旋转变压器的结构及用途简介

（1）旋转变压器的结构和工作原理

旋转变压器一般有两极绕组和四极绕组两种结构形式。两极绕组旋转变压器的定子和转子各有一对磁极，四极绕组则各有两对磁极，主要用于高精度的检测系统。除此之外，还有多极式旋转变压器，用于高精度绝对式检测系统。

在实际应用中，考虑到使用的方便性和检测精度等因素，常采用四极绕组式旋转变压器。这种结构形式的旋转变压器可分为鉴相式和鉴幅式两种工作方式。

a. 鉴相工作方式

如图2-20所示为四极旋转变压器，给定子的两个绕组分别通以同幅、同频但相位相差π/2的交流励磁电压，即:

u_{1 s}＝U_mSinωt

u_{1 c}＝U_mCosωt                                                        （2—1）            

在转子绕组的其中一个绕组接一高阻抗，它不作为旋转变压器的测量输出，主要起平衡磁场的作用，目的是为了提高测量精度。

这两个励磁电压在转子的另一绕组中都产生了感应电压，并叠加在一起，因而转子中的感应电压应为这两个电压的代数和，即：

u₂＝ku_{1 s} Sinθ＋ku_{1 c} Cosθ

＝kU_mSinωt Sinθ＋kU_mCosωt Cosθ

＝kU_mCos(ωt -θ)                             （2—2）

同理，假如转子逆向转动，可得：

u₂＝kU_mCos(ωt ＋θ)                       （2—3）

由式（2—1）和（2—2）可见，旋转变压器转子绕组中的感应电势u₂与定子绕组中的励磁电压同频率，但相位不同，其差值为θ。而θ角正是被测位移，故通过比较感应电势u₂ 与定子励磁电压输出电压u_{1 c}的相位，便可求出θ。

b.鉴幅工作方式

给定子的两个绕组分别通以同频率、同相位但幅值不同的交变励磁电压，即：

u_{1 s} ＝U_{s m} Sinωt

u_1c ＝U_{c m} Sinωt              （2—4）

其中，幅值分别为正弦、余弦函数，即：

U_{s m} ＝ U_mSinα

U_{c m} ＝ U_mCosα

式中α角可改变，称为旋转变压器的电气角。

则在转子上的叠加感应电压为：

u₂＝ku_{1 s} Sinθ＋ku_{1 c} Cosθ

             ＝kU_mSinαSinωt Sinθ＋kU_mCosαSinωt Cosθ

＝kU_mCos(α-θ) Sinωt     (2—5)

如果转子逆向转动，可得：   

u₂＝kU_mCos(α+θ) Sinωt             (2—6)

由上式（2－5）和（2－6）可得，转子感应电压的幅值随转子的偏转角θ而变化，测量出幅值即可求得转角θ。

在实际应用中，应根据转子误差电压的大小，不断修改励磁信号中的α角（即励磁幅值），使其跟踪θ的变化。

（2）旋转变压器的应用

由于旋转变压器具有结构简单、动作灵敏、工作可靠、对环境条件要求低、输出信号幅度大、抗干扰能力强和测量精度一般等特点，所以在连续控制系统中得到普遍应用，一般用于精度要求不高的数控机床上。