《电子技术应用》

双通道旋转变压器

2016/8/14 21:04:00

一、双通道旋转变压器的组成

  旋转变压器广泛应用于角度位置的测量,对于航空航天、船舶、兵器、精密机械等需求高精度控制的领域,双通道旋转变压器应运而生。

  双通道旋转变压器由单对极旋转变压器和多级旋转变压器组合构成(基本都为正余弦旋转变压器),设计在同一套定、转子铁心中,而分别有自己的单极绕组和多极绕组。其中的单对极(两极)旋转变压器因为测量精度低,被称为粗通道、粗机,多级旋转变压器因为测量精度高,被称为精通道、精机。通过粗机、精机组合完成360°机械角度的高精度测量,它可以使检测角度位置精度从角分级提高到角秒级。双通道旋转变压器电气原理图如图1所示。

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  图1 双通道旋转变压器电气原理图

  R1R3为粗机原边励磁输入,S2S4 、S1S3是粗机副边正余弦电压输出。R5R7为精机原边励磁输入,S6S8、S5S7是精机副边正余弦电压输出。

二、双通道旋转变压器高精度的原理

  多对极旋转变压器和单对极旋转变压器的工作原理一样,只是输出电压的周期不同而已。例如单对极旋转变压器和P对极旋转变压器,当转子旋转一周360°时,单对极旋变输出电压的周期为360°,P对极旋变输出电压的周期为360°/P。也就是说,转子旋转的机械角度θ,精机输出信号的电气角度为Pθ。

  即:电气角=极对数P*机械角θ

  多极旋转变压器把电气角度放大了P倍,提高了对转子旋转角度的分辨率,这样就大大提高了由多极旋变组成的双通道转变压器测角精度。

三、双通道旋转变压器电压输出方程

  当原边励磁电压为Um时(粗机、精机共励磁输入)。

  粗机副边输出电压:

  US1S3=K1*Um* cosθc

  US2S4=K1*Um* sinθc

  精机副边输出电压:

  US5S7=KP*Um* cosPθj

  US6S8=KP*Um* sinPθj

  θc为粗机测量角度;

  θj为精机测量角度;

  K1为粗机变压比;

  KP为精机变压比;

  一般粗机、精机变压比K1=KP。

  粗角度位置测量由单对极旋转变压器完成,精角度位置测量由多极旋转变压器完成,当转子旋转时,粗、精机副边的输出电压是一个与原边励磁电压相同频率的信号,其幅值随着定、转子之间角度变化呈正余弦变化。

四、双通道旋转变压器的检验

  按照国家标准提供的试验方法,一般需要选频电压表、相敏指零仪、宽频电流表、感应分压器、可调电阻、可调电容、移相器、功率表等电参数测试仪表,还需要陪试的旋转变压器。

  双通道旋转变压器的测量精度高,对检试验需求的仪器仪表提出了更高的要求。

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  图2 DH2000/RE1正余弦旋转变压器综合测试仪


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