電機(jī)與電力拖動(dòng)（第2版）（十一五國(guó)家規(guī)劃）第九章第4節(jié)

9.4旋轉(zhuǎn)變壓器

旋轉(zhuǎn)變壓器是一種結(jié)構(gòu)和制造工藝都十分精細(xì)的控制電機(jī)，其精度很高。旋轉(zhuǎn)變壓器主要有正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器和線性旋轉(zhuǎn)變壓器兩種。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器主要用于要求坐標(biāo)變換、三角運(yùn)算的場(chǎng)合，線性旋轉(zhuǎn)變壓器主要用于要求將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的場(chǎng)合。什么是旋轉(zhuǎn)變壓器：旋轉(zhuǎn)變壓器實(shí)質(zhì)是二次繞組（轉(zhuǎn)子繞組）可以旋轉(zhuǎn)的特殊變壓器。當(dāng)一次繞組（定子繞組）接單相交流電源勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過不同的角度時(shí)，定、轉(zhuǎn)子繞組之間的磁耦合關(guān)系隨之改變，使旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出電壓與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角具有某種函數(shù)關(guān)系。1．基本結(jié)構(gòu)有定子和轉(zhuǎn)子兩部分，制成兩極電機(jī)。鐵心用高導(dǎo)磁率的硅鋼片疊成。定、轉(zhuǎn)子鐵心的槽中均嵌有在空間位置上互差90°電角度、參數(shù)完全相同的兩套繞組。定子上的兩套繞組表示為D1D2和D3D4。轉(zhuǎn)子上的兩套繞組表示為Z1Z2和Z3Z4。

2．正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理

在定子繞組D1D2施以交流勵(lì)磁電壓，則產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)過

角度時(shí)，則轉(zhuǎn)子繞組Z1Z2、Z3Z4中所產(chǎn)生的電壓分別為由上式，稱轉(zhuǎn)子的Z1Z2繞組為余弦繞組、Z3Z4繞組為正弦繞組。為了使正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器負(fù)載時(shí)的輸出電壓不畸變，則希望轉(zhuǎn)子正余弦繞組的負(fù)載阻抗相等；將定子上的D3D4繞組自行短接，以補(bǔ)償由于負(fù)載電流引起的與F垂直的會(huì)引起輸出電壓畸變的磁通勢(shì)，因此D3D4繞組也稱補(bǔ)償繞組。3．線性旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的正弦輸出繞組做輸出，則只有在

很小的范圍內(nèi)，才近似有線性關(guān)系。為擴(kuò)大線性的角度范圍，將前圖改接為右圖，即把正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的定子繞組D1D2與轉(zhuǎn)子繞組Z1Z2串聯(lián)，成為一次側(cè)（勵(lì)磁方）繞組。當(dāng)通入交流電后，經(jīng)推導(dǎo)，轉(zhuǎn)子繞組Z3Z4所產(chǎn)生電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角

有如下關(guān)系

當(dāng)ku取在0.56～0.6之間時(shí)，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角

在±60°范圍內(nèi)與輸出電壓呈良好的線性關(guān)系。圖9.18線性旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用

用一對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量差角：為減小因電刷接觸不良而造成的不可靠性，把定、轉(zhuǎn)子繞組互換，即旋變發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子繞組Z1Z2加交流勵(lì)磁電壓Us1，繞組Z3Z4短路，發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的定子繞組相對(duì)應(yīng)連接。接收機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組Z3Z4做輸出繞組，輸出一個(gè)與兩轉(zhuǎn)軸的差角

=

1-

2成正弦函數(shù)的電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)差角較小且用弧度表示時(shí)，該電動(dòng)勢(shì)近似正比于差角?？梢娨粚?duì)旋轉(zhuǎn)變壓器可用來(lái)測(cè)量差角。D—發(fā)送機(jī)定子繞組；D＇—接收機(jī)定子繞組；Z—發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子繞組；Z＇—接收機(jī)轉(zhuǎn)子繞組

用一對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量差角原理圖旋轉(zhuǎn)變壓器與自整角機(jī)的比較用一對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量差角的工作原理和用一對(duì)控制式自整角機(jī)測(cè)量差角的工作原理是一樣的。因?yàn)檫@兩種電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)都是脈振磁場(chǎng)，雖然定子繞組的