旋线式旋转变压器简介课件

绕线式旋转变压器简介内容内容1.旋转变压器介绍l原理l定义l分类l电气参数2.旋转变压器的使用方法l使用原则l安装注意事项l常见问题3.位置传感器介绍l常用传感器介绍l光电编码器介绍4.绕线式旋转变压器的行业应用l塑料机械上的应用l纺织机械上的应用l油田机械上的应用l风电行业上的应用l数控机床上的应用l电梯上的应用l航空航天上的应用5.旋转变压器的市场简介11.1.旋转变压器介绍旋转变压器介绍l原理l定义l分类l电气参数81.11.1 旋转变压器原理旋转变压器原理二次侧绕组转过一定角度，则磁通不能全部匝链二次侧绕组，此时二次侧绕组感应的电动势幅值会随着转过的角度而改变。1.11.1 旋转变压器原理旋转变压器原理1.21.2 旋转变压器定义旋转变压器定义7旋转变压器（resolver/transformer）是一种电磁式传感器，又称同步分解器。由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，转子绕组作为变压器的副边，原、副绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角有关，因此，转子绕组的输出电压也与转子的转角有关，所以旋变可以用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度。从原理上看，旋转变压器相当于一台可以转动的变压器；从结构上看，旋转变压器相当于一台两相的绕线转子异步电动机旋转变压器属于电机种类中的控制电机1.21.2 旋转变压器定义旋转变压器定义8电机电机静止的电气设备静止的电气设备变压器变压器旋转电机旋转电机交流电机交流电机直流电机直流电机直流发电机直流发电机直流电动机直流电动机同步电机同步电机异步电机异步电机同步发电机同步发电机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机异步发电机异步发电机控制电机控制电机旋转变压器旋转变压器-1.31.3 旋转变压器分类旋转变压器分类9旋转变压器旋转变压器正余弦旋转变压器正余弦旋转变压器线性旋转变压器线性旋转变压器比例式旋转变压器比例式旋转变压器按是否有电刷可分为有刷式和无刷式、按通道数可分为单通道和双通道式、按极数可分为单对极和多对极式、按转子是否有绕组可分为绕线式和磁阻式。1.31.3 旋转变压器分类旋转变压器分类1）额定励磁电压和励磁频率）额定励磁电压和励磁频率 一般一般10V以下。频率以下。频率400Hz、以及（、以及（510）kHz之间。之间。U=knbsf2）空载电流和空载消耗功率）空载电流和空载消耗功率 3）变压比和最大输出电压）变压比和最大输出电压 当输出绕组处于感生最大输当输出绕组处于感生最大输 出电压的位置时，出电压的位置时，输出电压和原边励磁电压之比。输出电压和原边励磁电压之比。对于旋变发送机，当对于旋变发送机，当F0或或F90时，对于旋变变压器，一相绕组通以额定电压，输出电压值和励时，对于旋变变压器，一相绕组通以额定电压，输出电压值和励磁电压值之比。磁电压值之比。1.41.4 旋转变压器电气参数旋转变压器电气参数114）电气误差）电气误差 输出电动势和转角之间应符合严格的正、输出电动势和转角之间应符合严格的正、余弦关系。不符余弦关系。不符产生误差，称为电气误差（机械产生误差，称为电气误差（机械角度）。角度）。多极以角秒（多极以角秒（）计；计；单极在（单极在（515）之内）之内；磁阻式一般都做到两对极以上，电气误差较大，磁阻式一般都做到两对极以上，电气误差较大，两对两对极磁阻旋变极磁阻旋变60（1)以下以下。对于磁阻式，增加极对数。对于磁阻式，增加极对数提高精度，电气误差提高精度，电气误差数角秒（数角秒（）。）。1.41.4 旋转变压器电气参数旋转变压器电气参数125）阻抗）阻抗 和初、次级之间相互角度位置有关，测量时应和初、次级之间相互角度位置有关，测量时应该取特定位置，将旋转变压器看成四端变压器网络。该取特定位置，将旋转变压器看成四端变压器网络。当测量初级参数时，对初级绕组施加电压，当测量次当测量初级参数时，对初级绕组施加电压，当测量次级参数时，对次级绕组施加电压。级参数时，对次级绕组施加电压。4个阻抗：个阻抗：u开路输入阻抗开路输入阻抗u开路输出阻抗开路输出阻抗u短路输入阻抗短路输入阻抗u短路输出阻抗短路输出阻抗1.41.4 旋转变压器电气参数旋转变压器电气参数6）相位移）相位移 次级输出电压相对于初级励磁电压在时间上次级输出电压相对于初级励磁电压在时间上的相位差。相位差的大小有关因素的相位差。相位差的大小有关因素旋变类型、尺旋变类型、尺寸、结构和励磁频率。寸、结构和励磁频率。7）基准相位）基准相位 基准相位是指旋转变压器从基准电气零位基准相位是指旋转变压器从基准电气零位开始，作正向旋转时出现的第一个基波最大电压的相开始，作正向旋转时出现的第一个基波最大电压的相位。位。相位的规定方法：相位的规定方法：初级励磁电压的相位为基准；初级励磁电压的相位为基准；以次级电压最大输出时的相位为基准。以次级电压最大输出时的相位为基准。1.41.4 旋转变压器电气参数旋转变压器电气参数8）零位电压，零位电压，2个分量：个分量：基准相位相交的分量、基准相位相交的分量、高次谐波分量。高次谐波分量。电气零位电气零位输出电压基波同相分量为零的点，输出电压基波同相分量为零的点，此时所具有的电压称为零位电压。零位电压中只此时所具有的电压称为零位电压。零位电压中只有基波正交分量和高次谐波分量。每一电气周期，有基波正交分量和高次谐波分量。每一电气周期，四个电气零位，每相各两个：四个电气零位，每相各两个：0、90、180、270。当极对数大于。当极对数大于1时，电气零位数是极对数的时，电气零位数是极对数的倍数。倍数。9）基准电气零位基准电气零位 从电气零位中选择从电气零位中选择0这点作为电这点作为电气基准零位。气基准零位。1.41.4 旋转变压器电气参数旋转变压器电气参数旋转变压器有两个国家标准和一个地方标准，分别是GB10241-2007旋转变压器通用技术条件和GB10404-2007多级和双通道旋转变压器通用技术条件，还有一个磁阻式旋转变压器地方标准由我公司提出。1.41.4 旋转变压器电气参数旋转变压器电气参数2.2.旋转变压器使用方法旋转变压器使用方法l使用原则l安装注意事项l常见问题分析8-17-(1)旋转变压器应尽可能在接近空载的状态下工作。因此，负载阻抗应远大于旋转变压器的输出阻抗。两者的比值越大，输出电压的畸变就越小。(2)使用时首先要准确地调准零位，否则会增加误差，降低精度。(3)励磁一方只用一相绕组时，另一相绕组应该短路或接一个与励磁电源内阻相等的阻抗。(4)励磁一方两相绕组同时励磁时，即只能采用二次侧补偿方式时，两相输出绕组的负载阻抗应尽可能相等。2.12.1 旋转变压器使用原则旋转变压器使用原则 旋转变压器属于精密电气元件，在应用旋转变压器属于精密电气元件，在应用中，不论在机械安装，还是电气连接上，都中，不论在机械安装，还是电气连接上，都必须严格遵守一定的原则。必须严格遵守一定的原则。2.22.2 旋转变压器使用注意事项旋转变压器使用注意事项1）机械安装的要求）机械安装的要求 定、转子之间的转动中心必须一致，保证气隙定、转子之间的转动中心必须一致，保证气隙磁场的变化规律严格按照理论值变化。尤其是分磁场的变化规律严格按照理论值变化。尤其是分装式旋变，装式旋变，定转子之间轴向磁中心线重合。定转子之间轴向磁中心线重合。装配时，不能过紧或过松。不能用榔头敲击，以装配时，不能过紧或过松。不能用榔头敲击，以免损坏。免损坏。图图8 定转子偏心情况示意定转子偏心情况示意2.22.2 旋转变压器使用注意事项旋转变压器使用注意事项2）施加额定电源电压）施加额定电源电压 旋变所有参数都是在额定电压下测得的，施加电压旋变所有参数都是在额定电压下测得的，施加电压偏大或偏小，都会在一定程度上影响性能，也会影响偏大或偏小，都会在一定程度上影响性能，也会影响应用。应用。3）避免噪声信号的影响）避免噪声信号的影响 旋变属于信号元件，应该避免噪音信号对它的影响；旋变属于信号元件，应该避免噪音信号对它的影响；在长线传输时，会对噪声信号敏感。因此，各对引出在长线传输时，会对噪声信号敏感。因此，各对引出线应用屏蔽线。线应用屏蔽线。2.22.2 旋转变压器使用注意事项旋转变压器使用注意事项4）屏蔽）屏蔽 旋转变压器本身的磁场比较弱，当外部有强磁场靠近旋转变压器本身的磁场比较弱，当外部有强磁场靠近旋转变压器时（例如在电动机中），会影响旋转变压旋转变压器时（例如在电动机中），会影响旋转变压器的磁场和在旋转变压器绕组端部的磁状态，进而产器的磁场和在旋转变压器绕组端部的磁状态，进而产生误差电势，产生误差。因此，应该尽量使得旋转变生误差电势，产生误差。因此，应该尽量使得旋转变压器远离强磁场，以及采取磁屏蔽措施。压器远离强磁场，以及采取磁屏蔽措施。2.22.2 旋转变压器使用注意事项旋转变压器使用注意事项5）平衡负载）平衡负载 旋变两相输出端负载不对称时，会产生误差。所以，旋变两相输出端负载不对称时，会产生误差。所以，使用时注意两相负载平衡。另外，负载的阻抗值应该使用时注意两相负载平衡。另外，负载的阻抗值应该尽可能的大，以免会对旋转变压器的工作产生影响。尽可能的大，以免会对旋转变压器的工作产生影响。6）接线正确）接线正确 按照规定的标示接线，正弦相、余弦相以及励磁的正按照规定的标示接线，正弦相、余弦相以及励磁的正方向都不能错。方向都不能错。2.22.2 旋转变压器使用注意事项旋转变压器使用注意事项1）精度偏低）精度偏低精度偏低的可能原因：精度偏低的可能原因：u安装偏差过大，偏心或轴向磁中心不一致；安装偏差过大，偏心或轴向磁中心不一致；u接线不牢靠；接线不牢靠；u励磁电压、频率不对或者电源波形不好；励磁电压、频率不对或者电源波形不好；u负载阻抗不对称或过小；负载阻抗不对称或过小；u屏蔽、接地不好。屏蔽、接地不好。2.32.3 旋转变常见问题分析旋转变常见问题分析2）没有信号）没有信号u励磁电源是否接好；励磁电源是否接好；u次级绕组的接线是否牢靠；次级绕组的接线是否牢靠；u有否断线。有否断线。3）接好线之后转向不对）接好线之后转向不对 接线不正确。解决方法正弦或余弦引出线调换。接线不正确。解决方法正弦或余弦引出线调换。2.32.3 旋转变常见问题分析旋转变常见问题分析4）次级输出电压幅值不对）次级输出电压幅值不对 励磁电压幅值或者频率不对。励磁电压幅值或者频率不对。5）信号不稳）信号不稳u定子或转子没有固定好；定子或转子没有固定好；u接线没有接触好。接线没有接触好。2.32.3 旋转变常见问题分析旋转变常见问题分析3.3.位置传感器介绍位置传感器介绍l常用传感器介绍l光电编码器介绍8 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，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，以及具有足够高的精度，在许多场合有着不可代替的地位，特别是在军事以以及具有足够高的精度，在许多场合有着不可代替的地位，特别是在军事以及航天、航空、航海等方面。及航天、航空、航海等方面。3.13.1 常用传感器介绍常用传感器介绍表1.1 速度位置传感器（Rotary Position Sensor）技术分类优点缺点霍尔效应传感器小型封装、高精度、低功耗、由于信号等级低、读出电子设备必须靠近信号传导设备，需要考虑读出设备受超过其承受能力的温度和辐射影响。光学编码器增量式单价低，使用方便光敏传感器安装靠近编码器的光栅轮.不具备耐温性能和抗辐射性能、远距离传输成本高。正余弦式分辨率高、通用接口可靠性较差绝对式分辨率高、可绝对定位成本高，可靠性较差旋转变压器绕线式可靠性高，高精度、可绝对定位使用麻烦磁阻式可靠性最高，结构简单紧凑精度偏低，使用麻烦3.13.1 常用传感器介绍常用传感器介绍n光电编码器是利用光电编码器是利用光电效应原理光电效应原理，将角度、，将角度、位置、转速等物理量转化为电气信号并加位置、转速等物理量转化为电气信号并加以输出的一种传感器。以输出的一种传感器。n光电编码器在工业控制和自动化领域应用光电编码器在工业控制和自动化领域应用非常广泛。适用于测量的物理量有：速度；非常广泛。适用于测量的物理量有：速度；长度；角度；位置长度；角度；位置3.23.2 光电编码器介绍光电编码器介绍3.23.2 光电编码器介绍光电编码器介绍 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高；金属码盘直接以通和不通刻线，不好，精度高；金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级；塑料码其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级；塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。寿命均要差一些。分辨率分辨率:编码器以每旋转编码器以每旋转360360度提供多少的通或暗刻度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度一般在每转分度510000510000线。线。3.23.2 光电编码器介绍光电编码器介绍3.23.2 光电编码器介绍光电编码器介绍3.23.2 光电编码器介绍光电编码器介绍 随着电子工业的发展，电子元器件集成化程度的提高，元器件的价格大大下降；另外，信号处理技术的进步，旋转变压器的信号处理电路变得简单、可靠，价格也大大下降。而且，又出现了软件解码的信号处理，使得信号处理问题变得更加灵活、方便。这样，旋转变压器的应用得到了更大的发展，其优点得到了更大的体现。和光学编码器相比，旋转变压器有这样几点明显的优点：无可比拟的可靠性，非常好的抗恶劣环境条件的能力；可以运行在更高的转速下。（在输出12 bit的信号下，允许电动机的转速可达60,000rpm。而光学编码器，由于光电器件的频响一般在200kHz以下，在12 bit时，速度只能达到3,000rpm）；方便的绝对值信号数据输出。4.4.绕线式旋转变压器的行业应用绕线式旋转变压器的行业应用l塑料机械上的应用l纺织机械上的应用l油田机械上的应用l风电行业上的应用l数控机床上的应用l电梯行业上的应用l航空航天上的应用8 旋转变压器在塑料机械上的应用主要以注塑机和塑料挤出机械为主，在注塑机上面主旋转变压器在塑料机械上的应用主要以注塑机和塑料挤出机械为主，在注塑机上面主要是作为速度反馈元件，在塑料挤出机械上面主要是作为位置反馈元件，因为塑料机械设要是作为速度反馈元件，在塑料挤出机械上面主要是作为位置反馈元件，因为塑料机械设备上面环境非常恶劣，光编无法使用，但正好符合旋转变压器适应恶劣环境的特性。目前备上面环境非常恶劣，光编无法使用，但正好符合旋转变压器适应恶劣环境的特性。目前注塑机上面整个行业基本都在使用旋变，例如宁波海天集团、联塑等相关企业都在大面积注塑机上面整个行业基本都在使用旋变，例如宁波海天集团、联塑等相关企业都在大面积使用旋变。使用旋变。4.14.1 塑料机械上的行业应用塑料机械上的行业应用 旋转变压器在纺织机械上面，尤其以袜机为主，织布机、梳棉机上面也越来越大面积旋转变压器在纺织机械上面，尤其以袜机为主，织布机、梳棉机上面也越来越大面积开始使用，主要是由于旋转变压器相比光电编码器有极大的优势，诸如抗震动、耐油污、开始使用，主要是由于旋转变压器相比光电编码器有极大的优势，诸如抗震动、耐油污、寿命长等优点，特别适合纺织行业的寿命长等优点，特别适合纺织行业的S4S4工作制。目前浙江恒强、苏拉纺机、意达纺机、浙工作制。目前浙江恒强、苏拉纺机、意达纺机、浙江奔特等相关单位，都已经大面积使用旋转变压器。江奔特等相关单位，都已经大面积使用旋转变压器。4.24.2 纺织上的行业应用纺织上的行业应用 旋转变压器在油田机械上的应用主要有抽油机电机、磕头机及钻头电机上作位置反馈旋转变压器在油田机械上的应用主要有抽油机电机、磕头机及钻头电机上作位置反馈元件，因为其环境较恶劣，有大孔径要求等，如江汉油田、胜利油田等。元件，因为其环境较恶劣，有大孔径要求等，如江汉油田、胜利油田等。4.34.3 油田机械上的应用油田机械上的应用 旋转变压器主要应用于风力发电的变浆电机中，一般以绕线式无刷旋变为主。旋转变压器主要应用于风力发电的变浆电机中，一般以绕线式无刷旋变为主。4.44.4 风电行业上的应用风电行业上的应用旋转变压器在机床主轴中一般以绕线式无刷旋变为主，作为旋转变压器在机床主轴中一般以绕线式无刷旋变为主，作为主轴电机和转台定位电机的反馈元件。主轴电机和转台定位电机的反馈元件。4.54.5 数控机床上的应用数控机床上的应用 旋转变压器在电梯上面的应用，主要是用于电机门机以及曳引机上面，主要是作旋转变压器在电梯上面的应用，主要是用于电机门机以及曳引机上面，主要是作为位置传感器使用。为位置传感器使用。三菱电梯已把旋变使用于永磁同步门机，上海桑塔斯曳引机三菱电梯已把旋变使用于永磁同步门机，上海桑塔斯曳引机也已经使用旋转变压器作为位置传感器另外我公司生产的旋转变压器比较容易实也已经使用旋转变压器作为位置传感器另外我公司生产的旋转变压器比较容易实现外转子结构，可以使曳引机的结构更加简单、可靠。现外转子结构，可以使曳引机的结构更加简单、可靠。4.64.6 电梯上的应用电梯上的应用n嫦娥三号探测器在月面行动的每一步，都离不开旋转变压器的服务。当探测器平安驶嫦娥三号探测器在月面行动的每一步，都离不开旋转变压器的服务。当探测器平安驶抵月面，就到了抵月面，就到了“旋转变压器旋转变压器”大显身手的时候。与常规动为电机不同，它的作用是将大显身手的时候。与常规动为电机不同，它的作用是将运动信号转换为电信号。比如，车轮转了几度、桅杆升多高、机械臂握的力度如何，运动信号转换为电信号。比如，车轮转了几度、桅杆升多高、机械臂握的力度如何，旋转变压器都会实时记录下来，并向系统发送电流信号。旋转变压器都会实时记录下来，并向系统发送电流信号。4.74.7 航空航天上的应用航空航天上的应用总的市场情况：目前，在我国旋转变压器市场，以国外产品为主，主要有三家，多摩川,丹纳赫和ltn，约占市场80%左右。国内产品以我公司为主，约占市场15%左右，国内其它公司产品约占市场5%左右。国外规模生产，年产可以在百万以上国内数千，还没有规模生产。赢双公司已在建立生产线，今年可建成，5万台/年生产能力生产品种（国内需要）国外公司提供（1020）%，赢双公司提供（6070）%参考资料参考资料1.邢敬娓.新型磁阻式旋转变压器相关问题研究2.曲家骐.伺服控制系统中的传感器3.曲家骐.车用旋技术发展与应用ppt谢谢！谢谢！