chap06旋转变压器PPT课件

1、chap06旋转变压器 旋转变压器旋转变压器 6.旋转变压器旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教

2、国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 结构特点：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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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

3、2 1 dd dd coscos44. 4 sinsin44. 4 2 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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

4、器旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 正余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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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

5、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 RRRRRlR IXIWfWE 正弦绕组的合成电动势： 6.旋转变压器旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 所以，二次侧完全补偿的条件是 sin cos cos sin 21lr fu lr f

6、u 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 WIW 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十

7、一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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

8、WW WW WW W k 6.旋转变压器旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 略去高次项产生的误差主要决定

9、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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 旋转变压器的误差旋

10、转变压器的误差 1. 函数误差函数误差 %100sin(%) 90 U U s v2. 零位误差零位误差 v 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 4. 电气误差电气误差 在不同转子转角时，两个输

11、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 v 3. 线性误差线性误差 6.旋转变压器旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 变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

12、器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 双通道测角系统与多极旋转变压器双通道测角系统与多极旋转变压器 6.旋转变压器旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 1两极旋转变压器； 2多极旋转变压器 6.旋转变压器

13、旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 由正弦输出绕组支路可得： Cj IUkU Rfu 1 )(sin 20 RIUkU Rfu cos 20 Cj R Uk I fu R 1 )sin(cos jR Uk I fu R 1 1 )sin(cos C R 1 j

14、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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 感应移相器应用举例 移相器A移相器B 6.旋转变压器旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划

15、教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 定尺单相绕组 滑尺两相绕组 6.旋转变压器旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06

16、旋转变压器 旋转式感应同步器 6.旋转变压器旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教

17、 材材 chap06旋转变压器 (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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家

18、级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 AD2S83性能概述 (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%

19、，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。 (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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 AD2S83与DSP的接口电路举例 6.旋转变压器旋转变压器 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教 材材 chap06旋转变压器 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