電機與電力拖動（第2版）（十一五國家規(guī)劃）第九章第4節(jié)

9.4旋轉變壓器

旋轉變壓器是一種結構和制造工藝都十分精細的控制電機，其精度很高。旋轉變壓器主要有正余弦旋轉變壓器和線性旋轉變壓器兩種。正余弦旋轉變壓器主要用于要求坐標變換、三角運算的場合，線性旋轉變壓器主要用于要求將轉角轉換成電信號的場合。什么是旋轉變壓器：旋轉變壓器實質(zhì)是二次繞組（轉子繞組）可以旋轉的特殊變壓器。當一次繞組（定子繞組）接單相交流電源勵磁，轉子轉過不同的角度時，定、轉子繞組之間的磁耦合關系隨之改變，使旋轉變壓器的輸出電壓與轉子的轉角具有某種函數(shù)關系。1．基本結構有定子和轉子兩部分，制成兩極電機。鐵心用高導磁率的硅鋼片疊成。定、轉子鐵心的槽中均嵌有在空間位置上互差90°電角度、參數(shù)完全相同的兩套繞組。定子上的兩套繞組表示為D1D2和D3D4。轉子上的兩套繞組表示為Z1Z2和Z3Z4。

2．正余弦旋轉變壓器的工作原理

在定子繞組D1D2施以交流勵磁電壓，則產(chǎn)生脈振磁場，當轉子逆時針轉過

角度時，則轉子繞組Z1Z2、Z3Z4中所產(chǎn)生的電壓分別為由上式，稱轉子的Z1Z2繞組為余弦繞組、Z3Z4繞組為正弦繞組。為了使正余弦旋轉變壓器負載時的輸出電壓不畸變，則希望轉子正余弦繞組的負載阻抗相等；將定子上的D3D4繞組自行短接，以補償由于負載電流引起的與F垂直的會引起輸出電壓畸變的磁通勢，因此D3D4繞組也稱補償繞組。3．線性旋轉變壓器的工作原理用正余弦旋轉變壓器的正弦輸出繞組做輸出，則只有在

很小的范圍內(nèi)，才近似有線性關系。為擴大線性的角度范圍，將前圖改接為右圖，即把正余弦旋轉變壓器的定子繞組D1D2與轉子繞組Z1Z2串聯(lián)，成為一次側（勵磁方）繞組。當通入交流電后，經(jīng)推導，轉子繞組Z3Z4所產(chǎn)生電壓與轉子轉角

有如下關系

當ku取在0.56～0.6之間時，則轉子轉角

在±60°范圍內(nèi)與輸出電壓呈良好的線性關系。圖9.18線性旋轉變壓器原理圖旋轉變壓器的應用

用一對旋轉變壓器測量差角：為減小因電刷接觸不良而造成的不可靠性，把定、轉子繞組互換，即旋變發(fā)送機轉子繞組Z1Z2加交流勵磁電壓Us1，繞組Z3Z4短路，發(fā)送機和接收機的定子繞組相對應連接。接收機的轉子繞組Z3Z4做輸出繞組，輸出一個與兩轉軸的差角

=

1-

2成正弦函數(shù)的電動勢，當差角較小且用弧度表示時，該電動勢近似正比于差角。可見一對旋轉變壓器可用來測量差角。D—發(fā)送機定子繞組；D＇—接收機定子繞組；Z—發(fā)送機轉子繞組；Z＇—接收機轉子繞組

用一對旋轉變壓器測量差角原理圖旋轉變壓器與自整角機的比較用一對旋轉變壓器測量差角的工作原理和用一對控制式自整角機測量差角的工作原理是一樣的。因為這兩種電機的氣隙磁場都是脈振磁場，雖然定子繞組的