旋转变压器基本工作原理

1. 概述

旋转变压器，又称同步分解器，是一种电磁式传感器，精密测位用的机电元件，其输出电信号与转子转角成某种函数关系。

旋转变压器也是一种测量角度用的小型交流电动机，主要用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度。

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，特别是高温，严寒、潮湿、高速、高振等。

2. 旋转变压器的类型

从电机原理来看,旋转变压器又是一种能旋转的变压器。

这种变压器的原、副边绕组分别装在定、 转子上。

原、副边绕组之间的电磁耦合程度由转子的转角决定, 故转子绕组的输出电压大小及相位必然与转子的转角有关。

按旋转变压器的输出电压和转子转角间的函数关系,旋转变压器可分为正余弦旋转变压器、 线性旋转变压器以及比例式旋转变压器。

按电机极数的多少来分，常见的旋转变压器一般有两级绕组和四极绕组两种结构形式，两级绕组变压器的定子和转子各有一对磁极。

除此之外，还有多极旋转变压器，用于高精度检测系统。

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，其中无接触式旋转变压器运行可靠，抗震动，适应恶劣环境。

3. 正余弦旋转变压器

旋转变压器的典型结构与一般绕线式异步电动机相似。

它由定子和转子两大部分组成,其中定子作为一次侧，转子绕组作为变压器二次侧，每一大部分又有自己的电磁部分和机械部分, 下面以正余弦旋转变压器的典型结构分析。

3.1 正余弦变压器的结构

为了使气隙磁通密度分布呈正弦规律，获得在磁通耦合和电气上的良好对称性，从而提高旋转变压器的精度，旋转变压器大多设计成隐极式的定子和转子结构。

电磁部分仍由可导电的绕组和能导磁的铁芯组成，定子转子铁芯是采用导磁性能良好的硅钢片薄板冲成的槽状片叠装而成。

为了提高精度，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。

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