旋转变压器
旋转变压器的工作原理
旋转变压器的工作原理
旋转变压器是一种基于电磁感应原理工作的装置，其工作原理可以简述如下：
1. 旋转磁场产生：旋转变压器由一个固定的铁心和一个旋转的线圈组成。
当线圈通电时，会在铁心中产生一个旋转的磁场。
2. 磁场感应：当旋转的磁场穿过铁心时，会感应出另一个线圈中的电压。
这是因为磁场的变化会产生电场，电场的变化又会产生感应电势。
3. 转换与输出：通过改变旋转线圈的绕组和铁心的结构，可以实现输入输出电压的变换。
当输入电压施加在旋转线圈上时，输出线圈中就会有电压产生。
4. 控制与调节：通过调整旋转线圈的转速和输入电压的幅值，可以实现对输出电压的控制和调节。
这样就可以满足不同负载的需求。
总的来说，旋转变压器利用磁场的转动和电磁感应的原理，将输入电压转化为输出电压，并通过控制输入电压和转速来实现电压的控制与调节。
它在工业生产和能量传输中有着广泛的应用。
电机中旋转变压器的作用
电机中旋转变压器的作用在电机中，旋转变压器扮演着重要的角色，它能够实现电能的转换和传输。
旋转变压器通过改变电压大小来满足不同终端设备的需求。
本文将从旋转变压器的原理、工作过程以及应用领域等方面进行探讨，以便更好地理解电机中旋转变压器的作用。
一、旋转变压器的原理旋转变压器是由一个固定绕组和一个转子组成的，它们之间通过旋转的方式进行电能的传输。
固定绕组通常被称为定子，而转子则是旋转的部分。
定子和转子上分别绕有绕组，它们之间通过电刷和电刷环进行电能的传输。
在旋转变压器中，电能由定子输入，通过旋转转子后输出。
转子上的绕组与定子上的绕组相互连接，通过磁场的相互作用来实现能量的转换。
当电能通过定子绕组时，它会产生一个磁场，这个磁场会与转子绕组相互作用，从而使电能转移到转子上。
二、旋转变压器的工作过程旋转变压器的工作过程可以分为三个步骤：输入、传输和输出。
输入阶段：在输入阶段，电能从外部电源输入旋转变压器的定子绕组中。
通过电流的流动，定子绕组产生一个磁场。
传输阶段：在传输阶段，定子绕组产生的磁场与转子绕组相互作用。
这个相互作用会导致电能从定子绕组传输到转子绕组。
输出阶段：在输出阶段，电能从转子绕组输出到外部设备。
通过与外部设备的连接，电能可以被用于驱动机械运动或供给其他电器设备。
三、旋转变压器的应用领域旋转变压器广泛应用于各个领域，尤其是电机领域。
以下是一些旋转变压器的应用示例：1.电动机驱动：旋转变压器可以用于电动机的驱动，通过改变输入电压的大小，可以控制电动机的转速和输出功率。
2.交流输电：旋转变压器可以用于交流输电系统，通过改变输出电压的大小，可以实现不同地区之间的电能传输。
3.电力系统：旋转变压器可以用于电力系统中的变电站，通过改变输入电压的大小，可以满足不同用户的用电需求。
4.变频器：旋转变压器可以用于变频器中，通过改变输入电压的频率和幅值，可以实现电动机的调速和控制。
总结：旋转变压器在电机中起到了至关重要的作用，它可以实现电能的转换和传输。
旋转变压器简介
旋转变压器简介旋转变压器是一种通过旋转方式来变换电压或电流的设备。
它由两个或更多个线圈、磁心和传动系统组成。
其中一个线圈被称为主线圈，另一个线圈则被称为辅助线圈或电感传感器。
工作原理当旋转变压器旋转时，主线圈和辅助线圈之间的磁通量会引起感应电动势。
通过改变辅助线圈上连接的电阻或电容的数值，可以调整旋转变压器的电压或电流输出。
旋转变压器也可以用于测量和控制电流和电压。
在电力系统中，旋转变压器通常被用来调节并稳定电压，以确保电力网络的稳定运行。
应用领域旋转变压器被广泛用于以下领域：1. 飞机模拟器在飞机模拟器中，旋转变压器通常被用于控制飞机的移动和飞行状态，如舵面和发动机的控制。
2. 机器人技术在机器人技术中，旋转变压器被用于控制机器人的运动和姿态；同时，它还可以检测机器人的位置和速度。
3. 电力系统在电力系统中，旋转变压器通常被用于控制电力网络中的电压和电流，以及保护和监测电力设备。
4. 工业自动化在工业自动化中，旋转变压器通常被用于控制电动机和其他工业设备的运动和速度。
5. 医疗设备在医疗设备中，旋转变压器通常被用于控制医疗仪器的动作和位置。
优点和缺点与传统的固定变压器相比，旋转变压器有以下优点：•可以增加输出电压或电流；•可以根据需要调节电压或电流输出；•可以提高电力系统的效率和稳定性；•适用于各种场合，非常灵活。
缺点是：•价格较高；•机械部件容易损坏。
总结旋转变压器是一种用于变换电压或电流的设备，它可以广泛应用于飞机模拟器、机器人技术、电力系统、工业自动化和医疗设备等领域。
虽然它具有许多优点，但也存在一些缺点。
因此，在选择旋转变压器时，需要综合考虑其应用环境、预算和性能需求。
旋转变压器名词解释
旋转变压器名词解释
嘿，朋友！你知道旋转变压器不？这玩意儿啊，就像是机器世界里的神奇魔法师！旋转变压器，简单来说，就是一种能把机械转动转化为电信号的装置。
比如说吧，就好像你在骑自行车，车轮的转动就像是机械运动，而旋转变压器呢，就能把这个转动变成一种特殊的电信号，就像给这个转动施了魔法一样，神奇吧！
它主要由定子和转子组成，这定子和转子啊，就如同两个默契配合的好伙伴。
定子上绕有绕组，就像是给它穿上了一件特殊的“电线衣服”，而转子呢，就在定子中间欢快地转动。
当转子转动时，哇哦，奇妙的事情就发生了，电信号就产生啦！
旋转变压器在很多领域都大显身手呢！在工业自动化中，它就像一个默默无闻却又超级可靠的小助手，帮助机器精准地控制动作。
在机器人领域，它更是如同给机器人装上了一双敏锐的眼睛，让机器人能准确感知自己的位置和动作。
你想想看，要是没有旋转变压器，那些复杂的机器和智能设备还能这么厉害吗？肯定不能啊！它真的太重要啦！
旋转变压器虽然不太起眼，但它的作用可不容小觑啊！它就像是隐藏在机器背后的无名英雄，默默地为各种高科技设备贡献着自己的力
量。
所以啊，可别小看了这个小小的旋转变压器哦！它真的是超级厉害的存在！。
旋转变压器
旋转变压器旋转变压器（resolver/transformer）是一种电磁式传感器，又称同步分解器。
它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，是一种精密角度、位置、速度检测装置,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，通过电磁耦合得到感应电压。
旋转变压器的原边、副边绕组则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.旋转变压器在同步随动系统及数字随动系统中可用于传递转角或电信号；在解算装置中可作为函数的解算之用，故也称为解算器。
旋转变压器包含三个绕组，即一个转子绕组和两个定子绕组。
转子绕组随马达旋转，定子绕组位置固定且两个定子互为90度角(如图1所示)。
这样，绕组形成了一个具有角度依赖系数的变压器。
将施加在转子绕组上的正弦载波耦合至定子绕组，对定子绕组输出进行与转子绕组角度相关的幅度调制。
由于安装位置的原因，两个定子绕组的调制输出信号的相位差为90度。
通过解调两个信号可以获得马达的角度位置信息，首先要接收纯正弦波及余弦波，然后将其相除得到该角度的正切值，最终通过“反正切”函数求出角度值。
旋转变压器角度位置伺服控制系图1是一个比较典型的角度位置伺服控制系统。
XF称作旋变发送机，XB称作旋变变压器。
旋变发送机发送一个与机械转角有关的、作一定函数关系变化的电气信号；旋变变压器接受这个信号、并产生和输出一个与双方机械转角之差有关的电气信号。
伺服放大器接受选变压器的输出信号，作为伺服电动机的控制信号。
经放大，驱动伺服电动机旋转，并带动接受方旋转变压器转轴及其它相连的机构，直至达到和发送机方一致的角位置。
旋变发送机的初级，一般在转子上设有正交的两相绕组，其中一相作为励磁绕组，输入单相交流电压；另一相短接，以抵消交轴磁通，改善精度。
次级也是正交的两相绕组。
第四章 旋转变压器
jKu X m 2 cos 2
Zr Z l1 jKu2 X m 2 2 2 2 2 Z X Z Z jK X jK X sin jK X cos u m u m u m s m r l1 2 Zr Z l 2 jKu X m
2 0 jI f Ku X m sin I r1 Zr Zl1 jKu X m
i
正弦输出绕组电流、电压
I r1
Z s Z r Z l1 Z r Z l1 K u2 Z s jK u2 X m cos 2 jX m
K u U f sin
励磁回路电压方程
余弦绕组回路电压方程
K X cos I Z Z jK X 0 jI
2 f u m r2
r
l2
u
m
解得
I f Zs jX m
Ir1
jKu X m 2 sin 2
2 u
U f
Zr Z l1 jK X m Zr Z l 2 jKu2 X m sin jKuU f
第四章 旋转变压器 Resolver
本章内容：
§4-1 概述 §4-2 正余弦旋转变压器的工作原理 §4-3 线性旋转变压器 §4-4 旋转变压器的应用 §4-5 感应移相器
§4-1概述
旋转变压器是自动控制装置中的一类精密控 制微电机。从物理本质看，可以认为是一种可以 旋转的变压器，这种变压器的原、副边绕组分别 放置在定子和转子上。当旋转变压器的原边施加 交流电压励磁时，其副边输出电压将与转子的转 角保持某种严格的函数关系，从而实现角度的检 测、解算或传输等功能。
旋转变压器
封闭式 适用于恶劣环境 小机座号采用一刀通结构 12 20小机座号机壳采用不锈钢 36 45 55 大机座号采用硬铝 28号两者都用 无接触式：有限转角 无限转角
Z3 θ Eq12 BZq Z2
Bq12 Z1 Bz B Zd
ER1
Z4
IR1
ZL
旋转变压器有载时，输出特 性的畸变，主要是由交轴磁 通引起的。为了消除畸变， 就必须设法消除交轴磁通的 影响。消除畸变的方法称为 补偿。
§4-2 正余弦旋转变压器的工作原理
三、二次侧补偿
利用余弦输出绕组中电流产生 的交轴磁势抵消正弦绕组中电 流产生的交轴磁势。
第4章 旋转变压器
§4-2 正余弦旋转变压器的工作原理
二、负载运行
I r1 KuU f sin
Z s ( Z r Z l 1 ) 2 2 ( Z r Z l 1 K u Z s ) jKu X m cos2 jX m
KuU f sin U r 1 I r1 Z l 1 2 Z r Z l 1 Z s Ku Z s jX m 2 (1 ) Ku cos2 Z l1 jX m Z l1 Z l1
用于解算装置中的旋变
正余弦旋转变压器 线性旋转变压器
在一定工作转角范围内，输出电压与转角成线性关系 正余弦旋转变压器绕组不同连接/单绕组线性旋转变压器
比例式旋转变压器
增加调整和锁紧转子位置的装置，其他与正余弦旋转变压器结构相同
特殊函数旋转变压器
用于随动系统中的旋变
旋转变压器的功能
旋转变压器的功能《旋转变压器的功能》旋转变压器，这听起来有点复杂的东西，其实有着挺有趣的功能呢。
旋转变压器就像是一个超级精确的旋转角度测量小能手。
想象一下，在一个大的机械装置里，有很多部件在不停地转动，就像游乐场里的旋转木马一样。
如果想要知道每个部件到底转了多少角度，旋转变压器就能派上大用场了。
比如说在机器人的关节处，机器人的手臂要做出各种各样精确的动作，像拿东西、做手势之类的，旋转变压器就能准确地告诉我们关节转动的角度，就好像是关节的小秘书，随时汇报着关节转动的情况。
它在电机控制系统里也是个重要角色。
电机转得快还是慢，转了多少圈，转动的方向是怎样的，旋转变压器都能清楚地感知到。
这就好比电机是一辆车，旋转变压器就是车上的里程表和指南针。
里程表能知道车跑了多远，这就类似旋转变压器能知道电机转了多少，而指南针能知道方向，这就如同旋转变压器能感知电机的转动方向。
有了旋转变压器，电机就能更好地被控制，就像车有了准确的仪表能更好地行驶在路上一样。
在航空航天领域，旋转变压器更是有着不可替代的作用。
飞机的机翼、起落架等部件的运动角度都需要精确控制和测量。
旋转变压器就像一个忠诚的卫士，默默地守护着飞机部件的每一个转动细节。
比如说飞机起飞和降落的时候，起落架的伸缩角度必须精确无误，旋转变压器就像一双敏锐的眼睛，精确地盯着起落架的角度变化，确保飞行安全。
这就好像是在走钢丝的时候，旁边有个人拿着尺子在精确地测量着你每一步的偏差，只要有一点点不对，就能及时调整。
在工业自动化生产线上，旋转变压器也有着独特的贡献。
那些自动化的机械臂在流水线上抓取、放置零件，动作必须非常精准。
旋转变压器就像是机械臂的智能大脑的一部分，告诉机械臂它现在的角度是多少，应该再转动多少角度才能准确地抓到零件。
如果没有旋转变压器，机械臂就像没头的苍蝇一样，乱抓一气，生产出来的产品可能就都是次品了。
在船舶航海设备里，旋转变压器也发挥着自己的力量。
船舵的转动角度对船的航行方向至关重要。
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旋转变压器和普通变压器在工作原理 上是完全一样的。它们都利用一次侧线圈 和二次侧线圈之间的互感进行工作的，所 不同的是在普通变压器中总是使一、二次 侧线圈的互感为最大且保持不变。与此相 反，在旋转变压器中正是利用转子相对定 子的转角的不同以改变一、二次侧线圈之 间的互感来达到输出电动势和转角成正余 弦函数关系，从而得到We 绕组的输出电 动势为
图4.7 正余弦旋转变压器的结构图
旋转变压器定子绕组和转子
绕组都安装两套在空间互差 90°电角度，结构上完全相同 的对称分布绕组。定子绕组有
两个，一般是相同的，即导线
截面和接线方式以及绕组匝数 都相同。分别叫定子励磁绕组( 其引线端为D1-D2)和定子交轴 绕组 又叫(补偿绕组其引线端为 D3-D4)。 如 图带有圆圈的表示 转子，转子上两套绕组与定子 一样匝数相等分别用Z1 - Z2 和 Z3 - Z4叫正弦输出绕组和余弦 输出绕组，有的时候也可在转
绕组和二次绕组，如图4.18，表示了余弦输出绕组Z3-Z4带负载的情
况，在输出绕组中应出电动势Ec 。电动势产生电流.电流Ic 产生沿绕
组轴线方向的磁通势Fc.它是一个脉振磁场。设该磁场的磁通密度沿
定子内圆作正弦升布，为分析方便，把它看作对应转子电流达到最大
时的磁通密度空间向量， Fc 可以分解为直轴方向(和激磁绕组轴线方
，如图4.15 (a) 所示绕组 (Z3 - Z4) 所匝链的磁
通的幅值为
Cmcos
根据变压器原理可得转子绕组的电动势为
E C 4 .4 4 f m W C c o s
E C 4 . 4 4 W C f C 4 . 4 4 W C f m c o s
磁通势沿气隙按余弦分布保证了穿过转子绕组 Wc 的磁通矶和转子转角α 成余弦的函数关系， 从而保证了Wc 绕组中感应电动势和转予的转角α 成余弦函数关系。
图4.15 正余弦旋转变压器空载的工作原理
与自整角机中所发生的情况一样，脉振磁场BD将在转子的输出绕组Z1- Z2 和Z3–Z4中感应变压器电势，这些电势在时间上是同相位的，其有效值和该 绕组的位置有关。
若转子绕组，我们为了分析问题的方便，用匝数为Wr 的等效集中绕组 来代替和同样励磁绕组Wf为等效集中绕组。当Wc绕组在直轴位置，即Wc 绕组轴线与励磁绕组 的轴线相重合即时，如同一台普通的双绕组变压器一样
E c E rc o s K e E fc o s K e U fc o s （4-10）
2、负载运行时的情况
在实际使用中，旋转变压器要接上一定的负载。实验表明，如图 4.16所示的旋转变压器，一旦其正弦输出绕组Z1– Z2，带上负载以后， 其输出电压不再是转角的正弦函数，正弦输出绕组接上负载实验结果 证明，带负载以后的旋转变压器，其输出电压不再是转角的正弦或余 弦函数，而是有一定的偏差，这种现象称为输出特性发生畸变，如图 4.17 所示，
1一转子
绕组I
2一定子
绕组I
图 4.11 正余弦旋转变压器原理示意图
图4.12 旋转变压器磁通分布情况
定子的励磁绕组接上交流电压，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。
两极正余弦旋转变压器其输出电压与转角成正、余弦关系，它的 电气工作原理图如图4.13所示，旋转变压器不带负载时。Z1 - Z2、 Z3 - Z4开路，负载时Z1 - Z2 和Z3 - Z4均可带负载阻抗形成闭合回 路。空载时除D1-D2 绕组中流有励磁电流If 外其余绕组中均无电流 ，如图4.13(a) 、(b) 所示，该图为了说明工作原理分别画出余弦输出 绕组Z3 - Z4的绕组轴线与励磁绕组轴线夹角为∝角如图4.13 (a) 所 示，正弦输出绕组Z1 - Z2 的绕组轴线与励磁绕组轴线的夹角为，如 图4.13 (b)
向一致)的直轴磁通势FCd（直轴分量）和横轴方向（和轴线正交）的
横轴磁通势Fcq （交轴分量）其表达式为
F C d F c c o s I c W c c o s
（4-12）
F c q F c s i n I r W c s i n
（4-13）
图4.18 余弦输出绕组Z3-Z4带负载
带负载后旋转变压器的工作情况可以用具有两部分绕组的 普通变压器来表示，它的等值电路如图4.19 所示，转子电 流相当于分别流过两个转子绕组，其中-个为等效的直轴 绕组具有匝，另一个为等效的横轴绕组具有匝，直轴等效 绕组轴线与激磁绕组轴线重合，彼此完全重合，如同普通 变压器中一、二次线圈的关系-样，横轴等效绕组与激磁 绕组完全不重合，因此，由 产生的磁通对定子激磁绕组 DI-DZ 来说完全是漏磁通，但对定子上另一个绕组D3D4 却完全重合。
4.2 正余弦旋转变压器
旋转变压器是由定子 、转子两大部分组成的。 每一大部分又有自己的电磁部分和机械部分, 总体说
它和两相绕线式异步电机的结构更为相似。
4.2.1 正余弦旋转变压器的结构
旋转变压器大多设计成两极隐极式的定、转子 的结构和定转子对称两套绕组。电磁部分仍然由可 导电的绕组和能导磁的铁心组成，旋转变压器的定、 转子铁心是采用导磁性能良好的硅钢片薄板冲成的 槽状心片叠装而成。为提高精度，通常采用铁镍软 磁合金或高硅电工钢等高磁导率材料，并采用频率 为400Hz的励磁电源。在定子铁心的内周和转子铁 心外圆周上都冲有一定数量的规格均匀的槽，里面 分别放置两套空间轴线互相垂直的绕组，以便在运 行时可以得到原边或副边补偿。
q34qcos
（4-15）
若 B Z 表示绕组磁密代入上式，则 q34BZcos2
（4-16）
最大值为 其有效值
q
3
4
的磁通在Z3 -Z4 统组中所产生的感应电势也是个变压器电势，
q 3 4 4 .4 4 fW c q 3 4 zc o s 2
（4-17）
可见旋转变压器正弦输出绕组Z3 - Z4 接上负载以后，除了仍存在E cK eUfcos 的电势以外，还附加了正比于BZ cos2 的电势E q 34 。显然后者的出现破坏了输
，可得到定子和转子感应电动势为
E f 4 .4 4 fW fK w f m U f
E r 4 . 4 4 f W r K w r m K e E f K e U f
K e W W r fK K w w r f
W r E r W f E f
若转子绕组轴线偏离励磁绕组轴线位置，即
转子绕组Wc 与激磁绕组Wf 轴线的夹角为角时
但旋转变压器又区别于普通变压器，其区别
在于转、定子间有气隙，转子可以转动，旋转变 压器的二次侧线圈(输出线圈)可随转子的转动而 改变其与定子线圈的相对位置。
一、二次侧线圈间的互感发生变化，由图4.11知，定子励磁绕组D1-D2的轴线 在α=0 处，转子绕组Z3 - Z4的轴线与励磁绕组轴线夹角为α 角。
第四章 旋转变压器
本章教学目标与要求
• ·了解旋转变压器的发展历史 • ·掌握旋转变压器的基本构成及分类 • ·掌握正余弦的旋转变压器的工作原理及
补偿方法 • ·掌握线性旋转变压器的工作原理 • ·掌握旋转变压器的使用方式 • ·了解旋转变压器的应用
本章知识架构
旋转变压器 正余弦的旋转变压器
典型结构特点 分类及用途
出电压随转角作正弦函数变化的关系，造成输出特性的畸变。由式 (4-17)
还可以看出，在一定的转角下E q 34 正比于B Z ，而B Z 又正比于绕组 Z3 - Z4 中的I R 2 电流所以负载电流愈大， 也愈大，输出特性偏离正弦函数关系就愈远。
4.2.3 正余弦旋转变压器补偿方法
图4.3 旋转变压器数字类转换模块
4.1 旋转变压器的类型和用途
按着输出电压和转子转角间的函数关 系，旋转变压器主要可以分：正、余弦旋 转变压器(代号为XZ)和线性旋转变压器(代 号为XX)、比例式旋转变压器(代号为XL)， 矢量旋转变压器（代号为XS）及特殊函数 旋转变压器等。
按旋转变压器在系统中用途可 分为解算用旋转和数据传输用旋转 变压器。根据数据传输用旋转变压 器在系统中的具体用途，又可分为 旋变发送机(代号为XF)，旋变差动 发送机(代号为XC)，旋变变压器( 又名旋变接收器)(代号为XB)。
若按电机极对数的多少来分, 可将旋转变压器分为单极对和多极 对两种。 采用多极对是为了提高系 统的精度。
若按有无电刷与滑环间的滑动 接触来分类, 旋转变压器可分为接 触式和无接触式两大类。其中旋转 变压器无接触式，无电刷和滑环的 滑动接触 运行可靠，抗振动，适应 恶劣环境。
图4.4 旋转变压器接触式 图4.5 旋转变压器无接触式
图4.9 旋转变压器定转子组件图
旋转变压器分为有刷式和无刷式
有刷式旋转变压器
无刷式旋转变压器
4.2.2正余弦旋转变压器的工作原理
旋转变压器是一个能够转动的变压器，它的 定子绕组相当于普通变压器的一次侧线圈(励磁线 圈)。而转子绕组就相当于普通变压器的二次侧线 圈。根据测得的输出电压，就可以知道转子转角 的大小。对励磁电压的相位移等于转子的转动角 度，检测出相位，即可测出角位移。
图4.19 负载时旋转变压器等值电路
引起输出电压畸变的主要原因是副边电流所产生的交轴磁场分量，产生的磁
通完全是漏磁通，由这个漏磁通产生的漏抗压降使输出绕组的输出电压与空 载电动势之间出现较大的畸变。显然，对应的交轴磁通必定和其成正比，即
q Fcq
（4-14）
φq和输出绕组Z3 – Z4的夹角为α，若设匝链输出绕组 Z3 – Z4的磁通 q 3 4 为
图4.16 正弦输出绕组接上负载
图4.17 正弦绕组输出电压与转角的关系曲线 l一空载时， 2一负载时
曲线1 和2 分别表示旋转变压器在空载和负载时的输出特性，旋转变
压器的负载越大(1s 越大)。输出特性的畸变也越严重。这种畸变是必
须加以消除的，为此应分析畸变的原因，寻找消除畸变的措施。