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旋转变压器的结构_旋转变压器的工作方式

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2015-09-16 20:47:21

旋转变压器的结构_旋转变压器的工作方式

一、旋转变压器的结构与工作原理

旋转变压器

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。

在实际应用中,考虑到使用的方便性和检测精度等因素,常采用四极绕组式旋转变压器。这种结构形式的旋转变压器可分为鉴相式和鉴幅式两种工作方式。

1、鉴相工作方式
如图2-20所示为四极旋转变压器,给定子的两个绕组分别通以同幅、同频但相位相差π/2的交流励磁电压,即:
u1 s=UmSinωt
u1 c=UmCosωt            (2—1)           

在转子绕组的其中一个绕组接一高阻抗,它不作为旋转变压器的测量输出,主要起平衡磁场的作用,目的是为了提高测量精度。
这两个励磁电压在转子的另一绕组中都产生了感应电压,并叠加在一起,因而转子中的感应电压应为这两个电压的代数和,即:
u2=ku1 s Sinθ+ku1 c Cosθ
=kUmSinωt Sinθ+kUmCosωt Cosθ
=kUmCos(ωt -θ)    (2—2)

同理,假如转子逆向转动,可得:
u2=kUmCos(ωt +θ) (2—3)
由式(2—1)和(2—2)可见,旋转变压器转子绕组中的感应电势u2与定子绕组中的励磁电压同频率,但相位不同,其差值为θ。而θ角正是被测位移,故通过比较感应电势u2 与定子励磁电压输出电压u1 c的相位,便可求出θ。

2、鉴幅工作方式
给定子的两个绕组分别通以同频率、同相位但幅值不同的交变励磁电压,即:
u1 s =Us m Sinωt
u1c =Uc m Sinωt              (2—4)

其中,幅值分别为正弦、余弦函数,即:
Us m = UmSinα
Uc m = UmCosα
式中α角可改变,称为旋转变压器的电气角。

则在转子上的叠加感应电压为:
u2=ku1 s Sinθ+ku1 c Cosθ
   =kUmSinαSinωt Sinθ+kUmCosαSinωt Cosθ
=kUmCos(α-θ) Sinωt     (2—5)

如果转子逆向转动,可得:  
u2=kUmCos(α+θ) Sinωt  (2—6)
由上式(2-5)和(2-6)可得,转子感应电压的幅值随转子的偏转角θ而变化,测量出幅值即可求得转角θ。

实际应用中,应根据转子误差电压的大小,不断修改励磁信号中的α角(即励磁幅值),使其跟踪θ的变化。

二、旋转变压器的应用

由于旋转变压器具有结构简单、动作灵敏、工作可靠、对环境条件要求低、输出信号幅度大、抗干扰能力强和测量精度一般等特点,因此,在连续控制系统中得到普遍应用,一般用于精度要求不高的数控机床上。

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