正余弦旋轉變壓器

　　根據GB/T 10405-2001的規定，旋轉變壓器的型號由機座號、產品名稱代號、參數代號和派生代號4部分組成。

01正余弦旋轉變壓器具體型號組成

　　正余弦旋轉變壓器產品名稱代號為XZ，具體型號組成如下：

圖1：正余弦旋轉變壓器具體型號組成示意圖

02正余弦旋轉變壓器性能參數代號

　　正余弦變壓器的性能參數代號由開路輸入阻抗和變壓比兩部分組成，開路輸入阻抗（標稱值），用歐姆數的百分之一表示；若歐姆數的百分之一不為整數，則取近似的整數，值小于10時，前面冠以0。變壓比，其值代號見下表。

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

圖2：正余弦旋轉變壓器電氣原理圖

　　如上圖2所示，S1-S3作為勵磁繞組，S2-S4作為定子交軸繞組，兩者空間互相垂直且匝數、型式完全相同。R1-R3和R2-R4分別為轉子上的正弦輸出繞組和余弦輸出繞組，它們的結構也完全相同。
　　對于定子勵磁，不帶補償繞組的正余弦旋轉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為轉子繞組R1R3之間的電壓；
　　UR2R4為轉子繞組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為旋轉變壓器轉子相對定子的電氣角；
　　K為旋轉變壓器變比。
當原邊定子交軸繞組短路時，電壓方程式變為：

UR1R3=KUS1S3cosθ
UR2R4=-KUS1S3sinθ

　　對正余弦旋轉變壓器的勵磁繞組、正弦繞組和余弦繞組的輸出信號進行測量和分析，可以計算出旋轉變壓器的電氣角和旋轉速度，從而得到被測對象角度、轉速等參數。

01零位電壓

　　對于定子勵磁來講，當圖2中S1S3與R2R4處于最小耦合時即旋變的基準電氣零位。當正余弦旋轉變壓器的輸出繞組中感應電壓最小時，轉子位置就是電氣零位，輸出電壓就是零位電壓。零位電壓也稱剩余電壓（Null voltage）。

02函數誤差

　　正余弦旋轉變壓器在任一轉子位置時函數誤差的表達式為：

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

03相位移

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

04變壓比

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

05電氣誤差

　　電氣誤差是指轉子實際電氣角度與通過輸出測量計算獲得的電氣角度的偏差。一般不超過12′。

06交軸誤差

　　原邊繞組輪流勵磁（剩下繞組短路），轉動轉子，分別測得轉子理論角度為0°、90°、180°、270°時的電氣誤差，按要求取這些電氣誤差的代數差，絕對值最大的差值為交軸誤差。

07開路輸入阻抗

　　旋轉變壓器的技術指標中，在銘牌上標稱的指標一般只有兩個，一個是變壓比，另一個就是開路輸入阻抗。旋轉變壓器的開路輸入阻抗一般在200Ω~10kΩ之間。

08空載電流

　　旋轉變壓器勵磁繞組的空載電流符合產品專用技術條件中的規定。

　　許多人認為，正余弦旋轉變壓器一個繞組輸出正弦信號，一個繞組輸出余弦信號，兩者相差90°，這其實是一種錯誤的認識。正余弦旋轉變壓器相當于一臺調幅裝置，勵磁信號相當于載波信號，通常為400Hz、1000Hz或更高頻率的正弦波。與轉子旋轉速度關聯的正余弦信號相當于調制信號，旋轉變壓器靜止時，正余弦繞組輸出的是載波信號，旋轉時，輸出的是已調制的調幅信號。
　　當旋轉變壓器為兩極，勵磁頻率為1000Hz，轉子以3000r/min旋轉，正余弦繞組輸出為50Hz正弦調制波到1000Hz正弦載波上的調幅信號。如圖3所示：

圖3：正余弦旋轉變壓器的勵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幅波，其包絡線分別為正弦波和余弦波，包絡線的頻率為50Hz，對應轉子的轉速，正弦繞組和余弦繞組的幅值的比值的反正切就是轉子的轉角。

　　正余弦旋轉變壓器輸出為調幅波，包含了轉角及轉速信號，銀河電氣在充分研究正余弦變壓器輸入輸出關系的基礎上，研制了DH2000/RE1正余弦旋轉變壓器綜合測試儀。測試儀如下圖4所示。

圖4：正余弦旋轉變壓器綜合測試儀

　　● 全新測試手段，告別紛繁復雜的傳統儀器；

　　● 現代測試技術，全面提高測試精度；

　　● 全面解碼旋變，狀態及性能參數一目了然；

　　一臺DH2000/RE1正余弦旋轉變壓器綜合測試儀即可高效率實現標準規定的所有試驗，并可自動出具試驗報告和合格判定。(測試儀內置高精度勵磁電源，用戶無需另外選購)