旋线式旋转变压器简介

2.3 旋转变常见问题分析
2）没有信号
励磁电源是否接好； 次级绕组的接线是否牢靠； 有否断线。
3）接好线之后转向不对 －接线不正确。解决方法正弦或余弦引出线调换。
2.3 旋转变常见问题分析
4）次级输出电压幅值不对 － 励磁电压幅值或者频率不对。 5）信号不稳
定子或转子没有固定好；
绕线式旋转变压器简介
www.windouble.com.cn
内容
1. 旋转变压器介绍

原理 定义 分类 电气参数 使用原则 安装注意事项 常见问题
2.旋转变压器的使用方法

3. 位置传感器介绍


常用传感器介绍 光电编码器介绍
塑料机械上的应用 纺织机械上的应用 油田机械上的应用 风电行业上的应用 数控机床上的应用 电梯上的应用 航空航天上的应用 1
1.4 旋转变压器电气参数
8）零位电压，2个分量：①基准相位相交的分量、 ②高次谐波分量。 电气零位——输出电压基波同相分量为零的点， 此时所具有的电压称为零位电压。零位电压中只 有基波正交分量和高次谐波分量。每一电气周期， 四个电气零位，每相各两个：0°、90°、180°、 270°。当极对数大于1时，电气零位数是极对数 的倍数。 9）基准电气零位 从电气零位中选择0°这点作为 电气基准零位。
4.绕线式旋转变压器的行业应用

5. 旋转变压器的市场简介
1. 旋转变压器介绍
原理 定义 分类 电气参数
1.1 旋转变压器原理
1.1 旋转变压器原理
•二次侧绕组转过一定角度，则磁通Ф不能全部匝链二次侧绕 组，此时二次侧绕组感应的电动势幅值会随着转过的角度而 改变。
1.2 旋转变压器定义
Primary Side Secondary Side
R 1(ORG)
θ
S 1(RED)
R 3(WHT) S 2(YEL)
S 3(BLK) S 4(BLU)
1.2 旋转变压器定义
•旋转变压器（resolver/transformer）是一种电磁式传感器， 又称同步分解器。由定子和转子组成。其中定子绕组作为变 压器的原边，接受励磁电压，转子绕组作为变压器的副边， 原、副绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角有关，因此， 转子绕组的输出电压也与转子的转角有关，所以旋变可以用 来测量旋转物体的转轴角位移和角速度。 •从原理上看，旋转变压器相当于一台可以转动的变压器； 从结构上看，旋转变压器相当于一台两相的绕线转子异步电 动机 •旋转变压器属于电机种类中的控制电机
4. 绕线式旋转变压器的行业应用
塑料机械上的应用 纺织机械上的应用 油田机械上的应用 风电行业上的应用 数控机床上的应用
电梯行业上的应用
航空航天上的应用
4.1 塑料机械上的行业应用
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 要是作为速度反馈元件，在塑料挤出机械上面主要是作为位置反馈元件，因为塑料机械设 备上面环境非常恶劣，光编无法使用，但正好符合旋转变压器适应恶劣环境的特性。目前 注塑机上面整个行业基本都在使用旋变，例如宁波海天集团、联塑等相关企业都在大面积 使用旋变。
•按是否有电刷可分为有刷式和无刷式、按通道数可分为单 通道和双通道式、按极数可分为单对极和多对极式、按转子 是否有绕组可分为绕线式和磁阻式。
9
1.4 旋转变压器电气参数
1）额定励磁电压和励磁频率 一般10V以下。频率——400Hz、以及 （5～10）kHz之间。U=knbsf 2）空载电流和空载消耗功率 3）变压比和最大输出电压 当输出绕组处于感生最大输 出电压的位置时， 输出电压和原边励磁电压之比。对于旋变发送机，当θF＝0°或θF＝ 90°时，对于旋变变压器，一相绕组通以额定电压，输出电压值和励 磁电压值之比。
3.2 光电编码器介绍
零位 外圈 内圈 光电 转换 零位脉冲 A相脉冲 B相脉冲
3.2 光电编码器介绍
编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻 璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性 好，精度高；金属码盘直接以通和不通刻线，不 易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制 ，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级；塑料 码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性 、寿命均要差一些。 分辨率:编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻 线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线 ，一般在每转分度5~10000线。
3.1 常用传感器介绍
表1.1 速度位置传感器（Rotary Position Sensor）技术 分类 优点 缺点
霍尔效应传感器
增量式 光学编码器
由于信号等级低、读出电子设 备必须靠近信号传导设备，需 小型封装、高精度、低功耗、 要考虑读出设备受超过其承受 能力的温度和辐射影响。 光敏传感器安装靠近编码器的 单价低，使用方便 光栅轮 . 不具备耐温性能和抗 辐射性能、远距离传输成本高。
1.4 旋转变压器电气参数
4）电气误差 输出电动势和转角之间应符合严格的正、 余弦关系。不符——产生误差，称为电气误差（机械 角度）。 多极以角秒（″）计； 单极在（5′～15′）之内； 磁阻式一般都做到两对极以上，电气误差较大，两对 极磁阻旋变60′（1°)以下。对于磁阻式，增加极对 数——提高精度，电气误差——数角秒（″）。
接线没有接触好。
3. 位置传感器介绍
常用传感器介绍 光电编码器介绍
3.1 常用传感器介绍
作为速度及位置传感元件，常用的有这样几种：光学编码器、磁性编码器 和旋转变压器。由于制作和精度的缘故，磁性编码器没有其他两种普及。光 学编码器的输出信号是脉冲，由于是天然的数字量，数据处理比较方便，因 而得到了很好的应用。早期的旋转变压器，由于信号处理电路比较复杂，价 格比较贵的原因，应用受到了限制。因为旋转变压器具有无可比拟的可靠性 ，以及具有足够高的精度，在许多场合有着不可代替的地位，特别是在军事 以及航天、航空、航海等方面。
4.2 纺织上的行业应用
旋转变压器在纺织机械上面，尤其以Biblioteka Baidu机为主，织布机、梳棉机上面也越来越大面积 开始使用，主要是由于旋转变压器相比光电编码器有极大的优势，诸如抗震动、耐油污、 寿命长等优点，特别适合纺织行业的S4工作制。目前浙江恒强、苏拉纺机、意达纺机、浙 江奔特等相关单位，都已经大面积使用旋转变压器。
5）平衡负载 旋变两相输出端负载不对称时，会产生误差。所以， 使用时注意两相负载平衡。另外，负载的阻抗值应该 尽可能的大，以免会对旋转变压器的工作产生影响。 6）接线正确 按照规定的标示接线，正弦相、余弦相以及励磁的正 方向都不能错。
2.3 旋转变常见问题分析
1）精度偏低 精度偏低的可能原因：
安装偏差过大，偏心或轴向磁中心不一致； 接线不牢靠； 励磁电压、频率不对或者电源波形不好； 负载阻抗不对称或过小； 屏蔽、接地不好。
11
1.4 旋转变压器电气参数
5）阻抗 和初、次级之间相互角度位置有关，测量时应 该取特定位置，将旋转变压器看成四端变压器网络。 当测量初级参数时，对初级绕组施加电压，当测量次 级参数时，对次级绕组施加电压。 4个阻抗：
12
开路输入阻抗
开路输出阻抗
短路输入阻抗 短路输出阻抗
1.4 旋转变压器电气参数
2.2 旋转变压器使用注意事项
4）屏蔽 旋转变压器本身的磁场比较弱，当外部有强磁场靠近 旋转变压器时（例如在电动机中），会影响旋转变压 器的磁场和在旋转变压器绕组端部的磁状态，进而产 生误差电势，产生误差。因此，应该尽量使得旋转变 压器远离强磁场，以及采取磁屏蔽措施。
2.2 旋转变压器使用注意事项
4.6 电梯上的应用
旋转变压器在电梯上面的应用，主要是用于电机门机以及曳引机上面，主要是作 为位置传感器使用。三菱电梯已把旋变使用于永磁同步门机，上海桑塔斯曳引机 也已经使用旋转变压器作为位置传感器另外我公司生产的旋转变压器比较容易实 现外转子结构，可以使曳引机的结构更加简单、可靠。
7
1.3 旋转变压器分类
静止的电气设备——变压器
直流发电机 直流电机 直流电动机 电机 旋转电机 同步电机 交流电机 异步电机 控制电机 旋转变压器 -------------同步发电机 同步电动机 异步发电机
8
异步电动机
1.3 旋转变压器分类
正余弦旋转变压器
旋转变压器 线性旋转变压器 比例式旋转变压器
6）相位移 次级输出电压相对于初级励磁电压在时间上 的相位差。相位差的大小有关因素——旋变类型、尺 寸、结构和励磁频率。 7）基准相位 基准相位是指旋转变压器从基准电气零位 开始，作正向旋转时出现的第一个基波最大电压的相 位。 相位的规定方法：①初级励磁电压的相位为基准； ②以次级电压最大输出时的相位为基准。
a)定转子同心
b)定子偏心
c)转子偏心
图8 定转子偏心情况示意
2.2 旋转变压器使用注意事项
2）施加额定电源电压
旋变所有参数都是在额定电压下测得的，施加电压 偏大或偏小，都会在一定程度上影响性能，也会影响 应用。 3）避免噪声信号的影响
旋变属于信号元件，应该避免噪音信号对它的影响； 在长线传输时，会对噪声信号敏感。因此，各对引出 线应用屏蔽线。
3.2 光电编码器介绍
3.2 光电编码器介绍
随着电子工业的发展，电子元器件集成化程度的提高，元器件的价 格大大下降；另外，信号处理技术的进步，旋转变压器的信号处理电路 变得简单、可靠，价格也大大下降。而且，又出现了软件解码的信号处 理，使得信号处理问题变得更加灵活、方便。这样，旋转变压器的应用 得到了更大的发展，其优点得到了更大的体现。和光学编码器相比，旋 转变压器有这样几点明显的优点：①无可比拟的可靠性，非常好的抗恶 劣环境条件的能力；②可以运行在更高的转速下。（在输出12 bit的信 号下，允许电动机的转速可达60,000rpm。而光学编码器，由于光电器 件的频响一般在200kHz以下，在12 bit时，速度只能达到3,000rpm）； ③方便的绝对值信号数据输出。
正余弦式
绝对式
分辨率高、通用接口
分辨率高、可绝对定位
可靠性较差
成本高，可靠性较差
旋转变压器
绕线式 磁阻式
可靠性高，高精度、可绝对定 使用麻烦 位 可靠性最高，结构简单紧凑 精度偏低，使用麻烦
3.2 光电编码器介绍
光电编码器是利用光电效应原理，将角度、 位置、转速等物理量转化为电气信号并加 以输出的一种传感器。 光电编码器在工业控制和自动化领域应用 非常广泛。适用于测量的物理量有：速度； 长度；角度；位置
4.3 油田机械上的应用
旋转变压器在油田机械上的应用主要有抽油机电机、磕头机及钻头电机上作位置反馈 元件，因为其环境较恶劣，有大孔径要求等，如江汉油田、胜利油田等。
4.4 风电行业上的应用
旋转变压器主要应用于风力发电的变浆电机中，一般以绕线式无刷旋变为主。
4.5 数控机床上的应用
旋转变压器在机床主轴中一般以绕线式无刷旋变为主，作为 主轴电机和转台定位电机的反馈元件。
1.4 旋转变压器电气参数
旋转变压器有两个国家标准和一个地方标准，分别是
GB10241-2007旋转变压器通用技术条件和GB104042007多级和双通道旋转变压器通用技术条件，还有一个
磁阻式旋转变压器地方标准由我公司提出。
2. 旋转变压器使用方法
使用原则 安装注意事项 常见问题分析
2.1 旋转变压器使用原则
(1) 旋转变压器应尽可能在接近空载的状态下工 作。因此，负载阻抗应远大于旋转变压器的输出阻抗。
两者的比值越大，输出电压的畸变就越小。
(2) 使用时首先要准确地调准零位，否则会增加 误差，降低精度。 (3) 励磁一方只用一相绕组时，另一相绕组应该 短路或接一个与励磁电源内阻相等的阻抗。
(4) 励磁一方两相绕组同时励磁时，即只能采用
二次侧补偿方式时，两相输出绕组的负载阻抗应尽可 能相等。
-17-
2.2 旋转变压器使用注意事项
旋转变压器属于精密电气元件，在应用 中，不论在机械安装，还是电气连接上， 都必须严格遵守一定的原则。
2.2 旋转变压器使用注意事项
1）机械安装的要求 ①定、转子之间的转动中心必须一致，保证气隙 磁场的变化规律严格按照理论值变化。尤其是分 装式旋变，②定转子之间轴向磁中心线重合。③ 装配时，不能过紧或过松。不能用榔头敲击，以 免损坏。