微特电机第四章旋转变压器
微特电机
➢ 2.4 交流伺服电机(AC Servo Motor)
➢ 结构特点和工作原理
交流伺服电机通常都是两相异步电机，在定子上有两个 空间相距90度的绕组，即控制绕组和励磁绕组。
f1
c1
c2
f2
工作原理：
▪ 与普通两相异步电机的相似之处：在二相对称绕组中通入 两对称电流，就会在气隙中产生圆形旋转磁场，转子导体 切割磁场所感应的电流与气隙磁磁场相互作用就产生电磁 转矩。当改变其中一相电流的大小或相位时，气隙磁场就 发生变化，电磁转矩随之变化，电机转速必然跟着改变， 从而实现对转速的控制。
➢ 输出电压的极性或相位能反映被测对象的转向；
➢ 温度变化对输出特性的影响小；
➢ 灵敏度高，即输出电压对转速的变化反应灵敏， 输出特性斜率要大；
➢ 转动惯量和摩擦转矩小，以保证反应迅速。
主要类型：
测速发电机
直流 交流
电磁式 永磁式
异步 同步
产生误差的原因和改进方法
电枢反应 对策： ➢ 选用较大气隙和较小线负荷； ➢ 转速不超过最大线性工作速度，负载电阻不小于
➢4.6 步进电动机控制与应用
一、步进电动机的控制
开环控制
闭环控制
第五章 自整角机
主要类型： 1. 按在系统中的作用分：
2. 按输出量不同分类：
发送机 接收机 力矩式 控制式
3. 按相数分：
单相
三相
第五章 自整角机
结构特点
a)转子凸极式
b)定子凸极式
c) 隐极式
第六章 旋转变压器
旋转变压器（Rotational transformer 或Resolver)，是一种 将转子转角变换成与之呈某一函数关系电信号的元件，是自 动控制系统中的精密控制微电机。 主要用途： ➢解算元件：坐标变换、三角运算 ➢传感元件：远距离测量、传输或再现一个角度，移相
第4章 控制电机资料
式（2.1）表明， 步距角和转子齿数、电机相数及拍数有 关。 同一相数的步进电动机， 若转子齿数不同，则步距角大 小不同。 采用的分配方式不同，步距角也有两个不同的值。 增加相数或齿数可以减小步距角， 但相数的增加受到电机外 形尺寸及驱动电源的限制， 只能适当增加； 而转子齿数在一 定条件下可以增加。目前国内外常用的小步距角的反应式步进 电动机就是通过增加转子齿数来实现的，其步距角可以做得很 小， 以满足生产实践中实现微量进给的需要。
图2.1 步进电动机的工作特点 (a)转角（线位移）与脉冲个数的关系； (b) 转速（线速度）与脉冲频率的关系
步进电动机既可以在某一固定频率脉冲源作用下作为驱动 电动机恒速运行，也可以在某一受控脉冲源作用下作为伺服电 动机运行。当它作为自控系统中的执行元件时，系统对它的基 本要求是：
（1） 步进电动机在脉冲信号作用下要能快速起动、停转、 正反转及在很宽的范围内调速。
执行元件主要包括直流伺服电动机、交流伺服电动机、 步进电动机和无刷直流电动机等。这些电动机的任务是将电信 号转换成轴上的角位移或角速度以及直线位移和线速度， 并 带动控制对象运动。
（1) 交流和直流伺服电动机。
伺服电动机是一种受输入电信号控制并作快速响应的电 动机，其转速与转向取决于控制电压的大小与极性（相位）， 转速随转矩的增加而近似均匀降低。实际使用时，伺服电动 机通常经齿轮减速后带动负载， 在系统中作为执行元件。
综上所述，反应式步进电动机可以有不同的相数，如三相、 四相、五相等，也可以有不同的运行拍数，但其基本工作原理 是相同的。
由步进电动机工作原理的讨论可知，步进电动机每来一
个脉冲，转子转过的角度称为步距角，用θb表示，步距角的大 小与转子齿数和拍数的关系为
第04章 检测装置
第4章检测装置4.1 旋转变压器4.2 感应同步器4.3 光栅4.4 磁栅4.5 编码器习题数控机床的位置检测●位置检测装置是数控系统的重要组成部分。
在闭环、半闭环系统中，它的主要作用是检测位移量，输出位置测量反馈信号并与CNC装置发出的指令信号相比较，根据差值控制伺服驱动装置运转，使工作台按规定的轨迹和坐标移动。
●位置检测装置的组成：检测元件+ 信号处理装置检测元件：实时测量机械部件的位移或速度等信号处理装置：将检测到的信号转化为电信号，输入到数控系统，以便数控系统根据检测到的信息采取相应的控制策略，使机床移动部件按规定的速度和位移量运动。
数控机床对位置检测装置的一般要求大量事实证明，对于设计完善的高精度数控机床，它的加工精度和定位精度将主要取决于检测装置，因此，精密检测装置是高精度数控机床的重要保证。
●工作可靠，抗干扰性强；●能满足精度和速度的要求；●使用维护方便，适合机床的工作环境；●成本低。
位置检测元件分类4.1 旋转变压器4.1.1 旋转变压器的基本结构旋转变压器是一种常见的转角检测元件，它是将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号的一种间接测量装置。
结构上与两相异步电动机相似，由定子和转子两个部分组成。
其定子、转子铁芯通常采用高磁导率的铁镍硅钢片冲叠而成，在定子铁芯和转子铁芯上分别冲有均匀分布的槽，里边分别安装有两个在空间上互相垂直的绕组（构成磁极），通常设计为2或4极。
根据转子绕组引出方式的不同，旋转变压器分为有刷式和无刷式两种。
◆有刷式旋转变压器：转子绕组接至滑环，由电刷引出输出电压，结构简单、体积小，但是可靠性差（机械接触），寿命也短。
◆无刷式旋转变压器：没有滑环和电刷，因而可靠性高、寿命长，但是体积、成本、质量也有所增加。
数控机床上使用较多的是无刷式旋转变压器。
有刷式旋转变压器无刷式旋转变压器4.1.2 旋转变压器的工作原理旋转变压器的工作原理与普通变压器基本相似，其中定子绕组作为变压器的一次侧，接受励磁电压。
旋转变压器 ppt课件
6.3 正余弦旋转变压器的工作原理
一、旋转变压器空载时
输出绕组Z1 Z2和Z3 Z4以及定子交轴绕组D3D4开路， 激磁绕组施加交流激磁电压Uf1 。
BD D1
Uf1 D3
D4
D2
此时气隙中将产生一个脉振磁 场BD ，该磁场的轴线与定子激磁 绕组D1D2的轴线重合。
Z1 θ Z3
Z4 设定子绕组D1D2轴线和余弦输出 绕组Z1 Z2轴线的夹角为θ
二、旋转变压器带载时
D1 BD D3 Uf1
实验表明，图中正弦输出绕 D4 组Z3Z4带上负载以后，其输出
电压不再是转角的正弦函数。
Z1
D2
θ
Z4
Z3
ZL
Z2
空载
Um Um
负载
0
90o
空载 Um Um
左图表示了旋转变压
器空载和负载时输出特性
的对比。
Why?
负载
负载电流越大，
0
90o 二者的差别也越大。
Eq34 BZ cos2θ
在一定的转角下， Eq34 正比于 BZ ，而BZ正比于 IR2 ，所以负载电流越大， Eq34也越大，输出特 性偏离正弦函数关系就越远。
Z1 θ Eq34 Z4
BZq
Bq34 Z3
ER2 Bz BZd
IR2
Z2
因此，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 ZL 磁通的影响。消除畸变的方 法称为补偿。
360o
• 单极旋变B点(θ0)—U2(1)=Um(1)sinθ不能 驱动伺服电动机
• 多极旋变A点(θ0)—U2(p)=Um(p)sin(pθ) 能够驱动伺服电动机
微特电机及系统教学大纲
《微特电机及系统》教学大纲
一、课程基本信息
课程名称：微特电机及系统
课程类别：专业方向任选
学分/学时：2/32
适用对象：电气工程及其自动化
开课单位/教研室：电气教研室
二、课程设置目的与教学目标
1、电机是电气控制的主要执行机构，因此电气工程及其自动化专业在开设了电机学之后开设本课程。
通过本课程学习电气控制中常用的微型、特种电机的结构、原理及应用，以及对应的驱动电源和控制系统。
2、教学目标：通过本门课程的教学，要求学生掌握常用的微型、特种电机的结构、原理及应用，并了解电机对应的驱动电源和控制系统的工作原理。
四、教学基本要求
本课程的先修课程为《电机学》；本课程的理论讲授以学生已经掌握了电机学的基本知识为前提，若学生相关知识不扎实可适当穿插电机学中的一些重要的理论知识。
考核方法：闭卷考试
成绩评定：百分制，平时成绩+作业（20%）考试成绩（80%）。
五、选用教材及主要参考资料
1、选用教材：
[1]程明．微特电机及系统．北京．中国电力出版社．2008.3
六、大纲说明
（需要特殊表述的大纲中的未尽事宜，没有则可省略）
执笔：翁志刚审核：制（修）订时间：。
微特电机 绪论(课堂PPT)
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微特电机的主要特点：
▪ 与普通电机的要求不同：普通电机的主要任务是 转换能量，微特电机在自动控制系统中只起一个 元件的作用，主要任务是完成信号的传递与转换；
测量
元件
放大 元件
伺服 元件
控制 2
装置
(自整角机)
位置反馈
校正元件
(测速发电机)
测量元件（自整角机，旋转变压器）：将转角、转角差、转速 等机械信号转换为电信号
伺服元件：将电信号转换为轴上的角位移、角速度或直线位移
和线速度，并带动控制对象运动
6
1.3 对微电机的基本要求
▪ 驱动微电机：与一般动力电机的要求类似，高 效、高功率因数等；
但是现在微特电机的体积和输出功率都已突破了 这个范围。有的特种电机的功率做到了10 kW左右。 它们广泛应用于军事装备、电子产品、工业自动控 制系统、家用电器、办公自动化、通讯和交通、电 动工具、仪器仪表、电动玩具等方面。
2
2.应用
• 航空航天：卫星天线，太阳能电池，飞机的方向舵 等
• 国防：火炮自动瞄准、飞机军舰自动导航、导弹遥 测遥控、雷达自动定位等；
目录
1. 绪论 2. 伺服电动机与伺服系统 3. 测速发电机 4. 步进电动机 5. 自整角机 6. 旋转变压器 7. 永磁无刷直流电动机 8. 单相交流串励电动机 9. 双凸极电机驱动系统 10. 直线电动机 11. 超声波电动机
1
1. 绪 论
➢1.1 微特电机的用途
1.概念：微特电机通常指的是性能、用途或原理 等与常规电机不同 ,且体积和输出功率较小的微型电 机和特种精密电机 。一般其外径不大于 130mm，输 出功率从数百毫瓦到数百瓦。
旋转变压器介绍PPT学习教案
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2
B
A
右侧（A）： 旋转变压器的定、Fra bibliotek子，信号 变换。
左侧（B）： 环形变压器。
定、转子绕组同 心放置。 图1 环变式旋转 变压器结构示意
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图2 10对极的磁阻式 旋转变压器
①励磁绕组和输出绕组 放在同一套定子槽内。
②励磁绕组和输出绕组 的形式不一样，励磁单 相、输出两相。
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U S1S3 (t) U 2m sin(t ) cos U S 2S 4 (t) U 2m sin(t )sin
图7中虚线是励磁正接时的波形相位，实线是 励磁反接时相位波形。和图5比较，发现：
若符合公式（2），零位应沿同一方向向前移 动180°；
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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。
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⒌⒉ 旋转变压器使用中问题分析 1）精度偏低 精度偏低的可能原因：
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③正弦相反接（S2、S4端点对调）
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按照图9波形，两种情况： 1）若余弦相仍为余弦相，电机转向改变。因
为：正弦相在前面了，只有反转才能余弦 相在前面。零位不变；
2）若想仍然正转，必须正弦相接到余弦相上、 而且反接，余弦相正向接到正弦相上。此 时零位在另一个方向上与原来相差90°。
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。
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微特电机第四章旋转变压器
第一节引言
旋转变压器是一种通过转动来改变电压的装置。
它由一个主要线圈和
一个次要线圈组成，两个线圈都绕在同一个铁心上。
旋转变压器通过改变
主要线圈和次要线圈之间的耦合来改变输出电压。
本节将介绍旋转变压器
的工作原理、结构特点以及应用领域。
第二节工作原理
旋转变压器的工作原理基于电磁感应。
当通过主要线圈通电时，它会
产生一个磁场，由于主要线圈绕在一个铁心上，这个磁场会传导到铁心中。
同时，由于铁心、主要线圈和次要线圈之间的耦合，磁场也会传导到次要
线圈中。
当次要线圈中有负载时，通过电磁感应，磁场会产生感应电动势，进而在次要线圈中产生电流。
该电流的大小取决于主要线圈中的电流和主
要线圈与次要线圈之间的耦合系数。
因此，通过改变主要线圈的电流和耦
合系数，就可以改变输出电压。
第三节结构特点
1.铁心：旋转变压器采用铁心的设计，主要是为了提高磁场的传导效率。
铁心的材料通常是磁导率较高的材料，如硅钢片。
2.主要线圈：主要线圈是通电的线圈，它产生一个磁场，通过铁心传
导到次要线圈中。
3.次要线圈：次要线圈是负载所接的线圈，当主要线圈中有电流时，
通过电磁感应，次要线圈中就会产生电流。
4.旋转机构：旋转变压器具有一个旋转机构，可以通过旋转机构来改
变主要线圈和次要线圈之间的耦合系数。
第四节应用领域
旋转变压器可以应用在许多领域。
以下是一些常见的应用领域：
1.变压器调节器：旋转变压器可以用作变压器调节器，通过改变电压
来控制设备的性能。
2.电动机：旋转变压器可以用作电动机，通过改变电压来控制电动机
的转速。
3.变频器：旋转变压器可以用作变频器，通过改变电压来改变交流电
的频率。
4.电源：旋转变压器可以用作电源，通过改变电压来提供给不同电气
设备所需的电力。
总结
旋转变压器是一种通过转动来改变电压的装置。
它通过电磁感应原理，通过主要线圈和次要线圈之间的耦合来改变输出电压。
旋转变压器具有铁心、主要线圈、次要线圈和旋转机构等结构特点，可以应用在变压器调节器、电动机、变频器和电源等领域。
通过改变电压，旋转变压器能够实现
对设备性能的调节和控制。