新能源汽车驱动电机及控制系统检修 课件 任务4 旋转变压器检测

驱动电机及控制系统检修任务四旋转变压器检测任务导入场景：比亚迪新能源汽车售后维修中心人物：维修技师小刘、客户王先生情节：王先生的比亚迪宋PLUSEV在行驶一段时间后，出现车路启动后挂入前进挡，踩加速踏板后，旋转变压器不工作。维修技师小刘初步诊断为旋转变压器信号采集故障，需要对旋转变压器进一步检测。提出问题如何j检测旋转变压器？任务目标教学内容旋转变压器定义、分类正余弦旋转变压器结构、工作原理正余弦旋转变压器检测磁阻式旋转变压器结构、工作原理磁阻式旋转变压器性能参数、检测任务目标能按照实验流程，结合旋转变压器工作原理，完成旋转变压器信号检测。能根据磁阻式旋转变压器检测内容及标准，使用专用工具，规范完成磁阻式旋转变压器的检测作业。任务实施——旋转变压器识别知识讲解定义旋转变压器是一种将角位移转换为电信号的位移传感器，在电机控制系统中，用于测量电机转子与定子的相对位置。旋旋转变压器是一种电磁式传感器，其输出电压是随转子转角做某种函数变化的电气信号，通常是正弦、余弦、线性关系等。任务实施——旋转变压器识别知识讲解旋转变压器分类按有无电刷和滑环之间的滑动接触分为接触式和无接触式旋转变压器。按输出电压与转子转角间的函数关系，主要分为三大类旋转变压器。①正余弦旋转变压器——其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。②线性旋转变压器——其输出电压与转子转角成线性函数关系。线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种。③比例式旋转变压器——其输出电压与转角成比例关系。按极对数分为单对极、多极和双通道旋转变压器。任务实施——旋转变压器识别知识讲解旋转变压器型号命名旋转变压器型号命名由机座号、产品名称代号、性能参数代号和派生代号四部分组成，机座号以外圆直径表示（mm），若外圆直径基本尺寸非整数时，取整数部分。产品名称代号由两至四个大写汉语拼音字母组成。其中，正余弦旋转变压器代号为XZ，磁阻式多级旋转变压器代号为XUD。XZ型旋转变压器性能参数代号由三到四位阿拉伯数字组成。前面两位数字表示开路输入阻抗派生代号包括性能派生和结构派生，用一个大写汉语拼音字母表示。任务实施——旋转变压器识别知识讲解旋转变压器结构可分为定子和转子两大部分。定子和转子的铁心由铁镍软磁合金或硅钢薄板冲成的槽状芯片叠成。它们的绕组分别嵌入各自的槽状铁心内。定子绕组通过固定在壳体上的接线柱直接引出。转子绕组有两种不同的引出方式。根据转子绕组两种不同的引出方式，旋转变压器分为有刷式和无刷式两种结构形式。任务实施——旋转变压器识别知识讲解旋转变压器工作原理旋转变压器的本质是一个变压器，其一次侧通入励磁电压，二次侧通过电磁耦合得到感应电压。任务实施——旋转变压器识别知识讲解旋转变压器工作原理与变压器不同的是，旋转变压器的一次侧与二次侧不是固定安装的，而是有相对运动。随着两者相对角度的变化，在输出侧就可以得到幅值变化的波形。任务实施——旋转变压器识别知识讲解旋转变压器工作原理假设一次侧与二次侧绕组的匝数相同，输入电压波形为正弦函数，不同相对角度下输出电压的波形如图。相对位置相对角度θ输出电压波形图输出电压波形特点0°与输入电压相同任务实施——旋转变压器识别知识讲解旋转变压器工作原理相对位置相对角度θ输出电压波形图输出电压波形特点0°＜θ＜90°与输入电压同向的曲线90°U2=0任务实施——旋转变压器识别知识讲解旋转变压器工作原理相对位置相对角度θ输出电压波形图输出电压波形特点90°＜θ＜180°与输入电压反向的曲线180°与输入电压相反任务实施——旋转变压器识别知识讲解旋转变压器工作原理（1）当一次侧与二次侧相对静止时，即时，输入电压与输出电压有以下关系：（2）当一次侧与二次侧相对运动，且夹角为，则输入电压与输出电压有以下关系：技能操作操作准备任务实施——旋转变压器识别新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液回收装置、减速器齿轮油回收装置、制冷剂回收装置、电驱动总成托举工具、环箍钳工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页单项馈电的旋转变压器实验安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——单项馈电的旋转变压器实验知识讲解任务实施——正余弦旋转变压器检测正余弦旋转变压器结构正余弦旋转变压器的定子铁芯、转子铁芯均由导磁性能良好的电工钢片叠成，两个铁芯上分别绕有定子绕组和转子绕组。知识讲解任务实施——正余弦旋转变压器检测正余弦旋转变压器结构（1）定子绕组在定子槽中分别布置有两个空间互成90°的绕组，一个是定子励磁绕组，另一个是定子交轴绕组。（2）转子绕组在转子槽中分别布置有两个空间互成90°的绕组，一个是正弦输出绕组，另一个是余弦输出绕组。S1-S3为定子励磁绕组，S2-S4为定子交轴绕组，R1-R3为转子余弦输出绕组，R2-R4为转子正弦输出绕组。知识讲解任务实施——正余弦旋转变压器检测正余弦旋转变压器工作原理正余弦旋转变压器空载运行时，输出绕组R1-R3、R2-R4以及定子交轴绕组S2-S4开路，在定子励磁绕组S1-S3施加交流励磁电压US1S3，定子和转子的气隙内会产生一个磁场Bf，该磁场的轴线在定子励磁绕组S1-S3的轴线上。假设S1-S3轴线与R1-R3轴线的夹角为θ，根据电磁感应定律，磁场Bf会在转子的输出绕组R1-R3和R2-R4中产生感应电动势。技能操作操作准备任务实施——三相馈电的旋转变压器实验新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液回收装置、减速器齿轮油回收装置、制冷剂回收装置、电驱动总成托举工具、环箍钳工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页三相馈电的旋转变压器实验安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——三相馈电的旋转变压器实验知识讲解任务实施——磁阻式旋转变压器检测磁阻式旋转变压器定义磁阻式旋转变压器是一种新型结构高精度角位置传感器，属于多极旋转变压器的特殊形式。磁阻式旋转变压器依据电磁感应原理，利用气隙变化和磁阻变化，使输出绕组的感应电压随机械转角做相应正弦或余弦变化。结构简单、尺寸小、精度高且无接触，大大提高了系统的可靠性，目前被广泛应用于驱动电机控制系统。知识讲解任务实施——磁阻式旋转变压器检测磁阻式旋转变压器结构励磁绕组和输出绕组均安置在定子铁心的槽中，转子铁心由均布小齿的冲片叠制而成，不放任何绕组。转子外圆表面冲制有若干等分小齿，其数目与极对数相等。定子冲片内圆冲制有若干大齿，每个大齿上又冲制有若干等分小齿，小齿均布在大齿的齿端部位，定子上大槽内同时嵌入单相励磁绕组和两相输出绕组。知识讲解任务实施——磁阻式旋转变压器检测磁阻式旋转变压器工作原理磁阻式旋变的信号绕组和励磁绕组均固定在旋变的定子上，仅通过转子凸极效应产生具有正弦轨迹的气隙磁导变化，在信号绕组感应出正、余弦信号。5个定子齿，4个转子齿。励磁绕组R1-R3，输出绕组S1-S3和S2-S4。当励磁绕组R1-R3施加交流正弦电压时，输出绕组S1-S3和S2-S4分别得到两个电压，其幅值主要取决于定子和转子齿的相对位置间气隙磁导的大小。当转子相对定子转动时，空间的气隙磁导发生变化，转子每转过一个转子齿距，气隙磁导变化一个周期。气隙磁导的变化，导致输入和输出绕组之间互感的变化，输出绕组感应电压亦发生变化。知识讲解任务实施——磁阻式旋转变压器检测磁阻式旋转变压器性能参数主要性能参数有额定电压（励磁电压）、额定频率（励磁频率）、极对数、变压比、开路输入阻抗等。序号性能参数选取范围1额定频率/Hz400、1000、2000、5000、7000、10000、200002额定电压/V5、7、12、26、403极对数2、3、4、5、6、8、10、12、16、20、30、32、36、64、1284变压比0.286、0.55开路输入阻抗（标称值）/Ω100、120、200、300、400知识讲解任务实施——磁阻式旋转变压器检测磁阻式旋转变压器性能参数当转子从基准电气零位正向转动θ机械角时，其输出电压为：式中：K——变压比；

p——极对数；

θ——转子从基准电气零位正向转动的机械角；

Us1s3——S1与S3端子之间的电压（、类同）。知识讲解任务实施——磁阻式旋转变压器检测磁阻式旋转变压器检测--外观目视检查磁阻式旋转变压器外观，表面不应有锈蚀、碰伤、划痕、涂覆层剥落，紧固件连接应牢固，引出线应完整无损，颜色和标志应正确，铭牌的字迹和内容应清晰无误，且不能脱落。绕组名称接线端标记引出线颜色励磁绕组R1红白R3黑白余弦输出绕组S1红S3黑正弦输出绕组S2黄S4蓝知识讲解任务实施——磁阻式旋转变压器检测磁阻式旋转变压器检测--基准电气零位标记磁阻旋变任一电周期起始电气零位均可作为磁阻旋变的基准电气零位，当磁阻旋变处于基准电气零位时，在定子、转子相应的适当位置应有明显而牢固的“基准电气零位”标记。知识讲解任务实施——磁阻式旋转变压器检测磁阻式旋转变压器检测--绝缘电阻①使用绝缘表检测各绕组对壳体及绕组相互之间的绝缘电阻，检测值应满足下列条件。②在正常试验大气条件及在产品专用技术条件规定的低温条件下，绝缘电阻应不小于50MΩ；在产品专用技术条件规定的高温条件下，绝缘电阻应不小于10MΩ；在产品专用技术条件规定的湿热条件下，绝缘电阻应不小于1MΩ。知识讲解任务实施——磁阻式旋转变压器检测磁阻式旋转变压器检测--绕组①使用万用表检测磁阻式旋转变压器励磁绕组、正弦绕组、余弦绕组的阻值，检测结果应在规定值的误差范围内。②使用示波器检测磁阻式旋转变压器励磁绕组、正弦绕组、余弦绕组的波形，波形应正常。知识讲解任务实施——磁阻式旋转变压器检测磁阻式旋转变压器检测--绕组绕组名称标准波形励磁绕组正弦输出绕组余弦输出绕组技能操作操作准备任务实施——磁阻式旋转变压器检测新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液、减速器齿轮油、空调制冷剂、密封胶、电驱动总成吊装工具工具技能操作根据操作