第6章 旋轉變壓器

1、第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.1 旋轉變壓器的類型和用途旋轉變壓器的類型和用途 6.2 旋轉變壓器的結構特點旋轉變壓器的結構特點 6.3 正余弦旋轉變壓器的工作原理正余弦旋轉變壓器的工作原理6.4 線性旋轉變壓器線性旋轉變壓器 6.5 旋轉變壓器的典型應用旋轉變壓器的典型應用 6.6 多極和雙通道旋轉變壓器多極和雙通道旋轉變壓器 6.7 感應移相器感應移相器 6.8 感應同步器感應同步器 思考題與習題思考題與習題 第第6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.1 旋轉變壓器的類型和用

2、途旋轉變壓器的類型和用途 旋轉變壓器可以單機運行, 也可以像自整角機那樣成對或三機組合使用。旋轉變壓器的輸出電壓與轉子轉角呈一定的函數(shù)關系, 它又是一種精密測位用的機電元件, 在伺服系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)中也得到了廣泛的應用。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 從電機原理來看, 旋轉變壓器又是一種能旋轉的變壓器。 這種變壓器的原、 副邊繞組分別裝在定、 轉子上。 原、 副邊繞組之間的電磁耦合程度由轉子的轉角決定, 故轉子繞組的輸出電壓大小及相位必然與轉子的轉角有關。 按旋轉變壓器的輸出電壓和轉子轉角間的函數(shù)關系, 旋轉變壓器可分為正余弦旋轉變壓器

3、(代號為XZ)、 線性旋轉變壓器(代號為XX)以及比例式旋轉變壓器(代號為XL)。其中, 正余弦旋轉變壓器的輸出電壓與轉子轉角成正余弦函數(shù)關系; 線性旋轉變壓器的輸出電壓與轉子轉角在一定轉角范圍內(nèi)成正比; 比例式旋轉變壓器在結構上增加了一個鎖定轉子位置的裝置。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 這些旋轉變壓器的用途主要是用來進行坐標變換、 三角函數(shù)計算和數(shù)據(jù)傳輸、 將旋轉角度轉換成信號電壓, 等等。 根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸在系統(tǒng)中的具體用途, 旋轉變壓器又可分為旋變發(fā)送機(代號為XF)、 旋變差動發(fā)送機(代號為XC)和旋變變壓器(代號為XB)。 其實, 這里數(shù)據(jù)傳

4、輸?shù)男D變壓器在系統(tǒng)中的作用與相應的自整角機的作用是相同的。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 若按電機極對數(shù)的多少來分, 可將旋轉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, 旋轉變壓器可分為接觸式和無接觸式兩大類。 本章將以單極對、 接觸式旋轉變壓器為研究對象闡明旋轉變壓器的工作原理、 典型結構和誤差補償?shù)取?最后再簡單介紹感應同步器和感應移相器如何分別被用作精密位移測量和移相的元件。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.2 旋轉變壓器的結構特點旋轉

5、變壓器的結構特點 旋轉變壓器的典型結構與一般繞線式異步電動機相似。 它由定子和轉子兩大部分組成, 每一大部分又有自己的電磁部分和機械部分, 如圖 6 - 1所示, 下面以正余弦旋轉變壓器的典型結構分析之。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 1 旋轉變壓器結構示意圖第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 定子的電磁部分仍然由可導電的繞組和能導磁的鐵心組成。 定子繞組有兩個, 分別叫定子勵磁繞組(其引線端為D1、 D2)和定子交軸繞組(其引線端為D3、 D4)。 兩個繞組結構上完全相同, 它們都布置在定子槽中, 而且

6、兩繞組的軸線在空間互成90, 如圖6-2所示。 定子鐵心由導磁性能良好的硅鋼片疊壓而成, 定子硅鋼片內(nèi)圓處沖有一定數(shù)量的規(guī)定槽形, 用以嵌放定子繞組。 定子鐵心外圓是和機殼內(nèi)圓過盈配合, 機殼、 端蓋等部件起支撐作用, 是旋轉電機的機械部分。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 2 正余弦旋轉變壓器原理示意圖 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.3 正余弦旋轉變壓器的工作原理正余弦旋轉變壓器的工作原理 6.3.1 空載運行時的情況空載運行時的情況 如圖 6 - 2 中, 設該旋轉變壓器空載, 即轉子輸出

7、繞組和定子交軸繞組開路, 僅將定子繞組D1-D2加交流勵磁電壓 。那么氣隙中將產(chǎn)生一個脈振磁密 , 其軸線在定子勵磁繞組的軸線上。 據(jù)自整角機的電磁理論, 磁密 將在副邊即轉子的兩個輸出繞組中感應出變壓器電勢。 1fUDBDB第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 只是自整角機的副邊為發(fā)送機定子三相繞組, 而這里的旋轉變壓器的副邊為轉子兩相繞組。 這些變壓器電勢在時間上同相位, 而有效值與對應繞組的位置有關。 設圖中余弦輸出繞組Z1-Z2軸線與脈振磁密 軸線的夾角為, 仿照自整角機中所得出的結論公式(式 5 - 4), 可以寫出這里的勵磁磁通 在正、 余弦輸出

8、繞組中分別感應的電勢。 ER1=ERcos 在Z1-Z2中 ER2=ER cos(+90)=-ERsin 在Z3-Z4中 DBD(6 - 1)第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 式中, ER為轉子輸出繞組軸線與定子勵磁繞組軸線重合時, 磁通D在輸出繞組中感應的電勢。 若假設D在勵磁繞組D1-D2中感應的電勢為ED, 則旋轉變壓器的變比為uRRDDEWkEW 式中, WR表示輸出繞組的有效匝數(shù); WD表示勵磁繞組的有效匝數(shù)。 (6 -2)第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 把式(6 - 2)代入式(6 - 1)得 ER1

9、=kuED cos ER2=-kuED sin (6 - 3) 與變壓器類似, 可忽略定子勵磁繞組的電阻和漏電抗, 則ED=Us1, 空載時轉子輸出繞組電勢等于電壓, 于是式(6 - 3)可寫成 UR1=kuUs1cos UR2=-kuUs1sin (6 - 4) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.3.2 負載后輸出特性的畸變負載后輸出特性的畸變 旋轉變壓器在運行時總要接上一定的負載, 如圖 6 - 3中Z3、 Z4輸出繞組接入負載阻抗ZL。 由實驗得出, 旋轉變壓器的輸出電壓隨轉角的變化已偏離正弦關系, 空載和負載時輸出特性曲線的對比如圖 6 -

10、4 所示。 如果負載電流越大, 兩曲線的差別也越大。這種輸出特性偏離理論上的正余弦規(guī)律的現(xiàn)象被稱為輸出特性的畸變。 但是, 這種畸變必須加以消除, 以減少系統(tǒng)誤差和提高精確度。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 3 正弦輸出繞組接負載ZL第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 4 輸出特性的畸變第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 交軸分量磁通密度BZq的作用是引起旋轉變壓器輸出電壓畸變的主要原因。 顯然, 由于BZq=BZ cos, 故它所對應的交軸磁通q必定

11、和BZ cos成正比: qBZ cos (6 - 5) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 由圖 6 - 3可以看出, q與Z3-Z4輸出繞組軸線的夾角為, 設q匝鏈Z3-Z4輸出繞組的磁通為q34, 則 q34=q cos 將式(6 - 5)代入上式, 則 q34BZ cos 2 磁通q34在Z3-Z4繞組中感應電勢仍屬變壓器電勢, 其有效值為: q34=4.44fWZq34BZ cos 2 (6 - 6) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 式中, WZ為轉子上Z3-Z4輸出繞組的有效匝數(shù)。 由上式知, 旋轉變壓器

12、Z3-Z4繞組接上負載后, 除了電壓UR2=-kuUs1sin以外, 還附加了正比于BZ cos2的電勢Eq34。 這個電勢的出現(xiàn)破壞了輸出電壓隨轉角作正弦函數(shù)變化的規(guī)律, 即造成輸出特性的畸變。 而且在一定轉角下, Eq34正比于BZ, 而BZ又正比于Z3-Z4繞組中的電流IR2, 即IR2愈大, Eq34也愈大, 輸出特性曲線畸變也愈嚴重。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.3.3 副邊補償?shù)恼嘞倚D變壓器副邊補償?shù)恼嘞倚D變壓器 副邊補償?shù)恼嘞倚D變壓器實質(zhì)上就是副邊對稱的正余弦旋轉變壓器, 其電氣接線圖如圖6 - 5所示。 其勵磁繞組D

13、1-D2加交流勵磁電壓 , D3-D4繞組開路; 轉子Z1-Z2輸出繞組接阻抗Z, 應使阻抗Z等于負載阻抗ZL, 方能使q12=q34(即FR1q=FR2q), 以便得到全面補償。 1sU第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 5 副邊補償?shù)恼嘞倚D變壓器 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 證明證明 設K為常數(shù), 通過Z1-Z2繞組的電流為 , 產(chǎn)生的磁勢為 ; 通過Z3-Z4繞組的電流為 , 產(chǎn)生磁勢為 , 則 FR1=KIR1 FR2=KIR2 1RI1RF2RI2RF(6 - 7) 第第6 6章章 旋

14、轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 由圖 6 - 5知, 交軸磁勢為 FR1q=FR1sin=KIR1sin FR2q=FR2cos=KIR2cos (6 - 8) 由圖 6 - 5 的電路關系得cossin111122ZZUkZZUIZZUkZZUIsuRRLsuLRR(6 - 9) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 將式(6 - 9)代入式(6 - 8)得以下兩式: cossincossincossin122111ZZUkKIKFZZUkKIKFLsuRqRsuRqR (6 - 10)(6 - 11) 第第6 6章章 旋轉變壓器第

15、旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 比較以上兩式, 如果要求全補償即FR1q=FR2q 時, 則只有Z=ZL。 以上兩式的正負號也恰恰說明了不論轉角是多少, 只要保持Z=ZL, 就可以使要補償?shù)慕惠S磁勢FR2q(對應于q34)和另一繞組產(chǎn)生的磁勢FR1q 大小相同, 方向相反。 從而消除了輸出特性曲線的畸變。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.3.4 原邊補償?shù)恼嘞倚D變壓器原邊補償?shù)恼嘞倚D變壓器 用原邊補償?shù)姆椒ㄒ部梢韵惠S磁通的影響。 接線圖如圖 6 - 6所示, 此時定子D1-D2勵磁繞組接通交流電壓 , 定子交軸繞組D3-D

16、4端接阻抗Z; 轉子Z3-Z4正弦繞組接負載ZL, 并在其中輸出正弦規(guī)律的信號電壓; Z1-Z2繞組開路。 1sU第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 6 原邊補償?shù)恼嘞倚D變壓器 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 從圖 6 - 6 可以看出, 定子交軸繞組對交軸磁通q34來說是具有阻尼作用的一個繞組。 根據(jù)楞次定律, 旋轉變壓器在工作時交軸磁通q34在繞組D3-D4中要感生電流, 該電流所產(chǎn)生的磁通對交軸磁通q34有著強烈的去磁作用, 從而達到了補償?shù)哪康?。同證明副邊補償?shù)姆椒愃? 可以證明, 當定子

17、交軸繞組外接阻抗Z等于勵磁電源內(nèi)阻抗Zn, 即Z=Zn時, 由轉子電流所引起的輸出特性畸變可以得到完全的補償。 因為一般電源內(nèi)阻抗Zn值很小, 所以實際應用中經(jīng)常把交軸繞組直接短路, 同樣可以達到完全補償?shù)哪康摹?第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.3.5 原、原、 副邊都補償?shù)恼嘞倚D變壓器副邊都補償?shù)恼嘞倚D變壓器 原邊和副邊都補償時的正余弦旋轉變壓器如圖 6 - 7 所示, 此時其四個繞組全部用上, 轉子兩個繞組接有外接阻抗ZL和Z, 允許ZL有所改變。 和單獨副邊或單獨原邊補償?shù)膬煞N方法比較, 采用原、 副邊都補償?shù)姆椒? 對消除輸出特性畸

18、變的效果更好。這是因為, 單獨副邊補償時補償所用阻抗Z的數(shù)值和旋轉變壓器所帶的負載阻抗ZL的值必須相等。對于變動的負載阻抗來說, 這樣不能實現(xiàn)完全補償。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 而單獨原邊補償時, 交軸繞組短路, 此時負載阻抗改變將不影響補償程度, 即與負載阻抗值的改變無關, 所以原邊補償顯得容易實現(xiàn)。 但是同時采用原、 副邊補償, 對于減小誤差、 提高系統(tǒng)性能將是更有利的。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 7 原、 副邊同時補償?shù)恼嘞倚D變壓器 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6

19、 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.4 線性旋轉變壓器線性旋轉變壓器 線性旋轉變壓器是由正余弦旋轉變壓器改變連接線而得到的。 即將正余弦旋轉變壓器的定子D1-D2繞組和轉子Z1-Z2繞組串聯(lián), 并作為勵磁的原邊。 如圖6 -8所示, 定子交軸繞組D3-D4端短接作為原邊補償, 轉子輸出繞組Z3-Z4端接負載阻抗ZL, 如果將原邊施加交流電壓 后,轉子Z3-Z4繞組所感應的電壓UR2與轉子轉角有如下關系: 1sU第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 式中, 當變壓比ku取為0.560.59之間, 則轉子轉角在60范圍內(nèi), 輸出電壓UR2 隨轉角的變化將呈良好的

20、線性關系。 如圖 6 - 9 曲線所示。cos1sin12usuRkUkU (6 - 12) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 8 原邊補償?shù)木€性旋轉變壓器 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 9 曲線 12cos1sinsuuRUkkU第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 輸出電壓UR2與轉角成正比即UR2=K的旋轉變壓器被稱為線性旋轉變壓器。 當轉角很小時, sin, 所以當正余弦旋轉變壓器的轉角很小時, 輸出電壓近似是轉角的線性函數(shù)。 但是, 若要求在

21、更大的角度范圍內(nèi)得到與轉角成線性關系的輸出電壓, 直接使用原來的正余弦旋轉變壓器就肯定不能滿足要求。 因此, 將接線圖改為圖 6 - 8 的方式, 與此圖對應的表達式(6 - 12)就成了線性旋轉變壓器的原理公式。 該式推導方法如下: 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 在圖 6 - 8 中, 由于采用了原邊補償(當然也可采用副邊補償), 其交軸繞組被短接, 即認為電源內(nèi)阻抗Zn很小。 交軸繞組的作用抵消了絕大部分的交軸磁通, 可以近似認為該旋轉變壓器中只有直軸磁通D。 D在定子D1-D2繞組中感應電勢ED,則在轉子Z3-Z4繞組中感應的電勢為 ER2=-

22、kuED sin 在轉子Z1-Z2繞組中感應的電勢為: ER1=kuED cos第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 因為定子D1-D2繞組和轉子Z1-Z2繞組串聯(lián), 所以若忽略繞組的漏阻抗壓降時, 則有 Us1=ED+kuED cos 又因為轉子輸出繞組的電壓有效值UR2在略去阻抗壓降時就等于ER2, 即 UR2=-ER2=kuED sin 故以上兩式的比值為cos1sin12uusRkkUU第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 上式和式(6 - 12)是一致的, 根據(jù)此式, 當電源電壓Us1一定時, 旋轉變壓器的輸出電

23、壓UR2隨轉角變化曲線與圖 6 - 9 曲線一致。 從數(shù)學推導可知, 當轉角=60 范圍內(nèi), 而且變壓比ku=0.56時, 輸出電壓和轉角之間的線性關系與理想直線相比較, 誤差遠遠小于0.1%, 完全可以滿足系統(tǒng)要求。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.5 旋轉變壓器的典型應用旋轉變壓器的典型應用 旋轉變壓器廣泛應用于解算裝置和高精度隨動系統(tǒng)中及系統(tǒng)的裝置電壓調(diào)節(jié)和阻抗匹配等。在解算裝置中主要用來求解矢量或進行坐標轉換、 求反三角函數(shù)、 進行加減乘除及函數(shù)的運算等等; 在隨動系統(tǒng)中進行角度數(shù)據(jù)的傳輸或測量已知輸入角的角度和或角度差; 比例式旋轉變壓器

24、則是匹配自控系統(tǒng)中的阻抗和調(diào)節(jié)電壓。 以下介紹三種典型例子。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 10 求=arccos(E2/E1)的接線圖 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.5.1 用旋轉變壓器求反三角函數(shù)用旋轉變壓器求反三角函數(shù) 當旋轉變壓器作為解算元件時, 其變比系數(shù)ku常設計為1。 它和有關元件配合可以進行數(shù)學計算、 坐標變換等。 以下僅以求反三角函數(shù)為例來說明。 即已知E1和E2值, 如何求反余弦函數(shù)=arccos(E2/E1)的問題。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章

25、旋轉變壓器旋轉變壓器 接線圖如圖 6 - 10所示。 電壓U1加在旋轉變壓器的轉子繞組Z1 - Z2端,略去轉子繞組阻抗壓降則電勢E1=U1; 定子繞組D1 - D2端和電勢E2串聯(lián)后接至放大器, 經(jīng)放大器放大后加在伺服電動機的電樞繞組中, 伺服電動機通過減速器與旋轉變壓器轉軸之間機械耦合。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 Z1 - Z2 繞組和D1 - D2繞組設計制造的匝數(shù)相同, 即ku=1, 所以Z1 - Z2繞組通過電流后所產(chǎn)生的勵磁磁通在D1 - D2繞組中感應電勢為E1cos。 放大器的輸入端電勢便為E1 cos-E2。 如果E1 cos=

26、E2, 此時伺服電動機將停止轉動, 則E2/E1=cos, 因此轉子轉角=arccos(E2/E1), 這正是我們所要求的結果。 可見利用這種方法可以求取反余弦函數(shù)。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.5.2 比例式旋轉變壓器比例式旋轉變壓器 比例式旋轉變壓器的用途是用來匹配阻抗和調(diào)節(jié)電壓的。 若在旋轉變壓器的定子繞組D1-D2端施以勵磁電壓 , 轉子繞組Z1-Z2從基準電壓零位逆時針轉過角, 則轉子繞組Z1 - Z2端的輸出電壓為 UR1=kuUf1cos 此式與式(6 - 4)的第一式相同。 此時, 定子D3-D4繞組直接短路進行原邊補償, 轉子

27、Z3-Z4 繞組開路。 將上式改寫成: 1fUcos11ufRkUU(6-13)第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 上式中的轉子轉角在0360之間變化, 也就是cos在+1.0-1.0范圍內(nèi)變動。 因變比ku為常數(shù), 故比值UR1/Uf1將在ku的范圍內(nèi)變化。 如果調(diào)節(jié)轉子轉角到某定值, 則可得到唯一的比值UR1/Uf1。 這就是比例式旋轉變壓器的工作原理, 在自控系統(tǒng)中, 若前級裝置的輸出電壓與后級裝置需要的輸入電壓不匹配, 可以在其間放置一比例式旋轉變壓器。 將前級裝置的輸出電壓加在該旋轉變壓器的輸入端, 調(diào)整比例式旋轉變壓器的轉子轉角到適當值, 即可

28、得到輸出后級裝置所需要的輸入信號電壓。第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.5.3 由由XF、 XC、 XB構成的角度數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構成的角度數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 旋變發(fā)送機XF、 旋變差動發(fā)送機XC及旋變變壓器XB的結構和本身的原理與正余弦旋轉變壓器完全相同。由XF、XC、XB構成的角度數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(如圖 6 -11所示)與由ZKF、ZKC、ZKB組成的自整角機角度數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有相同的功用。由旋轉變壓器所構成的角度傳輸系統(tǒng)也能精確地傳輸旋變發(fā)送機轉子轉角1與旋變差動發(fā)送機轉子轉角2之差角1-2。1和2的正方向應按照逆時針方向取正, 順時針方向取負的原則來取。

29、第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 11 XF-XC-XB組成的角度數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 當旋變變壓器XB的輸出繞組接一相或兩相不對稱負載時, 負載電流產(chǎn)生電樞反應, 使氣隙中的正弦磁場發(fā)生畸變, 會導致旋轉變壓器輸出電壓與轉子轉角成正余弦函數(shù)的關系產(chǎn)生偏差, 造成解算精度和數(shù)據(jù)傳輸精度下降。 為了提高精度消除偏差, 仍然采用原、 副邊補償?shù)姆椒? 效果將更好。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.6 多極和雙通道旋轉變壓器多極和雙通道旋

30、轉變壓器 為了提高系統(tǒng)對檢測的精度要求, 采用了由兩極和多極旋轉變壓器組成的雙通道伺服系統(tǒng)。這樣可以使精度從角分級提高到角秒級。雙通道中粗測道由一對兩極的旋轉變壓器組成, 精測道由一對多極的旋轉變壓器組成。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.6.1 采用多極旋轉變壓器提高系統(tǒng)精度的原理采用多極旋轉變壓器提高系統(tǒng)精度的原理 對于多極旋轉變壓器來說, 其工作原理和兩極旋轉變壓器相同, 不同的只是定、 轉子繞組所通過的電流會建立多極的氣隙磁場。因此使旋轉變壓器輸出電壓值隨轉角變化的周期不同。圖6-12中圖(a)表示兩極旋轉變壓器的磁場分布展開圖, 圖(b)

31、表示多極旋轉變壓器的磁場分布展開圖。 圖中設線圈的跨距等于一個極距。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 當定子勵磁相加電壓時, 沿定子內(nèi)圓建立p對極的磁場, 每對極所對應的圓心角為360/p。 不難想象, 轉子每轉過360/p, 轉子就轉過一對極的距離, 輸出繞組電勢變化一個周期, 變化情況與兩極旋轉變壓器轉子轉過一轉360的變化情況一樣。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 12 旋轉變壓器的展開圖(a) 兩極旋轉變壓器; (b) 多極旋轉變壓器 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉

32、變壓器旋轉變壓器 與自整角機的情況一樣, 當一對旋轉變壓器作差角測量時, 其輸出電壓的大小是差角的正弦函數(shù)。 兩極和多極旋轉變壓器的不同之處是, 兩極時輸出電壓有效值大小隨差角作正弦變化的周期是360, 多極時周期為360/p。 亦即差角變化360時, 多極的旋轉變壓器的輸出電壓就變化了p個周期, 如圖 6 - 13 所示。 若用表示差角, 用U2(l)、 U2(p)分別表示兩極和多極旋轉變壓器輸出電壓的有效值, 則 U2(l)=Um(l)sin (6 - 14) U2(p)=Um(p)sinp (6 - 15) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 1兩極

33、旋轉變壓器; 2多極旋轉變壓器圖 6 - 13 一對旋轉變壓器作差角測量時的輸出電壓波形 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 式中, Um(l)、 Um(p)分別為兩極、 多極旋轉變壓器的最大輸出電壓有效值。 注意到多極旋轉變壓器每對極在定子內(nèi)圓上所占的角度360/p指的是實際的空間幾何角度, 這個角度被稱為機械角度。 在四極及以上極數(shù)的電機中常常把一對極所占的360定義為電角度, 這是因為繞組中感應電勢變化一個周期為360。 對于兩極電機, 其定子內(nèi)圓所占電角度和機械角度相等均為360; 而p對極電機, 其定子內(nèi)圓全部電角度為360p, 但機械角度卻仍為

34、360。 所以二者存在以下關系: 電角度=機械角度極對數(shù) (6 - 16) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 這樣以來, 式(6 - 14)和式(6 - 15)中正弦函數(shù)所對應的角度實際上是用電角度表示的, 這個電角度當然和電壓(或電勢、 電流)的時間相位角是對應相等的。 式(6 - 14)中為兩極時的電角度, 式(6 - 15)中p為p對極時的電角度。 經(jīng)比較可知， 多極旋轉變壓器把兩極時的角度放大了p倍。 這就是采用多極旋轉變壓器組成的測量角度系統(tǒng)可以大幅度提高精度的原因。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 提

35、高精度的原因可以用圖6 - 14的例子再加解釋。 圖中曲線1表示作角度測量時兩極旋轉變壓器的輸出電壓有效值波形, 曲線2表示此時多極旋轉變壓器的輸出電壓有效值波形。 設在0角時, 兩極旋轉變壓器的輸出電壓U0經(jīng)放大后尚不能驅動交流伺服電動機。 但如果改用多極旋轉變壓器, 在同樣的0時,由于電角度比兩極時放大到p倍, 圖中仍為0處, 所以輸出電壓U2(p)=Um(p)sinp0 的值比較高, 即圖中的A點。該點電壓放大后可以使交流伺服電動機轉動, 直到U2(p)=U0時才停轉到圖中B點。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 14 兩極旋轉變壓器與

36、多極 旋轉變壓器的誤差比較 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 此時系統(tǒng)的誤差由0減少到0。 由圖可知, 0較0小得多, 故使系統(tǒng)的精度大大提高。 一般情況下, 多極旋轉變壓器的極數(shù)越多, 系統(tǒng)的精度就越高。 如果僅使用一對多極旋轉變壓器組成的測角系統(tǒng), 如圖 6 - 13中在機械角度等于360/p, 2(360/p), 3(360/p), 這些位置上時, 其輸出電壓都為0。 則系統(tǒng)就會在這些“假”零位上協(xié)調(diào), 以致造成莫大錯誤。 為了避免發(fā)生這種情況, 故發(fā)展了雙通道同步隨動系統(tǒng)。 其原理圖如圖 6 - 15所示。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器

37、第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 15 電氣變速雙通道同步隨動系統(tǒng) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖中1XF、1XB分別表示兩極的旋變發(fā)送機和兩極旋變變壓器, 它們組成了粗測通道。nXF、 nXB分別表示多極旋變發(fā)送機和多極旋變變壓器, 它們組成精測通道。 兩個通道的旋變發(fā)送機和旋變變壓器的軸分別直接耦合, 如圖中點劃線所示。 精測和精測旋變變壓器的輸出都接到選擇電路(或叫電子開關, 見本節(jié)附注)SW。其作用如下: 當發(fā)送軸和接收軸處于大失調(diào)角時, SW只將精測通道的電壓輸出, 使系統(tǒng)工作在粗測信號下; 而當發(fā)送軸和接收軸處于小失調(diào)角時

38、, SW只將精測通道的電壓輸出, 使系統(tǒng)的精測通道斷開。 因此, 這種雙通道系統(tǒng)既充分利用了采用多極旋轉變壓器時的優(yōu)點, 又避免了假零位協(xié)調(diào)的缺點。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 如果將角位移時的轉速用電角度來表示， 則多極旋轉變壓器在系統(tǒng)中可將電氣轉速提高到p倍, 因此這種系統(tǒng)又稱之為電氣變速式雙通道同步隨動系統(tǒng)。 這時的極對數(shù)p也認為是電氣速比。 這種同步隨動系統(tǒng)具有很高的精度, 一般可以達到系統(tǒng)精度小于1。 其精度高的原因: 一方面是依靠增加電氣速比p來減少系統(tǒng)誤差; 另一方面也是由于多極旋變電機本身較兩極旋變的精度提高很多。 第第6 6章章

39、旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 因為當極對數(shù)增加時, 每對極沿定子內(nèi)圓所占的弧長就減短, 那么在某一對極下, 由于氣隙不均勻等因素所引起的磁通密度非正弦分布的程度就小得多。 如果各對極極面下的平均氣隙仍不相等, 則可通過各對應極對下的繞組之間進行串聯(lián)以達到平均補償, 這樣便使得多極旋變較兩極旋變的精度大大提高。 例如, 一般兩極旋變的精度只能做到幾個或幾十個角分, 而多極旋變則可達到幾十個角秒甚至達到37。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.6.2 多極旋轉變壓器的結構多極旋轉變壓器的結構 用于電氣變速的同步隨動系統(tǒng)中的雙通

40、道旋轉變壓器, 是由兩極旋轉變壓器(粗機)和多極旋轉變壓器(精機)組合成一體的旋轉變壓器。 從磁路組合情況可將它分為組裝式和分裝式兩大類, 如圖 6 - 16的圖(c)和(d)所示。 組裝式的定、 轉子裝在同一機殼內(nèi), 通過軸伸、 嚙合齒輪和主軸聯(lián)接, 并通過電刷和滑環(huán)引入或輸出電信號; 分裝式的轉子一般為大內(nèi)孔, 可直接套在被測裝置的主軸上, 省略了傳動齒輪, 有利于提高整體的精度, 分裝式結構通常不帶電刷和滑環(huán), 而且便于與總機配套。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 從機械組合情況看, 又可將雙通道旋轉變壓器分為平行式和重疊式兩類, 如圖 6 -

41、16的圖(a)和(b)所示。 機械組合式的結構, 其精機和粗機在電磁方面互不干擾, 容易保證精機的精度, 而且使粗精機零位可調(diào)。 但是磁路組合式結構簡單, 工藝性好, 體積小, 是機械組合式所不及的。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 16 多極旋轉變壓器的基本結構形式 (a) 機械組合(平行式); (b) 機械組合(重疊式); (c) 磁路組合(組裝式); (d) 磁路組合(分裝式) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 多極旋轉變壓器除了上述粗精機組合在一起的組合結構外, 也有單獨精機結構的多極旋轉變壓

42、器, 其結構形式也可分為組裝式和分裝式兩種。 它和磁路組合式的結構基本上是一樣的,只不過其定、 轉子繞組均為多極繞組, 并非兩極繞組。 多極旋轉變壓器除了用于角度傳輸系統(tǒng)中之外, 還可以用于解算裝置和模數(shù)轉換裝置中。 多極雙通道旋轉變壓器的常用極對數(shù)有: 5、 15、 30、 36、 60、 72, 或2、 4、 8、 16、 32、 64、 128等。 其常用機座號有: 45、 70、 110、 160、 200、 250、 320、 400等幾種。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.6.3 說明說明 (1) 按照前述旋轉變壓器提高精度的原理, 自

43、整角機也和旋轉變壓器一樣, 可以制成多極的結構, 以大幅度地提高系統(tǒng)和自整角機本身的精度。多極自整角機也廣泛應用于雙通道甚至三通道的同步系統(tǒng)中。其理論和多極旋變相似, 這里不再贅述了。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 1精測通道輸出繞組; 2粗測通道輸出繞組 圖 6 - 17 無觸點電子切換開關 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 (2) 關于圖 6 - 15中的選擇電路SW問題, 它實質(zhì)上是一種電子開關。 目前常用的一種電子開關如圖 6 - 17所示。 它又叫無觸點電子切換開關。 這種開關的工作原理是利用了半導體

44、元件非線性的伏安特性。 在精測通道電路中, 電阻R2遠大于R1。 當失調(diào)角較大, 輸出電壓較大時, 整流器B1、 B2的電阻很小, 就相當于將精測通道的輸出電壓短路, 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 而粗測通道的輸出電壓則大部分降落在電阻R3上, 因此, 這時在輸出端上只有粗測通道的輸出電壓起作用; 當失調(diào)角很小時, 輸出電壓不大, 整流器B1的電阻變得很大, 則精測通道的大部分電壓降落在電阻R2上, 而粗測通道的輸出電壓降落在整流器B2上。 此時, 在電子切換開關的輸出端上, 實際上只有精測通道的輸出電壓在起作用。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變

45、壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 (3) 磁路組合式多極旋轉變壓器主要技術數(shù)據(jù)舉例。 例 1 多極旋變發(fā)送機: 型號為110XFS1/30a; 極對數(shù)為1/30對極(粗機/精機); 勵磁方在轉子上; 額定電壓36 V; 頻率為400 Hz; 開路輸入阻抗2000/150 ()(粗機/精機); 開路輸入功率0.5/6.5(W)(粗機/精機); 最大輸出電壓為12 V; 粗精機零位偏差030。 例 2 多極旋變變壓器: 型號為110XBS1/30a; 極對數(shù)為1/30對極(粗機/精機); 勵磁方在定子上; 額定電壓為12 V; 頻率為400 Hz; 開路輸入阻抗為3000/200(); 開路

46、輸入功率為0.03/1(W); 最大輸出電壓為6 V; 粗精機零位偏差為330。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.7 感感 應應 移移 相相 器器 感應移相器是在旋轉變壓器基礎上演變而成的一種自控元件。 它作為移相元件常用于測角或測距及隨動系統(tǒng)中。 其主要特點是輸出電壓的相位與轉子轉角成線性關系, 而且其輸出電壓的幅值能保持恒定。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 感應移相器的基本結構與旋轉變壓器相同, 若將旋轉變壓器的輸出繞組接上移相電路, 如圖6 - 18所示, 當其中電阻R和電容C以及旋轉變壓器本身的參

47、數(shù)滿足一定的條件時, 則旋轉變壓器就轉變成感應移相器了。 當定子邊加上單相勵磁電壓 時, 感應移相器的輸出電壓 將是一個幅值不變、 相位與轉子轉角成線性關系的交流電壓。 1fURU第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 18 感應移相器工作原理圖 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.7.1 空載時的輸出電壓 先通過推導感應移相器空載時的輸出電勢來加以說明。 為簡便起見, 忽略繞組的漏阻抗壓降。 按照分析變壓器時的規(guī)定正方向, 根據(jù)基爾霍夫第二定律列出該正方向下(如圖 6 - 18 所示)的轉子邊正、 余弦繞

48、組的電勢平衡方程式：CjIEURIEURRRRRR1)(sincos(6 - 17)(6 - 18) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 由于以上兩式的右邊均等于 , 故可將它們相等, 從中解得RUCjREEIRRR1sincos第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 若使移相回路的參數(shù)能滿足如下條件: jREIXRCRRRC11)sin(cos1(6 - 19) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 將式(6 - 19)代入式(6 - 17)得 )45(21)(sin(cos1)cos

49、(sin11)sin(coscosjRRRRRReEjjjEjjERjREEU 從式(6 - 20)看出, 輸出電壓UR可滿足幅值不變的要求, 而相位與轉子轉角成線性關系。 (6 - 20)第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.7.2 負載時感應移相器的輸出電壓 為了使感應移相器在負載后仍能保持上述關系, 感應移相器本身的參數(shù)和外接電路必須滿足以下兩個條件: RRRRRCRRXR22221 (6 - 21)第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 式中, R2R為感應移相器本身輸出阻抗中的電阻分量; X2R為感應移相器本身

50、輸出阻抗中的電抗分量。 此時, 輸出電壓公式也和式(6 - 20)相符合, 即)45(2jRReEU第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 要證明負載后式(6 - 20)成立是比較復雜的。 首先要列出原、 副邊4個回路的電勢平衡方程式, 在列寫的過程中要注意考慮它們之間的互感作用; 再求解方程組得出負載電流及負載電壓公式, 并對電壓公式進行變換; 最后再代入上述兩個條件, 則式(6 - 21)即可證得。 具體推導從略。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 在某些頻率較高的感應移相器中, 其電容相回路往往還串有電阻RC(見圖

51、 6 - 19)。 因為感應移相器本身一般是X2RR2R的情況, 很難達到X2R=R2R。 為了使感應移相器輸出電壓保持正常要求, 還須加上補償電阻RC, 這里的RC值就滿足下式: RC=X2R-R2R 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 19 感應移相器加補償電阻RC的原理圖 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.7.3 感應移相器的應用舉例感應移相器的應用舉例 1.感應移相器應用于隨動系統(tǒng)中感應移相器應用于隨動系統(tǒng)中 由一對感應移相器組成的同步隨動系統(tǒng)如圖 6 - 20 所示。 當發(fā)送機和兩轉角處于失

52、調(diào)位置時, 兩機輸出電壓的相位不一致, 通過相位比較器得到相位差值。 相位比較器的輸出電壓經(jīng)過放大器送到伺服電動機的控制繞組使之轉動。 伺服電動機通過齒輪箱又帶動接收機轉子轉動, 直到接收機的位置與發(fā)送機的位置一致為止。 此時, 發(fā)送機轉子和接收機轉子協(xié)調(diào), 兩機輸出電壓相位一致, 相位比較器輸出電壓在零值, 伺服電動機即停止轉動。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖6 - 20 由一對感應移相器組成的同步隨動系統(tǒng) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 2.感應移相器應用于測角裝置中感應移相器應用于測角裝置中 在測角

53、裝置中可以將感應移相器作為角度相位轉換器, 然后對相位進行測量。 圖6 - 21 是該轉換器的電氣原理示意圖。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 21 感應移相器作為角度相位轉換器 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖中感應移相器的作用是將機械轉角變換成輸入電壓和輸出電壓的相位差, 輸入電壓和輸出電壓分別經(jīng)過限幅放大并整形后送入檢相裝置。 檢相裝置輸出一個寬度為t的脈沖, t正比于相位差, 再經(jīng)過控制門使該脈沖在t時間內(nèi)被來自石英振蕩器的高頻脈沖所填滿。 另外, 石英晶體振蕩器的輸出經(jīng)分頻器和觸發(fā)器輸出

54、一個寬度為標準時間(例如 1 s)的脈沖, 去控制一個門, 這樣送到計數(shù)器的信號, 就是一個標準時間內(nèi)總的脈沖數(shù)。 顯然, 脈沖總數(shù)正比于t, 而t正比于, 又正比于被測轉角, 因此計數(shù)器所表示的脈沖數(shù)標志著被測轉角的大小, 這樣, 就完成了角度相位的轉換。 最后通過檢相、 分頻、計數(shù)器等電子線路將轉角測量出來。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.8 感感 應應 同同 步步 器器 感應同步器是一種高精度測位用的機電元件, 其基本原理是基于多極雙通道旋轉變壓器之上。 它的定、 轉子(或叫初、 次級)繞組均采用了印制繞組, 從而使之具有一些獨有的特性,它

55、廣泛應用于精密機床數(shù)字顯示系統(tǒng)和數(shù)控機床環(huán)伺服系統(tǒng)以及高精度隨動系統(tǒng)中。 感應同步器由幾伏的電壓勵磁, 勵磁電壓的頻率為10 kHz, 輸出電壓較小, 一般為勵磁電壓的1/10到幾百分之一。 感應同步器的結構型式有直線式和圓盤式兩大類, 現(xiàn)分述如下。第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 6.8.1 直線式感應同步器直線式感應同步器 直線式感應同步器示意圖如圖 6 - 22所示。 它由定尺和滑尺組成, 用于檢測直線位移。 定尺和滑尺的基板通常采用厚度約為10 mm的鋼板, 基板上敷有約0.1 mm厚的絕緣層, 并粘壓一層約0.06 mm厚的銅箔, 采用與制造印

56、制電路板相同的工藝作出感應同步器的印制繞組。 為防止繞組損壞, 在繞組表面再噴涂一層絕緣漆。 圖 6 - 23僅顯示定尺和滑尺的印制繞組。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 由此圖看出, 定尺繞組為單相的, 它由許多具有一定寬度的導片串聯(lián)組成。 一般導片間的距離定為1 mm, 定尺總長分別為136 mm, 250 mm, 750 mm, 1000 mm四種, 最常用的是250 mm。 滑尺上有許多組繞組, 圖中S、 C分別表示正弦和余弦繞組。 由圖 6 - 23 可知, 所有各相繞組的導片分別各自串聯(lián), 滑尺則構成兩相繞組。 第第6 6章章 旋轉變壓器第

57、旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 22 直線式感應同步器 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 23 直線式感應同步器定、 滑尺的印制繞組 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 直線感應同步器在機床上安裝使用時, 如圖 6 - 24所示。 將定尺 1 固定在機床的靜止部件 3 上, 滑尺 2 固定在機床的運動部件5上, 兩者相互平行, 間隙約為0.25 mm。 定尺表面已噴涂一層耐熱的絕緣漆, 用以保護尺面。 滑尺上還粘合一層鋁箔以防止靜電感應。 為了工作可靠, 還裝有保持罩 4, 以防

58、鐵屑等異物落入而影響正常工作。 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 24 直線式感應同步器在機床上的安裝簡圖 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 25 直線式感應同步器的磁場 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 26 定、 滑尺相對位置改變時滑尺導片 所匝鏈磁通的變化 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 圖 6 - 27 滑尺導片電勢有效值第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓

59、器 滑尺導片電勢也可用函數(shù)式來表示。 首先將對應于位移x的電角度表達出來。 已知一對極距離為2, 對應的電角度為360, 那末對應于位置x(米)的電角度為xx1802360 (電角度) (6 - 22) 然后就可以寫出一個導片的感應電勢有效值為xEEEmm180coscos1第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 式中, E1m是一個導片在x=0, 2, 4, 位置時感應電勢的有效值, 也是導片的最大有效值電勢。 滑尺上的余弦繞組是由許多導片串聯(lián)起來的, 如果導片數(shù)為C1, 則余弦繞組總電勢為xExCEECEmmC180cos180cos111(6 - 23)

60、 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 式中, Em為余弦繞組最大的相電勢, 單位為“V”; x為余弦繞組軸線相對勵磁繞組軸線的位移, 單位為長度“m”。 由圖 6 - 22 可知, 正弦繞組s與余弦繞組c兩軸線在空間移過半個極距即/2, 亦即二者相差90電角度, 故正弦繞組的感應電勢表達式可以寫成xExEEmms180sin90180cos(6 - 24) 第第6 6章章 旋轉變壓器第旋轉變壓器第6 6章章 旋轉變壓器旋轉變壓器 由以上兩式可以看出, 滑尺移動一對極距即2的長度, 感應電勢變化一個周期。 若滑尺移動p對極距, 則感應電勢就變化p個周期。 因