旋转变压器PPT优秀课件

1、2021-8-11 旋转变压器旋转变压器 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-12 旋转变压器（Rotational transformer 或Resolver)，是一种 将转子转角变换成与之呈某一函数关系电信号的元件，是自 动控制系统中的精密控制微电机。 主要用途：主要用途： 解算元件：坐标变换、三角运算 传感元件：远距离测量、传输或再现一个角度，移相 主要类型：主要类型： 正余弦旋转变压器 线性旋转变压器 感应移相器 感应同步器 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-13 结构

2、特点：结构特点： 结构与绕线式异步电机相似，定转子均由冲有齿和槽 的电工钢片迭成，为了获得良好的电气对称性，以提高旋转 变压器的精度，一般都设计成隐极式，定、转子之间的气隙 是均匀的。定子和转子槽中各布置两个轴线相互垂直的交流 分布绕组。 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-14 f U 1r U d 2r U 1 R 1 R 2 R 2 R 1 S 1 S 2 S 2 S 正余弦旋转变压器正余弦旋转变压器 空载运行空载运行 dsf fWE44. 4 cos sin 2 1 dd dd coscos44. 4 sinsin44. 4 2

3、 1 rdrr rdrr EfWE EfWE s r f r u W W E E k 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-15 cos sin 2 1 fur fur UkE UkE cos sin 20 10 fur fur UkU UkU 由上式可见，当输入电源电压不变时，转子正、余弦绕组的 空载输出电压分别与转角呈严格的正、余弦关系。正弦绕组 和余弦绕组因此而得名。 忽略励磁绕组的漏阻抗，则空载时转子输出绕组电势等于 电压，即 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-16 正余

4、弦旋转变压器负载运行正余弦旋转变压器负载运行 d 10r E 1r I 1r F dr1 qr1 (d 相平衡） lr E 1 cos44. 4 11qrrlr fWE 2 1 cos44. 4 rr fW 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-17 RRR WI 11 2 2 1 1 1 cossin Rl R RfuR ZZ E jXEkE 2 1 1 1 cos Rl R RlR ZZ E jXE 2 1 1 cos1 sin Rl R fu R ZZ X j Ek E 1空载；2负载 1 22 11 coscos244. 4 RR

5、RRRlR IXIWfWE 正弦绕组的合成电动势： 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-18 二次侧补偿的正余弦旋转变压器 qrqr FF 21 sincos 21rr II 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-19 所以，二次侧完全补偿的条件是 sin cos cos sin 21lr fu lr fu ZZ Ek ZZ Ek lll ZZZ 21 直轴磁势平衡关系 0 21 sfdrdr WIFF 0cos cos sin sin 21 sfr lr fu r lr fu W

6、IW ZZ Ek W ZZ Ek lr fu lr fu f ZZ Uk ZZ Ek I 22 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-110 一次侧补偿正余弦旋转变压器 iq ZZ 对称补偿条件 sin 1 S RR f W WI I 0sin 1 SfRR WIWI 直轴磁势关系 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-111 线性旋转变压器（Linear Rotational Transformer) 一次侧补偿的线性旋转变压器 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系

7、华中科技大学电气学院电机系 2021-8-112 交轴磁通被定子交轴绕组所补偿 直轴磁通由定子励磁磁势和转子余弦绕组磁通的 直轴分量共同产生： )cos()cos( 2 RSfRRSfd WWIWIWI 等效变压器：一次侧匝数为: 二次侧为：转子正弦绕组R1-R1 )cos( RS WW cos1cos)(1cos u u SR SR RS R u k k WW WW WW W k 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-113 则等效变压器正弦绕组的输出电压为 当ku=0.5时 cos1 sin sin 1 u fufuR k UkUkU

8、 720242 15 . 01 50401206 5 . 0 cos5 . 01 sin 5 . 0 642 753 1ffR UUU ff UU 3 1 1512180 1 3 1 64 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-114 略去高次项产生的误差主要决定于四次方项 001. 0 180 4 可求出线性误差不超过0.1%的转子转角的范围 3 .376514. 018. 0 4 如变比ku=0.52，则在同样精度的情况下，转 子转角范围可扩大到 60 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2

9、021-8-115 线性旋转变压器的输出特性线性旋转变压器的输出特性 正常输出电压 -60+60范围内有线性关系 加偏置后的输出电压 0120范转内有线性关系 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-116 旋转变压器的误差旋转变压器的误差 1. 函数误差函数误差 %100sin(%) 90 U U s 2. 零位误差零位误差 理论上正弦输出绕组的输出电压在=0和180时应等于 零，余弦输出绕组的输出电压在=90及270时应等于零， 对应的角度称为理论电气零位。但实际上当等于上述角度 时输出电压不为零，我们称这个电压为零位电压。而当实际 输

10、出电压为零时所对应的角度称为实际电气零位。实际电气 零位与理论电气零位之差就称为零位误差，以角分表示。 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-117 4. 电气误差电气误差 在不同转子转角时，两个输出绕组的输出电压之比所 对应的正切或余切的角度与实际转角之差，通常以角分表 示。 5. 输出相位移输出相位移 输出电压的基波分量与励磁电压的基波分量之间的相位 差，称为输出相位移。 %100(%) 60 1 U UU 3. 线性误差线性误差 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-118 变

11、压器的精度等级变压器的精度等级 精度等级0级I级II级III级 正余弦函数误差（%） 0.050.10.20.3 零位误差（）381622 线性误差（%）0.060.110.22 电气误差（ ）381218 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-119 误差原因：误差原因： 绕组谐波 齿槽 磁路饱和 材料 制造工艺 交轴磁场 改进措施：改进措施： 严格加工工艺 补偿 正弦绕组、短距绕组 斜槽 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-120 双通道测角系统与多极旋转变压器双通道测角系统与

12、多极旋转变压器 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-121 1两极旋转变压器； 2多极旋转变压器 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-122 空载感应移相器 感应移相器感应移相器 特点：输出电压幅值恒定，相位角与转子转角成线性关系。特点：输出电压幅值恒定，相位角与转子转角成线性关系。 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-123 由正弦输出绕组支路可得： Cj IUkU Rfu 1 )(sin 20 RIUkU Rfu co

13、s 20 Cj R Uk I fu R 1 )sin(cos jR Uk I fu R 1 1 )sin(cos C R 1 j R R Uk UkU fu fu 1 )sin(coscos 20 )45( 2 jfu e Uk 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-124 负载时，欲使输出电压关系不变，需满足 rsrs rsrs X C RR XR 1 加有补偿电阻的感应移相器 rsrscp RXR 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-125 感应移相器应用举例 移相器A移相器B

14、 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-126 感应同步器(Inductive synchronizer) 直线式感应同步器 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-127 定尺单相绕组 滑尺两相绕组 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-128 滑尺导体电势幅值与位移的关系 直线式感应同步器的工作原理 tEesin2 xEE m 180 cos 1 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系

15、2021-8-129 旋转式感应同步器 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-130 输出信号处理方式输出信号处理方式 (a)鉴幅工作方式鉴幅工作方式 两相励磁鉴幅型感应同步器工作原理 tUu tUu fb fa sincos sinsin 1 1 tUke fua sincossin 10 10 cos fub Uke tsin)90cos( tUk fu sinsincos 1 ba eee 000 tUk fu sin)sin( 1 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-131

16、 (b)鉴相工作方式鉴相工作方式 单相或两相励磁。现以两相励磁为例说明工作原理。 tUu tUu fb fa cos sin tUke fua sincos 0 tUke fub cossin 0 )sin()sincoscos(sin 000 tUkttUkeee fufuba 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-132 数字式旋转变压器 4COS输入 7SIN输入 1025并行数据输出 32，33转换分辨率选 择 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-133 AD2S83性能概

17、述 (1)提供有10位、12位、14位和16位的分辨率，并允许用户通过外围器件 的不同连接选用适合的分辨率。 (2)通过三态输出引脚输出并行二进制数，因而很容易与DSP或单片机等 控制芯片接口。 (3)采用比率跟踪转换方式，使之能连续输出数据而没有转换延迟并具有 较强的抗干扰能力和远距离传输能力。 (4)用户可通过外围阻容元件的选择来改变带宽、最大跟踪速度等动态性 能。 (5)具有很高的跟踪速度，10位分辨率时，最大跟踪速度达1040 rps。 (6)能产生与转速成正比的模拟信号，输出范围为8VDC，通常线性度 可达0.1%，回差小于0.3%，可代替传统的测速发电机，提供高精 度的速度信号。

18、(7)具有过零标志信号(RIPPLECOLCK)和旋转方向信号(DIRECTION)。 (8)正常工作的参考频率为020kHz. 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-134 AD2S83与DSP的接口电路举例 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-135 应用举例：应用举例： 1. 远距离高精度角度传输系统远距离高精度角度传输系统 自整机角度传输系统的绝对误差为1030分。若用两极 正余弦旋转变压器作为发送机和接收机，传输误差可下降至 15分。 f U 1 1 R 1 R 2 R 2 R 1 S 1 S 2 S 1 S 1 S 2 S 2 R 2 R 2 S 2 S 2 2 U 6.旋转变压器旋转变压器 华中科技大学电气学院电机系华中科技大学电气学院电机系 2021-8-136 2. 矢量分解与合成矢量分解与合成 励磁绕组上外施正比 于矢量模值的励磁电 压，转子从电气零位 转过一个等于矢