旋转变压器基础知识
10页1、旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时,输 出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系,或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角成 线性关系。它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输,也可以作为两相移相器用在角度-数字转换装 置中。按输出电压与转子转角间的函数关系,我所目前主要生产以下三大类旋转变压器:1. 正-余弦旋转变压器(XZ) -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(XX)、(XDX) -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,前者(XX)实际上也是正-余弦旋转变压器,不同的是采用了特定的变比和接线方式。后者(XDX)称单绕组线性旋转变压器。3.比例式旋转变压器(XL) -其输出电压与转角成比例关系。二、旋转变压器的工作原理由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子(旋转一周)之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律,因此, 当激磁电压加到定子绕组时,通过电磁耦合,转子绕组便产生感应电势。图4-3为两极旋转变压器电气工作原理图。图中Z为阻抗。设加在
2、定子绕组习2的激磁电压为V = V sin tS m图4-3两极旋转变压器BB根据电磁学原理,转子绕组1 2中的感应电势则为V = KV sin9 = KV sin9sin3t(42)Bsm(41)(42)V V的幅值式中K旋转变压器的变化;ms;nh转子的转角,当转子和定子的磁轴垂直时,子安装在机床丝杠上,定子安装在机床底座上,过的角度,它间接反映了机床工作台的位移。V由式(4-2)可知,转子绕组中的感应电势B为以角速度随时间t变二0。如果转则P角代表的是丝杠转化的交变电压信号。KV sin 9h其幅值 m 随转子和定子的相对角位移以正弦函数变化。因此,只要测量出转子绕组中的感9应电势的幅值,便可间接地得到转子相对于定子的位置,即 角的大小。以上是两极绕组式旋转变压器的基本工作原理,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.鉴相式工作方式鉴相式工作方式是一种根据旋转变压器转子绕组中感应电势的相位来确定被测位移大小的检测方式。如SSKK图4-4所示,定子绕组和转子绕组均由两个匝数相等互相
3、垂直的绕组组成。图中12为定子主绕组,12SS KK为定子辅助绕组。当12和12中分别通以父变激磁电压时V =V cosot(4 3);V =V sinot (4 4)sm(43)(4 3);V =V sino t(4 4),、sm(44)BBVV V BB根据线性叠加原理,可在转子绕组1 2中得到感应电势B,其值为激磁电压s和k在1 2中产生 V V感应电势BS和BK之和,即V 二 V + VB BS BKV _ V 丄 V二 KV sin(-0) + KV cos 孔 _ bs 十 bk_ -KV cosotsin0 + KV SinpOsi)+ 尺cos =KV ;in(ot-0)(4兰-)mcosPtsin0h5KV sinotcos0m=KV sin(ot-0)(4 5)m图4-4旋转变压器电气工作原理V 由式(44)和(45)可见,旋转变压器转子绕组中的感应电势B与 0 0 定子绕组中的激磁电压同频率,但相位不同,其差值为。而 角正是VV被测位移,故通过比较感应电势B与定子激磁电压信号k的相位,便0 可求出。AA在图44中,转子绕组1 2接一高阻抗,它不作为旋转变压器的测量
4、输出,主要起平衡磁场的作用,目的是为了提高测量精度。2鉴幅式工作方式鉴幅式工作方式是通过对旋转变压器转子绕组中感应电势幅值的检测来实现位移检测的。其工作原理如SS参看图4-4,设定子主绕组1 2和辅助绕组V =V cosa sinots m/ cosa sin ot(4 - 6);V =V sin a sin ots mV cosaV sin a式中m气角。KK12分别输入交变激磁电压(4 - 6);V =V sin a sin ot(4 - 7)46)(4-7)V V分别为激磁电压S和k的幅值(47)a角可以改变,称其为旋转变压器的电下:BBV根据线性叠加原理,得出转子绕组1 2中的感应电势B如下:V尸直计V+尸kv sm-WKV) rpos_ccKV幺-袖诫由駆胡邓加 coftx sin ot cos 0B B BS BSBK bk s skk=KKVinsii-a)-i0ioin o(4-8|4 - 8)a的交变电压信号,我们只要逐渐改变 值, (49)49)(410)mmVKV sin(a-0)I mKV sin(a -0 )=0 这时,因0 = a由式(4-8)可以看出,感应
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