控制電機與特種電機課后答案第4章

1、控制電機與特種電機課后答案第4章思考題與習(xí)題1. 旋轉(zhuǎn)變壓器由兩大部分組成。（）A.定子和換向器氏集電環(huán)和轉(zhuǎn)子C.定子和電刷D.定子和轉(zhuǎn)子2. 與旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓呈一定的函數(shù)關(guān)系的是轉(zhuǎn)子A.電流B.轉(zhuǎn)角C.轉(zhuǎn)矩D.轉(zhuǎn)速3（旋轉(zhuǎn)變壓器的原、副邊繞組分別裝在上。（）A （定子、轉(zhuǎn)子氏集電壞、轉(zhuǎn)子C.定子、電刷D.定子、換向器4（線性旋轉(zhuǎn)變壓器正常工作時，其輸岀電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)成o 5、試述旋轉(zhuǎn)變壓器變比的含義，它與轉(zhuǎn)角的關(guān)系怎樣？6、旋轉(zhuǎn)變應(yīng)器有哪幾種？其輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系如何，7、旋轉(zhuǎn)變壓器在結(jié)構(gòu)上有什么特點？有什么用途。&臺正弦旋轉(zhuǎn)變壓器，為什么在轉(zhuǎn)子上安裝一套余

2、弦繞組？定子上的補償繞組起什么作用？ 9、說明二次側(cè)完全補償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器條件，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生 的合成磁動勢和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角a有何關(guān)系。10、用來測量差角的旋轉(zhuǎn)變壓器是什么類型的旋轉(zhuǎn)變壓器11、試述旋轉(zhuǎn)變壓器的三角運算和矢量運算方法12、簡要說明在旋轉(zhuǎn)變壓器中產(chǎn)生誤差的原因和改進(jìn)方法。答案1. D2. B3. A4. 正比5.旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理和一般變壓器基本相似，從物理本質(zhì)來看，旋轉(zhuǎn)變壓器 可以看成是一 種能轉(zhuǎn)動的變壓器。區(qū)別在于對于變壓器來說，其原、副邊繞組耦合 位置固定，所以輸岀電壓和 輸入電壓之比是常數(shù)，而旋轉(zhuǎn)變壓器的原、副邊繞組分別放置在定、轉(zhuǎn)子上，由于原邊、副邊繞 組間的相對位置可以

3、改變，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn) 動，定、轉(zhuǎn)子繞組間的電磁耦合程度將發(fā)生變化，電磁 精確程度與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角有關(guān)，因此，旋轉(zhuǎn)變壓器能將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)角成某種函量關(guān)系的信號電 壓。輸出繞 組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn) 角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系。6.按著輸出電壓和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角間的函數(shù)關(guān)系，旋轉(zhuǎn)變壓器主要可以分：正、余弦旋 轉(zhuǎn)變壓器（代號為XZ）和線性旋轉(zhuǎn)變壓器（代號為XX）、比例式旋轉(zhuǎn)變壓器（代號為XL）,矢量旋轉(zhuǎn)變壓器（代號為XS）及特殊函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器等。其中，正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器當(dāng)定子繞組外加單相交流電流激磁時其輸岀電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正余弦函數(shù)關(guān)系；線性旋轉(zhuǎn) 變壓器的輸出電壓

4、在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成正比，線性旋轉(zhuǎn)變壓器按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又分成隱極式和 凸極式兩種；比例式旋轉(zhuǎn)變壓器則在結(jié)構(gòu)上增加了一個固定轉(zhuǎn)子位置的裝置，其輸出電壓也與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成比例關(guān)系。按旋轉(zhuǎn)變壓器在系統(tǒng)中用途可分為解算用旋轉(zhuǎn)變壓器和數(shù)據(jù)傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器。根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器在系統(tǒng)中的具體用途，又可分為旋變發(fā)送機（代號為XF）,旋變差動發(fā)送機（代號為XC）,旋變變壓器（又名旋變接收器）（代號為XB） o若按電機極對數(shù)的多少來分，可將旋轉(zhuǎn)變壓器分為單極對和多極對兩種。采用多極對是為 了提高系統(tǒng)的精度。若按有無電刷與滑環(huán)間的滑動接觸來分類，旋轉(zhuǎn)變壓器可分為接觸式和無接觸式兩大類。7.為了使氣隙磁通密度分布呈

5、正弦規(guī)律，獲得在磁耦合和電氣上的良好對稱性，從而提高旋轉(zhuǎn) 變壓器的精度，旋轉(zhuǎn)變壓器大多設(shè)計成兩極隱極式的定、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和定轉(zhuǎn)子對稱兩套繞組。電 磁部分仍然由可導(dǎo)電的繞組和能導(dǎo)磁的鐵心組成，旋轉(zhuǎn) 變壓器的定、轉(zhuǎn)子鐵心是采用導(dǎo)磁性能良 好的硅鋼片薄板沖成的槽狀心片疊裝而成。為提高精度，通常采用鐵鎳軟磁合金或高硅電工鋼等 高磁導(dǎo)率材料，并采用頻率為400Hz的勵磁電源。在定子鐵心的內(nèi)周和轉(zhuǎn)子鐵心外圓周上都沖 有一定數(shù)量的規(guī)格均勻的槽，里面分別放置兩套空間軸線互相垂直的繞組，以便在運行時可以得到原邊或副邊補償。8.正弦輸岀繞組接上負(fù)載實驗結(jié)果證明，帶負(fù)載以后的旋轉(zhuǎn)變壓器，其輸出電壓 不再是轉(zhuǎn)角的 正弦

6、或余弦函數(shù)，而是有一定的偏差，這種現(xiàn)象稱為輸出特性發(fā)生畸變，旋轉(zhuǎn)變壓器在空載和負(fù) 載時的輸出特性，旋轉(zhuǎn)變壓器的負(fù)載越大(Is越大)。輸出特性的畸變也越嚴(yán)重。這種畸變是必須加以消除的，旋轉(zhuǎn)變壓器正弦輸出繞組Z3 - Z4接上負(fù)載以后，除了仍存在的EKU, , cos, cef2電勢以外，還附加了正比于的電勢。顯然后者的岀現(xiàn)破壞了輸岀電壓隨轉(zhuǎn)EBcos, q34Z角作正弦函數(shù)變化的關(guān)系，造成輸出特性的畸變。由式(4-17)還可以看出，在一定的轉(zhuǎn)角 下E正比于，而又正比于繞組Z3 - Z4中的電流，所以負(fù)載電流愈大，E 也 BBIq34q34R2ZZ愈大，輸出特性偏離正弦函數(shù)關(guān)系就愈遠(yuǎn)。從以上升析可

7、知，旋轉(zhuǎn)變壓器帶負(fù)載后旋轉(zhuǎn)變壓器輸出特性產(chǎn)生畸變是由于橫軸（交軸） 磁通勢F小于IWsin,引起的。所以，若能消除消除主軸磁通的影響。，則帶負(fù)載后輸出特 cc性的畸變就能夠被消除，消除畸變的方法稱為補償9.要使橫軸磁通勢完全抵消的條件是ZZZZ, , , CLSeZZZ, ZZ,由于繞組對稱，所以，因此，只要即補償繞組的所接阻抗Ze與負(fù)載CSLe阻抗ZL相等，則將得到完全補償，即二次側(cè)完全補償條件是：補償阻抗等于負(fù)載阻抗。 即ZZ, eL二次側(cè)完全補償?shù)臈l件下，轉(zhuǎn)子兩繞組產(chǎn)生的合成磁通勢的方向始終和勵磁繞組軸線相一致。轉(zhuǎn)子兩個繞組產(chǎn)生的合成直軸磁通勢Fd與轉(zhuǎn)角a無關(guān)，是一個常數(shù)。10.用一對旋

8、轉(zhuǎn)變壓器測角原理和控制式自整角機完全相同，因為這兩種電機的氣 隙磁場都是脈 振磁場，雖然定子繞組的組數(shù)不同，但都屬于對稱繞組，兩者內(nèi)部的電磁關(guān)系是相同的。所以有 時把這種工作方式的旋轉(zhuǎn)變壓器叫作四線自整角機。般說來，旋轉(zhuǎn)變壓器的精度要比自整角機為高。這是由于旋轉(zhuǎn)變壓器要滿足輸出電壓和轉(zhuǎn)角之間 的正余弦關(guān)系而對繞組進(jìn)行特殊的設(shè)計，再者旋轉(zhuǎn)變壓器發(fā)送機原邊有短路補償繞組，可以消除 由于工藝上造成的兩相同步繞組不對稱所引起的交軸磁勢。因此遠(yuǎn)距離高精度角度傳輸系統(tǒng)若采 用自整機角度傳輸系統(tǒng)其絕對誤差為10 30分。若采用用兩極正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器作為發(fā)送機和接收機，其傳輸誤差可下降至1 5分?？梢妭鬏斁?/p>

9、大大提高，但是旋轉(zhuǎn)變壓器用來測量差角時。發(fā)送機和 接收機的同步 繞組要有四根連接線，比自整角機多，而且旋轉(zhuǎn)變壓器價格比自整角 機高。因此，在需要測量差 角的場合，多數(shù)采用自整角機測量差角，只有高精度的隨動系統(tǒng)，才米用旋轉(zhuǎn)變壓器。利用一對旋轉(zhuǎn)變壓器測量角度差，具體接線如圖4. 28所示，圖中與發(fā)送軸耦合的旋轉(zhuǎn)變壓器稱為旋變發(fā)送機，與接收軸耦合旋轉(zhuǎn)變壓器稱為旋變接收機或旋變變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器測量角度差的原理圖11.三角運算將正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的兩個定子繞組中一個作為勵磁繞組Wf,外接電壓Uf,另一個定WV子繞組作為主軸補償繞組，接成短路轉(zhuǎn)子余弦繞組為輸岀繞組，與外加電壓U串聯(lián)qc后接入放大器A放大，使

10、外接電壓U與余弦輸岀電壓Us相位相反。并將放大器輸出接到伺 服電動機SM的控制繞組。伺服電動機轉(zhuǎn)子通過減速器與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子機械耦合。帶一個角度指示器Qo令旋轉(zhuǎn)變壓器的變比k二1 0矢量運算將定子的直軸繞細(xì)W和主軸繞組W作為兩個相互垂直的縱軸分量U和橫軸分量U的輸入dqY信號量；將轉(zhuǎn)子余弦繞組W的輸出電壓U送入放大器A,放大器輸出接到伺服電動機SM的控te制統(tǒng)組上，伺服電動機轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子相連，并帶角度指示器Q0若進(jìn)行矢量分解運算時，把需要分解的己知矢量模值A(chǔ),轉(zhuǎn)換成電壓值作為勵磁電壓U,輸f,U入運算電路（即模值A(chǔ)對應(yīng)于），然后旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子，使旋轉(zhuǎn)變壓器的偏轉(zhuǎn)角f等于已知矢量的

11、幅角，作為角度輸入，這時便可在旋轉(zhuǎn)變莊器轉(zhuǎn)子的余弦繞組W和正弦，tU繞組W測得輸岀電壓U和U,這輸出的電壓和就對應(yīng)于需分解得出的橫軸和縱軸UcsS分量X和y12.電氣誤岸、輸岀相位移 磁路飽和、材料、制造 采取補償方法、采用正旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差有函數(shù)誤差、零位誤差、線性誤差、等幾個方面，旋轉(zhuǎn)變壓器誤差原因有繞組諧波、齒槽效應(yīng)、工 藝、交軸磁場等方面的影響0改進(jìn)措施為嚴(yán)格加工工藝，弦繞 組、短距繞組，斜槽設(shè)計等01) 、函數(shù)誤差函數(shù)誤差的含意根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出電壓和 理論值(即正弦函數(shù)值)之差與最大輸岀電壓之比。,U , 100%, , nUm2) .零位誤差理論上正弦輸岀繞組的輸岀電壓在a二0?和180?時應(yīng)等于零，余弦輸出繞組的輸出電壓在曰二90?及270?時應(yīng)等于零，對應(yīng)的角度稱為理論電氣零位。但實際上當(dāng)a等于上述角度時輸出電壓不為零，我們稱這個電壓為零位電壓。而當(dāng)實際輸出電壓為零時 所對應(yīng)的角度稱為實際電氣零位。實際電氣零位與理論電氣零位之差 就稱為零位誤差，以角分 表示。3).線性誤差性旋轉(zhuǎn)變壓器在工作角范圍內(nèi)，不同轉(zhuǎn)角時，實際輸出電壓與理論直線之差，對理線論最大輸出電壓之比。UU', , (%) 100, 1U, 60,糧差范圍一般為o02%01% o4) .電氣誤差在不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角a時，兩個輸岀繞組的輸出電壓之比所對應(yīng)的正切或余切的