实验四 正余弦旋转变压器实验
正余弦旋转变压器绕组设计-概述说明以及解释
正余弦旋转变压器绕组设计-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在本篇长文中，我们将讨论正余弦旋转变压器绕组设计这一主题。
作为电力系统中重要的电力传输设备，变压器的设计和优化一直是工程师们关注的焦点。
正余弦旋转变压器是一种基于磁通旋转的新型变压器，其具有较小的漏磁感应率和较高的能量转换效率。
正余弦旋转变压器绕组设计是该类变压器的关键部分，其合理的设计可以提高变压器的性能和稳定性。
在绕组设计中，我们需要考虑变压器的额定功率、电压等级以及所需的相位移等参数。
通过合理选取绕组结构和导线材料，可以实现更高的绝缘强度和更低的耗损。
本篇长文将从正余弦旋转变压器的原理入手，详细介绍正余弦旋转变压器的工作原理及其在电力系统中的应用。
接着，我们将阐述变压器绕组设计的基本原则，包括绕组的布局、层间绝缘和匝间绝缘的设计要点。
最后，我们将重点讨论正余弦旋转变压器绕组设计中的关键问题，例如匝间电压分布的优化以及绝缘材料的选择。
通过对正余弦旋转变压器绕组设计的全面分析和研究，本文旨在为电力系统工程师提供关于变压器设计的重要理论和实践指南。
了解正余弦旋转变压器绕组设计的原理和要点，将帮助工程师更好地应用和改进该类变压器，进一步提升电力系统的运行效率和稳定性。
未来，我们对正余弦旋转变压器绕组设计的发展趋势进行展望，并探讨其在智能电网和可再生能源领域的应用前景。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：文章的结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分为文章的开端，主要包括概述、文章结构和目的。
概述部分为文章的开篇，简要介绍了正余弦旋转变压器绕组设计的背景和重要性。
主要说明了正余弦旋转变压器的应用领域和意义。
文章结构部分为本文的大纲，包括引言、正文和结论三个部分。
通过列出大纲，读者可以清晰地了解整篇文章的内容和逻辑结构，方便读者阅读和理解文中的内容。
目的部分主要阐明了本文的写作目的，即希望通过对正余弦旋转变压器绕组设计的研究和分析，提供一种有效的方法和指导原则，以支持工程师在实际应用中进行变压器绕组设计。
微特电机第四章旋转变压器
• 转子输出电压幅值与励
转子余弦 输出绕组
磁电压幅值成正比，相对位
移是转子转角，达到测量角
位移的目的。
定子交轴 绕组
转子正弦 输出绕组
4.2.2 正余弦旋转变压器的工作原理
• 定子的励磁绕组接上励磁交流电 压，设某瞬间线圈中电流I 的方向 和产生气隙磁通方向如图4.12所示。
• 电磁耦合到转子绕组上，输出 的电动势与转角成函数关系。 •输出电压：
轴线间的夹角
E2 KVS cos机 KVC sin 机
KVm KVm
scions(调动电 t(整势si定En2子，机电励当) sc磁幅ion电值s压为t机的零α时c电，o，s跟测踪电转αs子i机n感的应变机电化) ，
E当2输是出以幅Vm值si为n(零α电时-α，机)就此α为电可时幅通由α值过电测的电=量α交子机出变，线α电用路机压=α测电α。量表电 。现出α机的大小，
Z1
D2
α
BZq
Z3 Bz BZd
Z4 IR2
向的合成磁通（主磁通）基本不变 （比空载略微减小）。
负载交轴分量BZq无外加励磁与其平 衡。因此，负载时，气隙中出现了
ZL交轴分量BZq磁场。
Z2
4.2 正、余弦旋转变压器
D1
∑BD D3 Us1
BD D4
• BZd对BD起去磁作用，直轴主磁通
（ ∑BD ）基本不变，所以负载直轴 磁通对输出电压畸变的影响小。
US=Umsinα 在Z1-Z2中 UC=Umcosα 在Z3-Z4中
4.2 正、余弦旋转变压器
➢ 正余弦旋转变压器空载运行
Z1-Z2，Z3-Z4和D3-D4开路 ，假设转子绕组匝数相同
励磁绕组的感应电势：
正余弦旋转变压器
正余弦旋转变压器课程名称新型特种电机学生学院自动化学院专业班级电机与电器学号2111004002 学生姓名梁国荣指导教师黄开胜2011年8 月1 日概述微特电机种类繁多，其中包括一类独特的电机——旋转变压器。
本文将详细叙述旋转变压器中的正余弦旋转变压器。
旋转变压器（Resolver ），是一种将转子转角变换成与之呈某一函数关系的电信号的原件。
当变压器的一次侧外施单相交流电压励磁时，其二次侧的输出电压与转子转角呈严格的函数关系。
正余弦旋转变压器的一、二次绕组间是可变的相对位置，而且正是利用它们之间的不同相对位置来改变它们之间的互感，以便在二次（转子）绕组中获得与旋转ɑ成正、余弦函数关系的端电压。
正余弦旋转变压器的空载运行如图1所示， S1-S1’作为励磁绕组，S2-S2’作为定子交轴绕组，两者空间互相垂直且匝数、型式完全相同。
R1-R1’和R2-R2’分别为转子上的正弦输出绕组和余弦输出绕组，它们的结构也完全相同。
空载时，在定子励磁绕组上施加单相交流电压f U g，其余绕组均开路。
设励磁绕组的轴线方向为直轴d 轴，这时电机中产生直轴脉振磁通d φ，它在励磁绕组中产生的感应电动势为 4.44f s d E fW φ=。
式中，s W 为定子绕组有效匝数，d φ为直轴脉振磁通的幅值。
图1正余弦旋转变压器原理示意图若略去励磁绕组的漏阻抗压降，则f f E U =，当交流电压恒定时，直轴磁通的幅值d φ为常数。
将直轴磁通d φ分解为与正弦输出绕组轴向方向一致的1d φ和余弦输出绕组的轴向方向一致的2d φ。
设转子正弦绕组的轴线与交轴之间的夹角ɑ为转子转角，如图1所示，则两个磁通分量的幅值分别为1sin d d αΦ=Φ和2cos d d αΦ=Φ，他们在正、余弦输出绕组中产生的感应电动势分别为11224.44 4.44sin sin 4.44 4.44cos cos R R d R d R R R d R d R E fW fW E E fW fW E αααα=Φ=Φ==Φ=Φ=式中，R W 为转子绕组有效匝数；R E 为转子输出绕组轴线与定子励磁绕组轴线重合时直轴磁通d Φ在其中感应的电动势。
旋转变压器是如何工作原理解答
场将在二次测即转子两个输出绕组感应出变压器电动势。
03
正余弦旋转变压器
输出绕组的感应电动势在时间上时同相位的，其有效值和该绕组的
位置有关。
当θ=0时，如同一台普通的双绕组变压器，可得定子转子的感应电
动势为
=4.44f ϕ ≈
忽略了定子绕组漏阻抗和电阻的压降
=4.44f ϕ =
= =
为等效集中绕组的匝数
若转子绕组轴线偏离励磁绕组轴线位置，夹角为θ时，绕组所受匝
链磁通的幅值为
ϕ =ϕ cosɑ
03
正余弦旋转变压器
可得转子绕组的电动势为
=4.44f ϕ =4.44f ϕ cosɑ
由此可得，旋转变压器和普通变压器的不同之处在于，普通变压器总有一次侧和二次侧
线圈的互感为最大且保持不变，旋转变压器正是利用转子相对定子的转角的不同以改变一
次侧二次侧线圈之间的互感来达到输出电势和转角成正余弦函数关系。从而得到输出电动
势
= cosɑ= cosɑ ≈ cosɑ
定子励磁绕组（引线端为1 −2 ）和定子交轴绕组（又叫补偿绕组，引线端为3 -4 ）。转
子上两套绕组分别为正选输出绕组和余弦输出绕组。有时也可以在转子上励磁
结构示意图
电气示意图
03
正余弦旋转变压器
结构上，旋转变压器定子、转子和绕线式异步电机类似，定子绕组通过固定在机壳上的接线柱直
接引出。定子和转子之间的空气隙是均匀的，气隙磁场一般为两极。
转变压器是较好的选择。
04
旋转变压器的使用
旋转变压器在塑料机械上的应用主要以注塑机和塑料挤出机械为主，在注塑机上面主
最新控制电机4(旋转变压器)
旋转变压器
工程用旋转变压器
实验室旋转变压器
旋转变压器
●旋转变压器的原边、副边绕组那么随转子的角位移 发生相对位置的改变，因而其输出电压的大小随转子 角位移而发生变化,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。
普通变压器的原边、副边绕组是相对固定的，输出电 压和输入电压之比是常数。
FAd FA cos
FAq
FA
sin
(13-25)
FBd FB sin
FBq
FB
cos
(13-26)
旋转变压器
结合式(13-25)和式(13-26)及图13-27可见，FAq和FBq 作用在q轴，且方向相反，其合成磁动势为交轴脉振 磁动势，它亦在正弦、余弦绕组中产生感应电势，这 就造成正弦、余弦绕组中的输出电压的函数产生误差。
FAq=FBq 即 FA sinθ=FB cosθ
(13-27)
这时两个磁动势交轴分量大小相等、方向相反，相互
抵消。此时，式(13-23)照样成立，在忽略绕组漏阻抗
压降时，式(13-24)也成立，输出电压仍然是转角θ的
正弦、余弦函数。
为了使式(13-27)成立，正弦、余弦绕组的负载阻抗应
相等，即ZA=ZB
旋转变压器
交流伺服电动机相当于一台双绕组的两相异步电动 机。其中，一相绕组为励磁绕组，另一相与励磁绕 组在空间上相互垂直的绕组作为控制绕组。与一般 两相异步电动机不同的是，交流伺服电动机的转子 电阻比较大，电机最大电磁转矩时的转差率sm≥1， 确保了机械特性在整个运行范围内呈线性。当控制 信号消失后，电机的电磁转矩为制动性转矩，使伺 服电动机可以立刻停转，确保了控制信号消失后无 “自转〞现象。交流伺服电动机常用的控制方式有 幅值控制、相位控制和幅－相控制。
《机电传动控制》实验指导书
调节R1使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行，如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），改变电压表量程为20V，迅速测取电机电枢两端电压UM和电流Ia。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取UM、Ia，填入表1-1。
六．注意事项
1．直流他励电动机起动时，须将励磁电源调到最大，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同时必须将电枢电源调至最小，然后方可接通电源，使电动机正常起动，起动后，将电枢电源调至220V，使电机正常工作。
2．直流他励电机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时，必须将电枢电源调回最小值，励磁电源调到最大值，给下次起动作好准备。
b．从数字转速表上观察电机旋转方向，若电机反转，可先停机，将直流电动机电枢或励磁两端接线对调，重新起动，则电机转向应符合正向旋转的要求。
d．调节电动机电枢电源至220V，再调节电动机励磁电流，使电动机（发电机）转速达到1600r/min（额定值），并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。
e．调节发电机励磁电流，使发电机空载电压达UO=1.2UN（240V）为止。
2．在控制屏上按次序悬挂NMEL-13C、NMEL-03/4组件，并检查NMEL-13C和M01直流电机测功机的连接。
3．用伏安法测电枢的直流电阻，接线原理图见图1-1。
R：可调电阻箱（NMEL-03/4）中的单相可调电阻R1。
V：直流电压表
A：直流安培表
（1）经检查接线无误后，直流电动机电枢电源调至最小，R1调至最大，直流电压表量程选为300V档，直流电流表量程选为2A档。
旋转变压器的结构和工作原理
旋转变压器的结构和工作原理你知道旋转变压器不？这小家伙可神奇啦！先来说说它的结构吧。
旋转变压器就像是一个小巧而精密的“魔法盒子”。
它主要由定子和转子两部分组成。
定子呢，就像是一个稳定的大本营，上面绕着一组组的绕组，整整齐齐地排列着。
而转子呢，就像是一个灵活的小调皮，在定子的怀抱里欢快地转动。
定子绕组和转子绕组可不是随随便便绕的哦，那可是经过精心设计的。
它们的形状、匝数和分布都有着严格的要求，就像是在编排一场精妙的舞蹈。
而且哦，旋转变压器的结构还分好几种类型呢！有正余弦旋转变压器、线性旋转变压器等等。
每种类型都有自己独特的特点和用途，就像不同性格的小伙伴，各有所长。
接下来，咱们聊聊它的工作原理。
这可有趣啦！当你给旋转变压器通上电，就像是给它注入了一股神奇的力量。
转子开始转动的时候，定子和转子之间的磁场就会发生变化。
这变化就像是一场看不见的魔法秀。
定子绕组会感应出不同的电压，而这些电压的大小和相位就跟转子的位置有关系。
就好像转子是个指挥家，通过自己的转动来指挥着电压的变化。
你看，当转子转到一个特定的角度，定子绕组感应出的电压就会有相应的数值和相位。
我们通过测量和分析这些电压，就能准确地知道转子的位置啦！想象一下，旋转变压器就像是一个聪明的小侦探，能够敏锐地感知到转子的一举一动，然后把这些信息传递给我们。
而且哦，旋转变压器在很多领域都大显身手呢！在工业自动化中，它能帮助机器精确地控制位置和速度；在机器人领域，它让机器人的动作更加精准和灵活；在航空航天中，它也是重要的角色，保障着各种设备的稳定运行。
怎么样，旋转变压器是不是很厉害？它虽然个头不大，但却有着大大的能量和作用！希望你也能喜欢上这个神奇的小玩意儿！。
正余弦旋转电压器的误差
旋转变压器误差产生原因及其改进方法简述旋转变压器是计算装置中的重要元件，是一种精密元件，具有高精度、高稳定性、高可靠性和良好的机械性能，近年来越来越广泛应用于数据传输、信号检测系统中。
我厂也有多种该类型产品。
旋转变压器是指这一类电感应元件：当起原方在额定频率和额定电压励磁时，其副方输出的电压与转子的回转角成正弦、余弦或线性函数关系。
旋转变压器可以用来求解三角问题、数据传输和作为移相器、信号检测使用。
因此，旋转变压器是包括有多种类型的产品。
传统结构形式的旋转变压器的定、转子上各有一对而在空间位置上互相垂直的绕组，分别放置于由坡莫合金或硅钢片叠成的定子和转子铁心槽中。
一般认为激磁绕组放置于定子上可以提高元件的精度，如果元件处于转子是连续旋转的工作状态下，则希望将激磁绕组放置于转子上，这可以减少一对电刷和滑环，这是因为为了改善旋转变压器的工作精度，激磁一方的正交绕组在一般情况下是短接的。
旋转变压器主要技术指标及影响因素：正交电压：当副方开路，原方任一绕组以额定电压和额定频率励磁时，另一原方绕组的端电压。
影响正交电压的因素：定子两绕组分布不良，使得磁轴在空间不严格正交；由于导磁材料各向磁导率不一致而引起的磁轴偏移；由于偏心和转子外圆、定子内圆椭圆而引起的磁路不对称等。
零位分布误差：是指当原方一相绕组以额定频率励磁，而另一相绕组短路，两个副方绕组的输出电压为最小时，转子的四个位置分别与0°、90°、180°、270°之差。
我国原引进前苏联早些年电机对此有要求，美国电机则不做要求。
电压比：或称变比、变压比，是指原方某一绕组以额定电压和额定频率励磁，另一绕组短路，副方绕组与励磁绕组处于最大耦合时，输出电压与输入电压之比。
影响电压变比误差的因素很多：绕组本身匝数不对称或阻抗不等都会引起电压比误差；环境温度及电机本身的温度变化，使得原方绕组的电阻随之变化，导致原方绕组压降改变，结果使得电压比改变；若输入电压超出额定值并使定子铁心达到饱和状态，也会影响电压比的变化；在没有补偿绕组或没有外电路补偿的情况下，频率的变化对变比也有影响。
旋转变压器的用处及调整
旋转变压器的用处及调整旋转变压器能够按正弦、余弦、线性等函数关系将转角转换为电信号输出，用于自动控制系统中作为运算信号元件，可买现三角函数运算、坐标变换、精确测位、角度的数字转换或数据传输、移相等。
旋转变压器的作用是通过输出电压和转子转动角度之间的关系来体现的，对旋转变压器的要求主要集中于信号变换性能方面，具体包括：感应电势与转角之间的变化关系尽口_能符合正弦规律；函数误差与零位误差小，精度高，零位输出电压(剩余电压)小；工作可靠性高，损耗小，效率较高。
旋转变压器一般结构类似于绕线型电动机，从不同的角度进行划分可得到不同的旋转变压器种类或名称。
按用途的差异可分为计算用旋转变压器和数据传输用旋转变压器。
按输出电压的转子转角之间的函数关系差异可分为止弦旋转变压器、线性旋转变压器和比例式旋转变压器等按旋转变压器在由其构造的转角运算或相关变换及信号传输系统中的相对位置关系及具体作用可分为旋变发送机、旋变差动发送机和旋变变压器等，这种分类与自整角机的对应分类相似。
另外，也可按结构差异将旋转变压器分为接触式和无接触式(无滑环电刷结构)；按转子旋转角度限制义可分为有限转角和无限转角两种类型；按极对数差异又可分为单_对极和多对极旋转变压器.旋转变压器简称旋变，是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆包线构成的，相比于采用光电技术的编码器而言，具有耐热，耐振。
耐冲击，耐油污，甚至耐腐蚀等恶劣工作环境的适应能力，因而为武器系统等工况恶劣的应用广泛采用，一对极（单速）的旋变可以视作一种单圈绝对式反馈系统，应用也最为广泛，因而在此仅以单速旋变为讨论对象，多速旋变与伺服电机配套，个人认为其极对数最好采用电机极对数的约数，一便于电机度的对应和极对数分解。
旋变的信号引线一般为6根，分为3组，分别对应一个激励线圈，和2个正交的感应线圈，激励线圈接受输入的正弦型激励信号，感应线圈依据旋变转定子的相互角位置关系，感应出来具有SIN和COS包络的检测信号。
(整理)正余弦旋转变压器
正余弦旋转变压器课程名称新型特种电机学生学院自动化学院专业班级电机与电器学号2111004002 学生姓名梁国荣指导教师黄开胜2011年8 月1 日概述微特电机种类繁多，其中包括一类独特的电机——旋转变压器。
本文将详细叙述旋转变压器中的正余弦旋转变压器。
旋转变压器（Resolver ），是一种将转子转角变换成与之呈某一函数关系的电信号的原件。
当变压器的一次侧外施单相交流电压励磁时，其二次侧的输出电压与转子转角呈严格的函数关系。
正余弦旋转变压器的一、二次绕组间是可变的相对位置，而且正是利用它们之间的不同相对位置来改变它们之间的互感，以便在二次（转子）绕组中获得与旋转ɑ成正、余弦函数关系的端电压。
正余弦旋转变压器的空载运行如图1所示， S1-S1’作为励磁绕组，S2-S2’作为定子交轴绕组，两者空间互相垂直且匝数、型式完全相同。
R1-R1’和R2-R2’分别为转子上的正弦输出绕组和余弦输出绕组，它们的结构也完全相同。
空载时，在定子励磁绕组上施加单相交流电压f U ，其余绕组均开路。
设励磁绕组的轴线方向为直轴d 轴，这时电机中产生直轴脉振磁通d φ，它在励磁绕组中产生的感应电动势为 4.44f s d E fW φ=。
式中，s W 为定子绕组有效匝数，d φ为直轴脉振磁通的幅值。
图1正余弦旋转变压器原理示意图若略去励磁绕组的漏阻抗压降，则f f E U =，当交流电压恒定时，直轴磁通的幅值d φ为常数。
将直轴磁通d φ分解为与正弦输出绕组轴向方向一致的1d φ和余弦输出绕组的轴向方向一致的2d φ。
设转子正弦绕组的轴线与交轴之间的夹角ɑ为转子转角，如图1所示，则两个磁通分量的幅值分别为1sin d d αΦ=Φ和2cos d d αΦ=Φ，他们在正、余弦输出绕组中产生的感应电动势分别为11224.44 4.44sin sin 4.44 4.44cos cos R R d R d R R R d R d R E fW fW E E fW fW E αααα=Φ=Φ==Φ=Φ=式中，R W 为转子绕组有效匝数；R E 为转子输出绕组轴线与定子励磁绕组轴线重合时直轴磁通d Φ在其中感应的电动势。
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实验四正余弦旋转变压器实验
一．实验目的
1．研究测定正余弦旋转变压器的空载输出特性和负载输出特性。
2．研究测定二次侧补偿、一次侧补偿的正余弦旋转变压器的输出特性。
3．了解正余弦旋转变压器的几种应用情况。
二．预习要点
1．正余弦旋转变压器的工作原理。
2．正余弦旋转变压器的主要特性及其实验方法。
3．了解正余弦旋转变压器应用中的注意事项。
三．实验项目
1．测定正余弦旋转变压器在空载时的输出特性。
2．测定负载对输出特性的影响。
3．二次侧补偿后负载时的输出特性。
4．一次侧补偿后负载时的输出特性。
5．正余弦旋转变压器作线性应用时的接线图。
四．实验设备及仪器
1．电机系统教学实验台主控制屏；
2．旋转变压器实验仪；
3．400Hz稳压电源；
4．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）；
5．波形测试及开关板（NMEL-05）。
五．实验方法
1．测定正余弦旋转变压器空载时的输出特性
接线如图6-7所示。
R、R L均采用NMEL-03上900Ω串联900Ω共1800Ω电阻，并调定在1200阻值。
开关S1、S2、S3采用MEL-05上单刀双掷开关。
D1、D2为激磁绕组，D3、D4为补偿绕组，Z1、Z2为余弦绕组，Z3、Z4为正弦绕组。
a．S1、S2、S3均断开。
b．定子激磁励磁绕组D1、D2两端施加额定电压U N(60V、400Hz)且保持恒定
c．用手柄缓慢旋转刻度盘，找出正弦输出绕组输出电压为最小值的位置，此位置即为起始零位，使刻度盘的0 对准该起始零位位置。
2．测定负载对输出特性的影响
在接线图7-7中，把开关S3闭合，开关S1、S2仍打开，使正余弦旋转变压器带负载电阻R L运行。
按上述实验1的方法测量正弦负载输出电压U R1与转角α的数值并记录于表6-10中。
3．测量二次侧补偿后负载时的输出特性
在接线图6-7中，开关S1断开，S3闭合接通负载电阻R L，S2闭合，使二次侧余弦输出绕组Z3、Z4经补偿电阻R闭合。
仍按上述实验1的方法测量正弦负载输出电压U r1与转角α的数值并记录于表6-11中。
在实验时注意一次侧输入电流的变化。
4．测量一次侧补偿后负载时的输出特性
在接线图6-7中，开关S2断开，S3闭合接通负载电阻R L，S1闭合，使一次侧接成补
偿电路。
仍按上述实验1的方法测量正弦负载输出电压U r1与转子转角α的数值并记录于表6-12中。
在实验中注意一次侧输入电流的变化。
六．实验报告
1．根据表6-9的实验记录数据，绘制正余弦旋转变压器空载时输出电压U r10与转子转角α的关系曲线，即U r10=f(α)。
2．根据表6-10的实验记录数据，绘制负载时输出电压U r1与转子转角α的关系曲线，即U r1=f(α)。
3．根据表6-11的实验记录数据，绘制二次侧补偿后负载时的输出电压U'r1与转子转角α的关系曲线，即U r1=f(α)。
4．根据表6-12的实验记录数据，绘制一次侧补偿后负载时的输出电压U r1与转子转角
α的关系曲线，即U r1=f(α)特性。
5．根据表6-13的实验结果，绘制一次侧补偿的线性旋转变压器带负载时的输出电压U r与转子转角α的关系曲线，即U r=f(α)特性。
分析正余弦旋转变压器作一次侧补偿线性旋转变压
器运行情况。