正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器

　　根據(jù)GB/T 10405-2001的規(guī)定，旋轉(zhuǎn)變壓器的型號(hào)由機(jī)座號(hào)、產(chǎn)品名稱(chēng)代號(hào)、參數(shù)代號(hào)和派生代號(hào)4部分組成。

01正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器具體型號(hào)組成

　　正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)品名稱(chēng)代號(hào)為XZ，具體型號(hào)組成如下：

圖1：正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器具體型號(hào)組成示意圖

02正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器性能參數(shù)代號(hào)

　　正余弦變壓器的性能參數(shù)代號(hào)由開(kāi)路輸入阻抗和變壓比兩部分組成，開(kāi)路輸入阻抗（標(biāo)稱(chēng)值），用歐姆數(shù)的百分之一表示；若歐姆數(shù)的百分之一不為整數(shù)，則取近似的整數(shù)，值小于10時(shí)，前面冠以0。變壓比，其值代號(hào)見(jiàn)下表。

　　旋轉(zhuǎn)變壓器是一種測(cè)量用途的電機(jī)，常被當(dāng)做角度或速度傳感器使用。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器其一、二次側(cè)繞組分別放在定、轉(zhuǎn)子上，一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組之間的電磁耦合程度與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角密切相關(guān)。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器正是利用它們之間的不同相對(duì)位置來(lái)改變它們之間的互感，以便在二次（轉(zhuǎn)子）繞組中獲得與旋轉(zhuǎn)θ成正、余弦函數(shù)關(guān)系的端電壓。

圖2：正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器電氣原理圖

　　如上圖2所示，S1-S3作為勵(lì)磁繞組，S2-S4作為定子交軸繞組，兩者空間互相垂直且匝數(shù)、型式完全相同。R1-R3和R2-R4分別為轉(zhuǎn)子上的正弦輸出繞組和余弦輸出繞組，它們的結(jié)構(gòu)也完全相同。
　　對(duì)于定子勵(lì)磁，不帶補(bǔ)償繞組的正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器在任意電氣角度下輸出電壓滿足下述方程式：

UR1R3=KUS1S3cosθ+KUS2S4sinθ
UR2R4=KUS2S4cosθ-KUS1S3sinθ

式中：
　　UR1R3為轉(zhuǎn)子繞組R1R3之間的電壓；
　　UR2R4為轉(zhuǎn)子繞組R2R4之間的電壓；
　　US1S3為定子繞組S1S3之間的電壓；
　　US2S4為定子繞組S2S4之間的電壓；
　　θ為旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子相對(duì)定子的電氣角；
　　K為旋轉(zhuǎn)變壓器變比。
當(dāng)原邊定子交軸繞組短路時(shí)，電壓方程式變?yōu)椋?/p>

UR1R3=KUS1S3cosθ
UR2R4=-KUS1S3sinθ

　　對(duì)正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的勵(lì)磁繞組、正弦繞組和余弦繞組的輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和分析，可以計(jì)算出旋轉(zhuǎn)變壓器的電氣角和旋轉(zhuǎn)速度，從而得到被測(cè)對(duì)象角度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。

01零位電壓

　　對(duì)于定子勵(lì)磁來(lái)講，當(dāng)圖2中S1S3與R2R4處于最小耦合時(shí)即旋變的基準(zhǔn)電氣零位。當(dāng)正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出繞組中感應(yīng)電壓最小時(shí)，轉(zhuǎn)子位置就是電氣零位，輸出電壓就是零位電壓。零位電壓也稱(chēng)剩余電壓（Null voltage）。

02函數(shù)誤差

　　正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器在任一轉(zhuǎn)子位置時(shí)函數(shù)誤差的表達(dá)式為：

旋轉(zhuǎn)變壓器函數(shù)誤差計(jì)算公式式中：
　　δs——函數(shù)誤差；
　　Uθ——在轉(zhuǎn)子角度為θ時(shí)輸出電壓基波同相（與最大輸出電壓同相）分量；
　　U——在轉(zhuǎn)子角度為90°時(shí)輸出電壓基波分量。

03相位移

　　相位移是指勵(lì)磁電壓與輸出電壓的基波分量之間的相位差。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器相位移通常超前，對(duì)于控制系統(tǒng)而言，相對(duì)固定的相位移是可以接受的，但是，較大的、并且不穩(wěn)定的相位移則是不允許的。
　　一般而言，隨著基座號(hào)的上升、勵(lì)磁頻率的上升，相位移隨之減小。隨著溫度的上升，繞組電阻變大，相位移也會(huì)變大。

04變壓比

　　正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的變壓比與靜止變壓器的變比含義相同，但是，正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器在不同轉(zhuǎn)角時(shí)，磁場(chǎng)耦合程度不同，輸出電壓不同。因此，正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的變壓比是指在規(guī)定勵(lì)磁條件下，最大空載輸出電壓的基波分量與勵(lì)磁電壓的基波分量之比。

05電氣誤差

　　電氣誤差是指轉(zhuǎn)子實(shí)際電氣角度與通過(guò)輸出測(cè)量計(jì)算獲得的電氣角度的偏差。一般不超過(guò)12′。

06交軸誤差

　　原邊繞組輪流勵(lì)磁（剩下繞組短路），轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，分別測(cè)得轉(zhuǎn)子理論角度為0°、90°、180°、270°時(shí)的電氣誤差，按要求取這些電氣誤差的代數(shù)差，絕對(duì)值最大的差值為交軸誤差。

07開(kāi)路輸入阻抗

　　旋轉(zhuǎn)變壓器的技術(shù)指標(biāo)中，在銘牌上標(biāo)稱(chēng)的指標(biāo)一般只有兩個(gè)，一個(gè)是變壓比，另一個(gè)就是開(kāi)路輸入阻抗。旋轉(zhuǎn)變壓器的開(kāi)路輸入阻抗一般在200Ω~10kΩ之間。

08空載電流

　　旋轉(zhuǎn)變壓器勵(lì)磁繞組的空載電流符合產(chǎn)品專(zhuān)用技術(shù)條件中的規(guī)定。

　　許多人認(rèn)為，正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器一個(gè)繞組輸出正弦信號(hào)，一個(gè)繞組輸出余弦信號(hào)，兩者相差90°，這其實(shí)是一種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器相當(dāng)于一臺(tái)調(diào)幅裝置，勵(lì)磁信號(hào)相當(dāng)于載波信號(hào)，通常為400Hz、1000Hz或更高頻率的正弦波。與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度關(guān)聯(lián)的正余弦信號(hào)相當(dāng)于調(diào)制信號(hào)，旋轉(zhuǎn)變壓器靜止時(shí)，正余弦繞組輸出的是載波信號(hào)，旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出的是已調(diào)制的調(diào)幅信號(hào)。
　　當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器為兩極，勵(lì)磁頻率為1000Hz，轉(zhuǎn)子以3000r/min旋轉(zhuǎn)，正余弦繞組輸出為50Hz正弦調(diào)制波到1000Hz正弦載波上的調(diào)幅信號(hào)。如圖3所示：

圖3：正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的勵(lì)磁波形及正余弦繞組輸出波形

　　正弦繞組和余弦繞組輸出為調(diào)幅波，其包絡(luò)線分別為正弦波和余弦波，包絡(luò)線的頻率為50Hz，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，正弦繞組和余弦繞組的幅值的比值的反正切就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角。

　　正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器輸出為調(diào)幅波，包含了轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速信號(hào)，銀河電氣在充分研究正余弦變壓器輸入輸出關(guān)系的基礎(chǔ)上，研制了DH2000/RE1正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器綜合測(cè)試儀。測(cè)試儀如下圖4所示。

圖4：正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器綜合測(cè)試儀

　　● 全新測(cè)試手段，告別紛繁復(fù)雜的傳統(tǒng)儀器；

　　● 現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)，全面提高測(cè)試精度；

　　● 全面解碼旋變，狀態(tài)及性能參數(shù)一目了然；

　　一臺(tái)DH2000/RE1正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器綜合測(cè)試儀即可高效率實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的所有試驗(yàn)，并可自動(dòng)出具試驗(yàn)報(bào)告和合格判定。(測(cè)試儀內(nèi)置高精度勵(lì)磁電源，用戶無(wú)需另外選購(gòu))