电机及电力拖动（第五版） 课件 第14章－旋转变压器

第十四章旋转变压器

14.1基本结构

14.2工作原理

14.3误差概述

14.4旋转变压器的应用旋转变压器是一种精密的二次绕组（转子绕组）可转动的特殊变压器，当它的一次绕组（定子绕组）外接单相交流电源励磁时，其二次绕组的输出电压将与转子转角严格保持某种函数关系。14.1基本结构旋转变压器的结构与普通绕线转子感应电动机类似。为了获得更好的电气对称性，以提高旋转变压器的精度，定转子绕组均为两个在空间互隔90°电角度的高精度正弦绕组。旋转变压器的定转子铁心均是采用高磁导率的铁镍磁合金片或硅钢片经冲制、绝缘、叠装而成。为了使铁心的导磁性能各方向均匀一致，在铁心叠片时采用每片错过一齿槽的旋转形叠片法。有限转角的无接触式旋转变压器将转子绕组的引出线做成弹性卷带状，这种转子只能在一定的转角范围内（一般为1~2周）转动。无限转角的无接触式旋转变压器将两套绕组中的一套自行短接，而另一套则通过环形变压器从定子边引出，它的转子转角不受限制。直轴脉动磁通在励绕组中产生的感应电动势14.2工作原理14.2.1正余弦旋转变压器式中N1——绕组串联匝数；Kω1——绕组因数；Φf——直轴脉动磁通的幅值正弦输出绕组A的空载电压为式中N2—转子A、B绕组串联匝数；Kw2—转子A、B绕组因数。正余弦旋转变压器原理图称为电压比，为定转子绕组有效匝数比，也即为空载时输出绕组的最大输出电压与励磁电压之比，是一个常数。从上式可看出，在正余弦旋转变压器中，当励磁电压恒定，转子的正弦输出绕组A空载时，其输出电压UAO将与转子转角α呈正弦函数关系。同理可得余弦输出绕组B空载时电压为UBO=EB=4.44fN2Kw2φfcosα=KuEfcosα=KuUfcosα

从上式中同样可看出，在正余弦旋转变压器中，当励磁电压恒定，转子的余弦输出绕组的空载输出电压UBO将与转子转角α呈余弦函数关系。当A绕组接入负阻抗ZA后，将有负载电流IA流过，它产生磁通φA将使空气隙磁通分布发生畸变。图a中励磁绕组的轴线与直轴方向重合，转子绕组A产生的磁通φA在直轴方向的分量φAd对励磁磁通φf起去磁作用。但在交轴方向，φAq与f绕组间没有互感作用，即A绕组交轴分量磁通φAq不可能由f绕组中的电流来补偿。若Uf不变，当不考虑电阻和漏阻抗压降，直轴合成磁通可视为不变，因此当A绕组中有电流，f绕组中将流入负载分量电流以补偿直轴的去磁分量。

负载时的正余弦旋转变压器有负载时，A绕组中除了电势EA以外，还有自感电动势EAq，因此有负载时A绕组的电动势不再和转角α的正弦成正比，而出现了很大的误差。为了消除输出电压的畸变，必须补偿转子A绕组的交轴磁通。实际应用时，为了达到完善的补偿目的，通常采用定、转子同时补偿，可使误差减至最小。如图为定、转子同时补偿时的接线图。有补偿的正余弦旋转变压器14.2.2线性旋转变压器

线性旋转变压器指其输出电压的大小随转子转角α成正比关系的旋转变压器。当定子f绕组接入电源后f绕组产生电动势：Ef=4.44fN1Kw1φf

B绕组产生电动势：EB=4.44fN2Kw2φfcosαA绕组产生电动势：EA=4.44fN2Kw2φfsinα这些电动势是由同一个脉动磁通φf感应产生，因此它们在时间上同相位，滞后φf90°电角度。若略去绕组中的漏阻抗压降，则即式中由上式推出输出电压14.3误差概述前几节在分析旋转变压器的工作原理时，假定理想条件下，采取适当的接线方式就能使输出电压的大小与转子转角成正弦函数关系，或者与转子转角成线性关系。实际上，由于许多因素的影响，使输出电压产生误差。1)旋转变压器在加工过程中要严格按照工艺要求；2)在使用时采用必要的补偿方式消除误差；3)在设计时应从精度要求出发来选择绕组的型式、定转子的齿槽配合、铁心的材料和变压器中各部分的磁通密度大小等，以保证变压器气隙磁场按正弦规律分布。为了保证旋转变压器有良好的特性，在使用中还必须注意：

定子只有一个绕组励磁时，另一个绕组应联接一个电源内阻抗相同的阻抗或直接短接。

定子两个绕组同时励磁时，转子的两个输出绕组的负载阻抗要尽可能相等。

使用中必须准确调整零位，以免引起旋转变压器性能变差。14.4旋转变压器的应用旋转变