第七章旋转变压器

第七章旋转变压器§ 7－1 概述旋转变压器是自动控制装置中的一类精密控制微电机。

当它的原方施加单相交流电源激磁时，其副方的输出电压与转角严格保持某种函数关系。

在航空航天，军事领域和高精度伺服系统中有广泛应用。

一、旋转变压器的分类旋转变压器有多种分类方法。

是否接触：接触式和无接触式（有限转角和无限转角）；电机的极对数：单极对和多极对。

使用要求：解算装置用和用于随动系统。

(一)用于解算装置1.正余弦旋转变压器2.线性旋转变压器3.比例式旋转变压器4.特殊函数旋转变压器(二)用于随动系统1.旋变发送机2.旋变差动发送机3.旋变变压器二、旋转变压器的结构特点图7-1 旋转变压器的结构§ 7－2 正余弦旋转变压器的工作原理对正余弦旋转变压器有很高的精度要求。

差值要求不大于正弦（余弦）幅值的0.3%。

设计和工艺必须严格保证。

一、 正余弦旋转变压器的空载运行图7-2 正余弦旋转变压器的空载运行已知条件：1) 两极结构，定子两套绕组（励磁绕组12D D 和交轴绕组34D D ）正交,匝数、型式完全一样，有效匝数s wsN K 。

2) 转子两套绕组12Z Z 与34Z Z 正交，匝数、型式完全一样，有效匝数r wr N K 。

3) 12Z Z 与34Z Z ， 12D D 与34D D 均为正弦绕组。

4) 12D D 外施单相交流电源。

假定条件：1) 设12D D 绕组轴线方向为直轴（d 轴） 2) 用α来表示转子转角，12Z Z 的轴线与交轴绕组34D D 轴线相重合时0α=。

3) 励磁绕组12D D 中漏阻抗0fZ σ=。

激磁绕组（d 轴）施加单相激磁电压f U 产生直轴脉振磁通d Φ。

在激磁绕组中产生感应电势：4.44f s ws d E fN K =Φs N —定子绕组匝数；ws K —基波绕组系数；d Φ—直轴脉振磁通幅值。

激磁电压f U 与感应电势平衡，忽略阻抗，dΦ为常数，直轴磁场呈正弦分布。

简述旋转变压器的特点、结构及工作原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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旋转变压器（重点在于输入输出的关系）伺服传感器按被测量分类：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、电流传感器。

位移传感器、速度传感器、加速度传感器各有直线和旋转角度的两种方式。

（1）旋转变压器概述⒈⒈旋转变压器的发展旋转变压器用于运动伺服控制系统中，作为角度位置的传感和测量用。

早期的旋转变压器其输出，是随转子转角作某种函数变化的电气信号，通常是正弦、余弦、线性等。

作为角度位置传感元件，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，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。

和光学编码器相比，旋转变压器有这样几点明显的优点：①无可比拟的可靠性，非常好的抗恶劣环境条件的能力；②可以运行在更高的转速下。

（在输出12 bit的信号下，允许电动机的转速可达60,000rpm。

而光学编码器，由于光电器件的频响一般在200kHz以下，在12 bit时，速度只能达到3,000rpm）；③方便的绝对值信号数据输出。

⒈⒉旋转变压器的应用这些年来，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。

可以举几个明显的例子，在家电中，不论是冰箱、空调、还是洗衣机，目前都是向变频变速发展，采用的是正弦波控制的永磁交流电动机。

目前各国都在非常重视的电动汽车中，电动汽车中所用的位置、速度传感器都是旋转变压器。

例如，驱动用电动机和发电机的位置传感、电动助力方向盘电机的位置速度传感、燃气阀角度测量、真空室传送器角度位置测量等等，都是采用旋转变压器。

旋转变压器的工作原理及应用
旋转变压器是一种用来改变交流电压大小的装置，其工作原理基于电磁感应定律。

在旋转变压器中，有两个或以上的线圈分别绕在磁性材料的铁芯上，当一个线圈中通有交流电流时，会产生一个交变磁场，从而诱导出另一个线圈中的感应电流，实现电压的变换。

工作原理：
一个最简单的旋转变压器包含两个线圈，分别称为原线圈和副线圈。

当原线圈
通有交流电流时，产生的交变磁场在副线圈内诱导出感应电动势，从而在副线圈中产生电流。

根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与原线圈中的电流变化率有关，因此可以通过改变原线圈的匝数比例，实现不同电压的输出。

应用：
旋转变压器在电力系统中有着广泛的应用，主要用于电压的升降变换。

具体应
用包括：
•电力传输：通过将输电线路连接到旋转变压器，可以实现长距离电力传输中的电压升降。

•电力配电：在变电站中使用旋转变压器将高压电网中的电压降低为适合用户使用的低压电压。

•实验室和工业应用：在实验室和工业领域，旋转变压器可用于提供各种电压和电流值，满足不同设备的电力需求。

•电子设备：一些电子设备需要不同的电压供应，通过旋转变压器可以满足这种需求。

总的来说，旋转变压器在电力系统和电子设备中起着至关重要的作用，通过其
灵活的电压变换功能，为不同场景下的电力需求提供了解决方案。

一、旋转变压器工作原理：旋转变压器又称分解器，是一种控制用的微电机，它将机械转角变换成与该转角呈正弦函数关系的电信号的一种间接测量装置。

电动机相似，由定子和转子组成。

定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。

激磁电压接到转子绕组上，感应电动势由定子绕组输出。

常用的激磁频率为400Hz，500Hz，1000Hz和5000Hz。

旋转变压器结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。

因此，在数控机床上广泛应用。

旋转变压器一般有两极绕组和四极绕组两种结构形式。

两极绕组旋转变压器的定子和转子各有一对磁极，四极绕组则各有两对磁极，主要用于高精度的检测系统。

除此之外，还有多极式旋转变压器，用于高精度绝对式检测系统。

旋转变压器是根据互感原理工作的。

它的结构保证了其定子和转子之间的磁通呈正（余）弦规律。

定子绕组加上励磁电压，通过电磁耦合，转子绕组产生感应电动势。

如图所示，其所产生的感应电动势的大小取决于定子和转子两个绕组轴线在空间的相对位置。

二者平行时，磁通几乎全部穿过转子绕组的横截面，转子绕组产生的感应电动势最大；二者垂直时，转子绕组产生的感应电动势为零。

感应电动势随着转子偏转的角度呈正（余）弦变化：83作业文本格式一般，内容丰富二、旋转变压器结构旋转变压器的结构和两相绕线式异步电机的结构相似，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心片叠成。

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。

图1是有刷式旋转变压器。

它的转子绕组通过滑环和电刷直接引出，其特点是结构简单，体积小，但因电刷与滑环是机械滑动接触的，所以旋转变压器的可靠性差，寿命也较短。

图1 有刷式旋转变压器图2 无刷式旋转变压器图2是无刷式旋转变压器。