号,本产品已用于某装备的惯性定位、定向系统中。,2914旋转差动变压器,用途:在旋转运动的随动系统中,提供位置反馈信号。已用于某系统中。,2909旋转变压器(低频),用途:在随动系统中提供位置反馈或解算信号,本产品已用于某惯性导航的稳定平台中。,用途:在随动系统中提供位置反馈或解算信号,本产品已用于某惯性导航的稳定平台中。,2532旋转变压器(高频),这些旋转变压器的用途主要是用来进行坐标变换,三角运算和角度数据传输,信号转换,等等。,旋转变压器
3、按电机的极对数来分,可分为单对极和多对极两种。,本章以单极、接触式旋转变压器为对象进行详细介绍。,6.2 正余弦旋转变压器的结构特点,旋转变压器由定、转子两大部分组成。定、转子铁心由导磁性能良好的电工钢片叠成,定子铁心内圆和转子铁心外圆上均布有齿槽。,在定子槽中分别布置有两个空间互成90o的绕组,一个是定子激磁绕组,一个为定子交轴绕组(补偿),两套绕组的结构是完全相同的。,在转子槽中分别布置有两个空间互成90o的绕组,一个正弦输出绕组,一个余弦输出绕组,两套绕组的结构是完全相同的。,Z1Z2余弦输出绕组,Z3Z4正弦输出绕组,定、转子间的气隙是均匀的,气隙磁场一般为两极。定子绕组引出线可直接引
4、出或接到固定的接线板上,而转子绕组引出线则通过滑环和电刷引出。,对于线性旋转变压器,因为转子转角有限,所以可以用软导线直接将转子绕组接到固定的接线板上。,6.3 正余弦旋转变压器的工作原理,一、旋转变压器空载时,输出绕组Z1 Z2和Z3 Z4以及定子交轴绕组D3D4开路,激磁绕组施加交流激磁电压Us1。,此时气隙中将产生一个脉振磁场BD,该磁场的轴线在定子激磁绕组D1D2的轴线上。,脉振磁场将在转子的输出绕组Z1 Z2和Z3 Z4中感应变压器电势。,思考:,1、输出绕组Z1 Z2和Z3 Z4中感应变压器电势的相位如何?,2、输出绕组Z1 Z2和Z3 Z4中感应变压器电势的大小与什么有关?,设定
5、子绕组D1D2轴线和余弦输出绕组Z1 Z2轴线的夹角为,旋转变压器激磁磁通D在正、余弦输出绕组Z3Z4和Z1 Z2 中的感应电势分别为:,ER1=4.44 f WRD cos=ER cos,ER2=4.44 f WRD cos(+90o)=-ER sin,ER1=4.44 f WRD cos=ER cos,ER2=4.44 f WRD cos(+90o)=-ER sin,ER为激磁绕组和输出绕组轴线重合时磁通D在该输出绕组中的感应电势。,若D在激磁绕组中的感应电势为ED,则:,ER/ED=WR/WD=k,WR 和 WD分别为输出绕组和激磁绕组的有效匝数;k表示变比或匝数比。,ER1=k ED
6、cos,则得:,ER2=-k ED sin,忽略激磁绕组的电阻和漏抗,则ED=Us1,得:,ER1=k Us1 cos,ER2=-k Us1 sin,上式表明当电源电压不变时,输出电势与转子转角有严格的正、余弦关系。,二、旋转变压器带载时,实验表明,图中正弦输出绕组Z3Z4带上负载以后,其输出电压不再是转角的正弦函数。,左图表示了旋转变压器空载和负载时输出特性的对比。,负载电流越大,二者的差别也越大。,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。,畸变的原因是什么?如何消除?,三、输出特性畸变原因,Z3 Z4 接上负载ZL时,绕组中有电流IR2,IR2在气隙中产生相应的脉振磁场BZ。,
7、将BZ 分解为 BZd和BZq。其中BZd对BD起去磁作用,定子外加交流电源将输出电流增加,以维持D轴方向的合成磁通(主磁通)基本不变(比空载略微减小)。负载交轴分量BZq无外加励磁与其平衡。因此,负载时,气隙中出现了交轴分量BZq磁场。,BZd对BD起去磁作用,直轴主磁通(BD)基本不变,所以负载直轴磁通对输出电压畸变的影响小。,引起输出电压畸变的主要原因是副边电流所产生的交轴磁场分量BZq。,BZq=BZ cos,q BZ cos,设 q与输出绕组Z3Z4交链的磁通为 q34,则,q34=q cos,q34 BZ cos2,磁通 q34的在Z3Z4绕组中所产生的感应电势也是一个变压器电势,
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