1第7章旋轉(zhuǎn)變壓器7.1概述7.2正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器7.3線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器7.6旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差分析及主要技術(shù)指標(biāo)

7.7多極旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器7.4磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器7.5數(shù)字旋轉(zhuǎn)變壓器27.1概述7.1.1旋轉(zhuǎn)變壓器的分類(lèi)

7.1.2旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3

旋轉(zhuǎn)變壓器是自動(dòng)控制裝置中的一類(lèi)精密控制微電機(jī)。從物理本質(zhì)看，可以認(rèn)為是一種可以旋轉(zhuǎn)的變壓器，這種變壓器的原、副邊繞組分別放置在定子和轉(zhuǎn)子上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊施加交流電壓勵(lì)磁時(shí)，其副邊輸出電壓將與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角保持某種嚴(yán)格的函數(shù)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)角度的檢測(cè)、解算或傳輸?shù)裙δ堋?/p>

7.1概述47.1.1旋轉(zhuǎn)變壓器的分類(lèi)

按有無(wú)電刷與滑環(huán)之間的滑動(dòng)接觸分，可分為有刷和無(wú)刷兩種。按電機(jī)的極數(shù)多少分，可分為兩極式和多極式。按輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角間的函數(shù)關(guān)系，又可分為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器、線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器和比例式旋轉(zhuǎn)變壓器等。

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，旋轉(zhuǎn)變壓器又可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是解算用旋轉(zhuǎn)變壓器，如利用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器進(jìn)行坐標(biāo)變換、角度檢測(cè)等，這已在數(shù)控機(jī)床及高精度交流伺服電動(dòng)機(jī)控制中得以應(yīng)用；另一類(lèi)是隨動(dòng)系統(tǒng)中角度傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器，這與控制式自整角機(jī)的作用相同，也可以分為旋變發(fā)送機(jī)、旋變差動(dòng)發(fā)送機(jī)和旋變變壓器等，只是利用旋轉(zhuǎn)變壓器組成的位置隨動(dòng)系統(tǒng)，其角度傳送精度更高，因此多用于高精度隨動(dòng)系統(tǒng)中。57.1.2旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

旋轉(zhuǎn)變壓器的基本結(jié)構(gòu)與隱極轉(zhuǎn)子的控制式自整角機(jī)相似。圖7-1旋轉(zhuǎn)變壓器定、轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)構(gòu)示意圖繞組原理圖S1-S2定子勵(lì)磁繞組，S3-S4定子交軸繞組，R1-R2轉(zhuǎn)子余弦輸出繞組，R3-R4轉(zhuǎn)子正弦輸出繞組。隱極結(jié)構(gòu)，定轉(zhuǎn)子均為二相對(duì)稱(chēng)繞組。67.2正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器7.2.1工作原理7.2.2輸出特性的補(bǔ)償

7.2.3應(yīng)用77.2正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器輸出繞組的電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角呈正弦和余弦函數(shù)關(guān)系。7.2.1正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理1．空載運(yùn)行

圖7-2旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理

設(shè)S1-S2軸線(xiàn)與R1-R2軸線(xiàn)的夾角為。輸出繞組R1-R2和R3-R4以及定子交軸繞組S3-S4開(kāi)路，在勵(lì)磁繞組S1-S2施加交流勵(lì)磁電壓，將在氣隙中將產(chǎn)生一個(gè)脈振磁場(chǎng)，該脈振磁場(chǎng)的軸線(xiàn)在定子勵(lì)磁繞組S1-S2的軸線(xiàn)上。

8勵(lì)磁磁通在勵(lì)磁繞組S1-S2、正弦繞組R3-R4和余弦R1-R2中感應(yīng)電勢(shì)分別為

為定子繞組的有效匝數(shù)；為轉(zhuǎn)子繞組的有效匝數(shù)。

旋轉(zhuǎn)變壓器的變比忽略勵(lì)磁繞組的電阻和漏抗，則7.2.1正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理輸出電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角呈嚴(yán)格的正、余弦關(guān)系。

92．負(fù)載運(yùn)行

圖7-3正弦繞組接負(fù)載

正弦輸出繞組R3-R4帶上負(fù)載以后，其輸出電壓不再是轉(zhuǎn)角的正余弦函數(shù)，這種輸出特性偏離正余弦規(guī)律的現(xiàn)象稱(chēng)為輸出特性的畸變。

7.2.1正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理10為繞組電抗，為磁路的磁導(dǎo)。

7.2.1正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理由此得出正弦輸出回路的電壓平衡方程式為式中為正弦輸出繞組負(fù)載時(shí)的輸出電壓，為正弦繞組的漏阻抗

將在其中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

11將和代入

可以看出，負(fù)載時(shí)由于交軸磁場(chǎng)的存在，在輸出電壓中多出項(xiàng)，使旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出特性不再是轉(zhuǎn)角的正弦函數(shù)，而是發(fā)生了畸變。并且負(fù)載阻抗越小，畸變愈嚴(yán)重。

7.2.1正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理

圖7-4輸出特性的畸變127.2.2輸出特性的補(bǔ)償

1．二次側(cè)補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器

畸變的原因是交軸磁場(chǎng)的存在。當(dāng)正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器一個(gè)輸出繞組工作，另一個(gè)輸出繞組作補(bǔ)償時(shí)，稱(chēng)為二次側(cè)補(bǔ)償。圖7-5副邊補(bǔ)償正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器

若和所產(chǎn)生的交軸分量互相抵消時(shí)，則旋轉(zhuǎn)變壓器中就不存在交軸磁通，也就消除了由交軸磁通引起的輸出特性的畸變。

13

要達(dá)到完全補(bǔ)償，正、余弦輸出繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和相位應(yīng)與空載時(shí)一樣，即在正、余弦繞組中產(chǎn)生的磁場(chǎng)分別為

7.2.2輸出特性的補(bǔ)償

此時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組中的電流和分別為14完全補(bǔ)償應(yīng)滿(mǎn)足所以應(yīng)使要達(dá)到完全補(bǔ)償必須保證在任何條件下兩輸出繞組的負(fù)載阻抗總是相等，當(dāng)負(fù)載阻抗變化時(shí)，補(bǔ)償阻抗也應(yīng)跟著作相應(yīng)的變化，這在實(shí)際使用中存在一定難度，這是二次側(cè)補(bǔ)償存在的缺點(diǎn)。7.2.2輸出特性的補(bǔ)償

152．一次側(cè)補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器

7.2.2輸出特性的補(bǔ)償

圖7-6一次側(cè)補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器定子交軸繞組對(duì)交軸磁通來(lái)說(shuō)是一個(gè)阻尼線(xiàn)圈。因?yàn)榻惠S磁通在繞組中要產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，該電流所產(chǎn)生的磁通是反對(duì)交軸磁通變化的，因而對(duì)交軸磁通起去磁作用，從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

為勵(lì)磁電源的內(nèi)阻抗。163．一、二次側(cè)同時(shí)補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器7.2.2輸出特性的補(bǔ)償

圖7-7一、二次側(cè)同時(shí)補(bǔ)償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器

采用一、二次側(cè)同時(shí)補(bǔ)償，副邊接不變的阻抗，負(fù)載變動(dòng)時(shí)副邊未補(bǔ)償?shù)牟糠钟稍呇a(bǔ)償，從而達(dá)到全補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

177.2.3正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用1．用一對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量差角

圖7-8用一對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量差角的原理圖旋變發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子繞組加交流勵(lì)磁電壓，旋變發(fā)送機(jī)和旋變變壓器的定子繞組對(duì)應(yīng)聯(lián)接。在旋變變壓器的轉(zhuǎn)子繞組兩端輸出一個(gè)與兩轉(zhuǎn)軸的差角的正弦函數(shù)成正比的電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)差角較小時(shí)，該輸出電動(dòng)勢(shì)近似正比于差角。因此，一對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器可以用來(lái)測(cè)量差角。187.2.3旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用2．用旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置

圖7-9永磁交流同步伺服電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)框圖197.3線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器

將正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的定子和轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行改接，就可變成線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器。線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器輸出繞組的輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成線(xiàn)性關(guān)系。7-10線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖207.3線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器若不計(jì)S1-S2和R1-R2繞組的漏阻抗壓降，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系可得

因輸出繞組的電壓為

所以旋轉(zhuǎn)變壓器輸出繞組的電壓為217-11線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器輸出特性曲線(xiàn)7.3線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器

若要求線(xiàn)性誤差在0.1%的范圍內(nèi)，則范圍內(nèi)其輸出電壓可以看成是隨轉(zhuǎn)角的線(xiàn)性函數(shù)?？衫L制出輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線(xiàn)，ku

的最佳值是0.55，一般選在0.54~0.57之間。227.4磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器7.4.1概述

7.4.2磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)7.4.3磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理237.4.1概述傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子為繞線(xiàn)式，雖然精度很高，但有刷旋轉(zhuǎn)變壓器存在電刷與滑環(huán)之間的滑動(dòng)接觸，使其可靠性、運(yùn)行速度以及壽命等受到影響，應(yīng)用日益減少。環(huán)形變壓器式無(wú)刷旋轉(zhuǎn)變壓器由于增加了耦合變壓器，又使其體積、成本增加，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。近年來(lái)提出了一種新型磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其勵(lì)磁繞組和輸出繞組均放置在定子上，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有任何繞組，因此也不需要電刷。磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，并且具有高精度、耐高溫高濕、高可靠性、防水防塵以及較強(qiáng)的抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)。247.4.1概述根據(jù)其磁阻變化原理的不同，又可以分成兩種：一種是通過(guò)改變定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙長(zhǎng)度達(dá)到改變磁路磁阻的目的，稱(chēng)為徑向磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器；另一種則是通過(guò)改變軸向氣隙磁通路徑的橫截面積來(lái)改變磁阻的，稱(chēng)為軸向磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。。具有凸極轉(zhuǎn)子的徑向磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器技術(shù)最為成熟。本節(jié)將以此為例，介紹磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理。257.4.2磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)

一臺(tái)轉(zhuǎn)子有6個(gè)凸極的徑向磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7-12所示：圖7-12磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖267.4.2磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)

其定子為半閉口槽結(jié)構(gòu)，以同時(shí)容納勵(lì)磁繞組和正余弦輸出繞組。勵(lì)磁繞組和輸出繞組均為各槽等匝數(shù)的集中繞組，其中勵(lì)磁繞組采用逐齒反向串接的形式，形成Z/2對(duì)磁極（Z為定子齒數(shù)）；而兩相輸出繞組的每一相繞組均為隔齒反向繞制，即由1、3、5、…..奇數(shù)齒上的線(xiàn)圈依次反向串聯(lián)構(gòu)成余弦繞組，2、4、6、…..偶數(shù)齒上的線(xiàn)圈依次反向串聯(lián)構(gòu)成正弦繞組，如圖7-13所示。：

圖7-13繞組連接示意圖1—?jiǎng)?lì)磁繞組；2—余弦繞組；3—正弦繞組轉(zhuǎn)子為沒(méi)有任何繞組的凸極鐵芯，磁極的形狀需進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，以使氣隙磁導(dǎo)隨轉(zhuǎn)子位置的變化只包含恒定分量和基波分量，從而使輸出繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨轉(zhuǎn)子位置按正余弦規(guī)律變化。277.4.3磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理上述磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的基本工作原理是：利用轉(zhuǎn)子的凸極效應(yīng)，使勵(lì)磁繞組和兩相輸出繞組之間的耦合關(guān)系隨轉(zhuǎn)子位置變化，從而在兩相輸出繞組中感應(yīng)出具有轉(zhuǎn)子位置信息的變壓器電動(dòng)勢(shì)。

氣隙磁導(dǎo)應(yīng)設(shè)計(jì)成只包含恒定分量和基波分量，則理想情況下第i個(gè)定子齒下的磁導(dǎo)

i隨轉(zhuǎn)子位置的變化規(guī)律可表示為式中：

為用機(jī)械角度表示的轉(zhuǎn)子位置角，

0為磁導(dǎo)的恒定分量，

1為磁導(dǎo)基波分量的幅值。若勵(lì)磁繞組每齒匝數(shù)為Nf，當(dāng)勵(lì)磁繞組電流為I時(shí)，每個(gè)齒的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為NfI，此時(shí)勵(lì)磁繞組匝鏈的氣隙磁鏈

f為287.4.3磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理由于勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)不變，各定子齒下的勵(lì)磁磁通隨轉(zhuǎn)子位置的變化規(guī)律與其磁導(dǎo)一致，因此第i個(gè)定子齒下的勵(lì)磁磁通

i可以表示為根據(jù)正余弦繞組的連接規(guī)律，兩相輸出繞組匝鏈的磁鏈應(yīng)為則勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電感Lfm為297.4.3磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理式中：f為勵(lì)磁電源的頻率，Em為輸出繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大有效值，Em=2.22fZNs

1。需要指出的是，以上分析是在理想條件下進(jìn)行的，實(shí)際磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子凸極形狀很難為理想狀態(tài)，因此氣隙磁導(dǎo)中除了恒定分量的基波分量之外，往往還不可避免的含有高次諧波分量，因此輸出繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中也會(huì)包含某些高次諧波。在正余弦繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為307.5數(shù)字式旋轉(zhuǎn)變壓器7.5.1概述

7.5.2AD2S83芯片317.5.1概述

旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用于計(jì)算機(jī)控制的數(shù)字伺服系統(tǒng)中，需要一定的接口電路，通常把應(yīng)用數(shù)字接口電路的旋轉(zhuǎn)變壓器稱(chēng)為數(shù)字式旋轉(zhuǎn)變壓器。與其他位置傳感器相比，數(shù)字式旋轉(zhuǎn)變壓器既具有普通旋轉(zhuǎn)變壓器堅(jiān)固耐用、抗沖擊性能好、抗干擾能力強(qiáng)、成本低的特點(diǎn)，又能夠直接輸出數(shù)字信號(hào)、分辨率高，因而廣泛應(yīng)用于許多自動(dòng)控制系統(tǒng)中。旋轉(zhuǎn)變壓器的接口電路，或者稱(chēng)為分解器數(shù)字變換器，實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)到控制系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。分解器是旋轉(zhuǎn)變壓器的另一種叫法，因?yàn)樾D(zhuǎn)變壓器輸出正弦信號(hào)和余弦信號(hào)，其實(shí)就是一種信號(hào)正交分解的形式。分解器數(shù)字變換器的英文名稱(chēng)為Resolver-to-DigitalConverter，簡(jiǎn)稱(chēng)為RDC。目前，RDC單片集成電路已有多種，如AD2S83、AD2S90等。327.5.2AD2S83芯片1.AD2S83芯片的引腳功能及特點(diǎn)引腳號(hào)名稱(chēng)功能1DEMODO/P解調(diào)器輸出2REFERENCEI/P參考信號(hào)輸入，輸入范圍+12~-12V3ACERRORO/P比率乘法器輸出4COS余弦信號(hào)輸入，輸入范圍+12~-12V5ANALOGGND電源地6SIGNALGND旋轉(zhuǎn)信號(hào)地7SIN正弦信號(hào)輸入，輸入范圍+12~-12V8+Vs正電源，+12V10~25DB1~DB16并行數(shù)據(jù)輸出26+VL邏輯電源，+5V27邏輯高-數(shù)據(jù)輸出腳呈高阻狀態(tài)邏輯低-數(shù)據(jù)腳輸出有效數(shù)據(jù)28BYTESELECT邏輯高-最高有效位送DB1~DB8邏輯低-最低有效位送DB1~DB830邏輯低禁止向輸出鎖存器送數(shù)據(jù)AD2S83芯片的引腳功能3331DIGITALGND數(shù)字地32~33SC2~SC1選擇轉(zhuǎn)換器的分辨率34邏輯低-DB1~DB16為輸入邏輯高-DB1~DB16為輸出35低電平有效36BUSY轉(zhuǎn)換忙信號(hào)，高電平時(shí)數(shù)據(jù)無(wú)效37DIRECTION表示輸入信號(hào)旋轉(zhuǎn)方向的邏輯值38RIPPLECLOCK正脈沖表示輸出數(shù)據(jù)從全“1”變到全“0”或相反39-Vs負(fù)電源，-12V40VCOI/P壓控振蕩器輸入41VCOO/P壓控振蕩器輸出42INTEGRATORO/P積分器輸出43INTEGRATORI/P積分器輸入44DEMODI/P解調(diào)器輸入AD2S83芯片的引腳功能（續(xù)）7.5.2AD2S83芯片347.5.2AD2S83芯片AD2S83芯片的特點(diǎn)：（1）提供10、12、14和16位的分辨率供用戶(hù)選擇。（2）通過(guò)三態(tài)輸出引腳輸出并行二進(jìn)制數(shù)。（3）采用跟蹤比率轉(zhuǎn)換方式，能連續(xù)輸出數(shù)據(jù)而沒(méi)有轉(zhuǎn)換延遲，具有較強(qiáng)的抗干擾和遠(yuǎn)距離傳輸能力。（4）用戶(hù)可以通過(guò)外圍阻容元件的選擇來(lái)改變帶寬、最大跟蹤速度等動(dòng)態(tài)性能。（5）具有很高的跟蹤速度，10位分辨率時(shí)，最大跟蹤速度可達(dá)1040r/s。（6）能產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的模擬信號(hào)，輸出范圍為±8VDC，通常線(xiàn)性度可達(dá)±0.1%，回差小于±0.3%，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)速發(fā)電機(jī)，提供高精度的速度信號(hào)。357.5.2AD2S83芯片2.AD2S83芯片的典型外圍電路配置圖7-12AD2S83芯片外圍電路的典型配置

分辨率：12位參考頻率：5kHz帶寬：520Hz最大跟蹤速度：260r/s367.5.2AD2S83芯片3.AD2S83的工作過(guò)程正弦電壓信號(hào)接入SIN引腳7，余弦電壓信號(hào)接入COS引腳4，勵(lì)磁繞組的電壓信號(hào)接入REFERENCEI/P引腳2。旋轉(zhuǎn)變壓器的兩個(gè)接地端均接入SIGANALGND引腳6。變換器的數(shù)據(jù)輸出DB1~DB16通過(guò)外部鎖存器接單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)或預(yù)留的IO口，輸出數(shù)字信號(hào)為5V電平。：讀取數(shù)據(jù)時(shí)，施加低電平信號(hào)，阻止內(nèi)部的輸出數(shù)據(jù)鎖存器刷新，當(dāng)被置為低電平并延遲600ns后才能讀取有效數(shù)據(jù)。讀完數(shù)據(jù)后，應(yīng)立即釋放信號(hào)，把它置為高電平，以使輸出數(shù)據(jù)鎖存器能被刷新。若要快速讀取數(shù)據(jù)，可以將信號(hào)始終置為高電平，不再阻止內(nèi)部的輸出數(shù)據(jù)鎖存器刷新，允許即時(shí)刷新。

：置為低電平，可讀取數(shù)據(jù)至引腳。若信號(hào)始終置為低電平，始終允許讀出數(shù)據(jù)。37BUSY：AD2S83在接入旋轉(zhuǎn)變壓器后即自動(dòng)開(kāi)始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后會(huì)將引腳置為低電平。讀取數(shù)據(jù)時(shí)，可以不斷的查詢(xún)BUSY引腳信號(hào)，當(dāng)BUSY信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，觸發(fā)外部鎖存器鎖存轉(zhuǎn)角位置數(shù)據(jù)。此時(shí)讀取的數(shù)據(jù)即為最新數(shù)據(jù)。這種讀取方法，只需等待BUSY信號(hào)的改變，大大提高了讀取速度。理論上計(jì)算，查詢(xún)BUSY信號(hào)的最大等待時(shí)間只有200ns。387.6旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差分析及主要技術(shù)指標(biāo)

7.6.1旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差分析7.6.2旋轉(zhuǎn)變壓器的主要技術(shù)指標(biāo)7.6.3產(chǎn)品的選擇及使用注意事項(xiàng)397.6旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差分析及主要技術(shù)指標(biāo)

7.6.1旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差分析產(chǎn)生誤差的原因主要有以下幾點(diǎn)

（1）當(dāng)繞組中流過(guò)電流時(shí)，由于磁路飽和的影響，它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間為非正弦分布，所以在繞組中要感應(yīng)諧波電動(dòng)勢(shì)。（2）因定、轉(zhuǎn)子鐵心的齒槽影響，要在繞組中產(chǎn)生齒諧波電動(dòng)勢(shì)。（3）材料和制造工藝的影響造成定、轉(zhuǎn)子偏心，引起電機(jī)中氣隙不均勻，造成兩套繞組的不對(duì)稱(chēng)。（4）實(shí)際使用中由于未能達(dá)到完全補(bǔ)償?shù)臈l件，使電機(jī)中存在交軸磁場(chǎng)，造成輸出電壓的誤差。40名稱(chēng)含義范圍備注額定電壓UN勵(lì)磁繞組應(yīng)加的電壓值20V、26V、36V等額定頻率f勵(lì)磁電源的頻率50Hz、400Hz工頻使用起來(lái)比較方便，但性能會(huì)差一些；400Hz性能好，但成本高，選擇時(shí)注意性?xún)r(jià)比。輸出端開(kāi)路時(shí)，勵(lì)磁端的阻抗200~10000Ω,共9種在一定的勵(lì)磁電壓下，開(kāi)路輸入阻抗越大，勵(lì)磁電流越小，所需電源容量也越小。輸入端短路時(shí)，輸出端的電抗。數(shù)十至數(shù)百歐姆應(yīng)與負(fù)載阻抗匹配，負(fù)載阻抗應(yīng)為短路輸出阻抗的數(shù)百倍，越高越好。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。0.15~2共7種應(yīng)根據(jù)所要求的輸出電壓選擇變壓比。開(kāi)路輸入阻抗短路輸出阻抗變壓比表7-2旋轉(zhuǎn)變壓器的主要技術(shù)指標(biāo)7.6.2旋轉(zhuǎn)變壓器的主要技術(shù)指標(biāo)41正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器一相勵(lì)磁繞組額定勵(lì)磁，另一相短接。在不同轉(zhuǎn)角下，兩相輸出電壓的實(shí)際值與理論值之差，對(duì)最大理論輸出電壓之比。0.05%~0.2%產(chǎn)生誤差主要原因是加工不良，齒槽影響、磁性材料非線(xiàn)性。作計(jì)算元件用時(shí)，影響解算精度。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器一相勵(lì)磁繞組額定勵(lì)磁，另一相短接，轉(zhuǎn)子正弦繞組在轉(zhuǎn)子角為0°、180°時(shí)，理論上輸出電壓為0；余弦繞組在轉(zhuǎn)子角為90°、

270°時(shí)輸出電壓為0。實(shí)際輸出電壓最小的位置與理論零位之差。磁路不對(duì)稱(chēng)，定、轉(zhuǎn)子鐵心同軸度及圓柱度差，鐵心片間短路，繞組分布不對(duì)稱(chēng)及匝間短路等，都會(huì)產(chǎn)生交軸誤差，它影響計(jì)算和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的精度。線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)變壓器在工作轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，不同轉(zhuǎn)角時(shí)，與最大輸出電壓同相的輸出電壓的基波分量與理論值之差，對(duì)最大理論輸出電壓之比。0.06%~0.22%產(chǎn)生原因除加工不良、磁性材料非線(xiàn)性外，還有設(shè)計(jì)原理誤差。最大線(xiàn)性轉(zhuǎn)角范圍一般為±60°。旋變發(fā)送機(jī)、旋變差動(dòng)發(fā)送機(jī)、旋變變壓器在不同轉(zhuǎn)角位置下，兩個(gè)輸出繞組的電壓比所對(duì)應(yīng)的正切或余切角度與實(shí)際轉(zhuǎn)角之差。它是旋轉(zhuǎn)變壓器的函數(shù)誤差、交軸誤差、變壓比誤差及阻抗不對(duì)稱(chēng)等的綜合誤差。電氣誤差大，使數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的精度下降。轉(zhuǎn)子處于電氣零位時(shí)的輸出電壓(由與勵(lì)磁電壓頻率相同，但相位相差90°的基波分量和勵(lì)磁頻率奇數(shù)倍的諧波分量組成)。額定輸出電壓的0.05%~0.3%由磁性材料非線(xiàn)性、磁路不對(duì)稱(chēng)、氣隙不均勻及繞組分布、鐵心錯(cuò)位等因素所引起。零位電壓過(guò)高，使放大器飽和。在規(guī)定勵(lì)磁條件下，輸出電壓基波分量與輸入電壓基波分量之間的相位差。3°~12°由鐵損耗及勵(lì)磁繞組電阻所產(chǎn)生。正余弦函數(shù)誤差交軸誤差線(xiàn)性誤差電氣誤差零位電壓相位移7.6.2旋轉(zhuǎn)變壓器的主要技術(shù)指標(biāo)427.6.3產(chǎn)品的選擇及使用注意事項(xiàng)在使用中主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

（1）因旋轉(zhuǎn)變壓器要求在接近空載的狀態(tài)下工作，其開(kāi)路輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出阻抗。兩者的比值越大，輸出特性的畸變就越小。（2）使用前首先應(yīng)準(zhǔn)確的調(diào)整零位，否則誤差將加大，精度降低。（3）只接一相勵(lì)磁繞組時(shí)，另一相要短接或接一與勵(lì)磁電源內(nèi)阻相等的阻抗。（4）當(dāng)采用兩相繞組同時(shí)勵(lì)磁時(shí)，因只能采用副方補(bǔ)償?shù)姆椒?，兩相輸出繞組的阻抗應(yīng)盡可能相等。437.7多極旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器7.7.1多極旋轉(zhuǎn)變壓器

在角差測(cè)量中，用一對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量，比用一對(duì)自整角機(jī)測(cè)量可獲得更高的精度，但也只能達(dá)到幾個(gè)角分。隨著對(duì)系統(tǒng)精度要求越來(lái)越高，單靠一組高精度的旋轉(zhuǎn)變壓器已無(wú)法滿(mǎn)足要求。采用多極旋轉(zhuǎn)變壓器可以提高測(cè)量差角的精度，可利用兩極和多極旋轉(zhuǎn)變壓器組成雙通道同步隨動(dòng)系統(tǒng)。

447.7.1多極旋轉(zhuǎn)變壓器1.多極旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理

(a)一對(duì)極(b)

圖7-15旋轉(zhuǎn)變壓器的磁場(chǎng)展開(kāi)圖

對(duì)極457.7.1多極旋轉(zhuǎn)變壓器

由于旋轉(zhuǎn)變壓器每轉(zhuǎn)過(guò)一對(duì)極，即一個(gè)正弦波磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化一個(gè)周期。所以當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，一對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子輸出電壓為對(duì)極的輸出電壓為圖7-16旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系即失調(diào)角相同時(shí)，多極旋轉(zhuǎn)變壓器可以輸出更高的電壓。462．多極旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用

7.7.1多極旋轉(zhuǎn)變壓器圖7-17雙通道同步隨動(dòng)系統(tǒng)原理圖XFS和XBS是兩個(gè)一對(duì)極的旋轉(zhuǎn)變壓器，它們組成粗測(cè)通道；XFD和XBD是P對(duì)極的旋轉(zhuǎn)變壓器，它們組成精測(cè)通道。直流伺服電動(dòng)機(jī)SZ與兩個(gè)通道的旋轉(zhuǎn)變壓器接收機(jī)XBS、XBD的轉(zhuǎn)子同軸連接。兩個(gè)通道的輸出端通過(guò)粗精轉(zhuǎn)換電路接至放大解調(diào)器，經(jīng)放大后的電壓控制直流伺服電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)負(fù)載及XBS、XBD的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。47粗測(cè)通道輸出電壓為

精測(cè)通道輸出電壓為

7.7.1多極旋轉(zhuǎn)變壓器圖7-18粗精通道的輸出電壓487.7.2感應(yīng)同步器1．感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

感應(yīng)同步器基本結(jié)構(gòu)形式為直線(xiàn)式和圓盤(pán)式，前者用于測(cè)量直線(xiàn)位移，后者用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)角。

（1）直線(xiàn)式感應(yīng)同步器

圖7-19型直線(xiàn)感應(yīng)同步器的外形圖497.7.2感應(yīng)同步器圖7-20直線(xiàn)感應(yīng)同步器的印刷繞組50（2）圓盤(pán)式感應(yīng)同步器7.7.2感應(yīng)同步器圖7-21圓盤(pán)式感應(yīng)同步器的繞組分布圖2．感應(yīng)同步器的基本工作原理

就基本工作原理而言，直線(xiàn)式和圓盤(pán)式是一樣的，都與旋轉(zhuǎn)變壓器相同，只是結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)形式不同。下面以直線(xiàn)式為例來(lái)說(shuō)明感應(yīng)同步器的工作原理。517.7.2感應(yīng)同步器圖7-22直線(xiàn)感應(yīng)同步器的勵(lì)磁磁場(chǎng)分布圖將交流正弦電壓加到定尺繞組上進(jìn)行勵(lì)磁，每根導(dǎo)片中電流的方向如圖7-22(a)定尺斷面圖上所示，圖7-22(b)為滑尺斷面