航天公开课旋转变压器的工作原理思维导图

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

伺服放大器接受旋变变压器的输出信号，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他相连的机构

直至达到和发送机方一致的角位置

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

旋变变压器的初级一般在定子上，由正交的两相绕组组成

次级为单项绕组，没有正交绕组=由于结构的关系，磁阻式旋变只有旋变发送机，没有旋变变压器

旋转变压器有旋变发送机和旋变变压器之分

作为旋变发送机，它的励磁绕组是由单相电压供电，其中，U 1m —励磁电压的幅值

ω—励磁电压的角频率。励磁绕组的励磁电流产生的交变磁通，在次级输出绕组中感生出电动势

当转子转动时，由于励磁绕组和次级输出绕组的相对位置发生变化，因而次级输出绕组感生的电动势也发生变化

又由于次级输出的两相绕组在空间成正交的90°电角度，因而两相输出电压

其中，U 2Fs —正弦相的输出电压；U 2Fc —余弦相的输出电压

U 2Fm —次级输出电压的幅值；α F —励磁方和次级输出方电压之间的相位角

θ F —发送机转子的转角，可以看出，励磁方和输出方的电压是同频率的

但存在着相位差，正弦相和余弦相在电的时间相位上是同相的

但幅值彼此随转角分别作正弦和余弦函数变化

次级输出绕组和旋变变压器的原方两相励磁绕组分别相联

所表示的两相电压，也就成了旋变变压器的励磁电压，并在旋变变压器中产生磁通φ B

旋变变压器的单相绕组作为输出绕组，旋变发送机次级绕组和旋变变压器初级绕组中流过的电流

由这两个电流建立的空间合成磁动势，在旋变发送机中，合成磁动势的轴线总是位于θ F 角上

即和励磁绕组轴线一致的位置上，和转子一起转动

在旋变变压器中，合成磁动势的轴线相应地也是在A相绕组距θ F 角的位置上。

只是由于电流方向相反，其方向也和在旋变发送机中相差180°

其单相输出绕组轴线和励磁磁场轴线夹角相差Δθ=θ F －θ B

输出绕组的感应电动势应是：将输出绕组在空间移过90°，这样，在协调位置时，输出电动势为零

此时，输出电动势和失调角的关系成正弦函数输出电动势有两个为零的位置，即Δθ=0°和Δθ=180°

在0°和180°范围内，电动势的时间相位为正；在180°和360°范围内，电动势的时间相位变化了180°

Δθ=180°这个点属于不稳定点，因为在这个点上，电动势的梯度为负

旋变变压器输出绕组电动势不为零，这个电动势控制伺服放大器去驱动伺服电动机

驱使旋变变压器和其他装置转到协调位置，输出绕组的输出为零，伺服电动机停止工作

根据信号幅值大小和正、负方向工作的伺服电动机

总是把旋变变压器的转轴带到稳定工作点Δθ=0°的位置上

在很多场合下，旋转变压器可以单独作为测角元件用，直接和角度信号变换单元连接

由角度变换单元输出角度信号数据，磁阻式旋变只起到这个作用