旋轉(zhuǎn)變壓器，也可以簡稱為旋變，是一種用于解算裝置和數(shù)字傳輸系統(tǒng)的信號電機。它的工作原理與普通變壓器沒有本質(zhì)差別， 不同之處是它的輸出繞組和勵磁繞組能作相對旋轉(zhuǎn)位移， 從而改變輸出繞組與勵磁繞組的磁耦合度。因此，它的輸出電壓不但跟變比有關， 還與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角有關。下面本文就根據(jù)當前旋轉(zhuǎn)變壓器的技術特點進行簡單介紹。

一旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)特點

　　旋變的定、轉(zhuǎn)子上都分別嵌放有兩個匝數(shù)、線徑、幾何尺寸等完全相同且正交 90°的繞組，定轉(zhuǎn)子繞組都可用作勵磁或輸出，即定子繞組作為勵磁，則轉(zhuǎn)子繞組作為輸出，反之亦可。一次側(cè)一個繞組通電勵磁， 另一個正交繞組短路作補償， 以矯正磁路不對稱造成的勵磁磁軸偏移。由于多極旋變的工藝誤差已被多極分割得很小， 對勵磁磁軸偏移的影響亦很小， 所以通常多級旋變不設短路補償繞組。二次側(cè)一個繞組為正弦輸出繞組， 另一個為余弦輸出繞組。線性旋變一次側(cè)與二次側(cè)一個繞組串聯(lián)勵磁， 二次側(cè)另一個繞組作線性輸出。轉(zhuǎn)子繞組接在集電環(huán)上， 通過金屬電刷與外部出線端相連。

圖示：正余弦旋變和線性旋變示意圖

　　旋轉(zhuǎn)變壓器有單極對與多極對差別。多極旋變，是一種極對數(shù) p 大于1的正余弦旋變， 其精度隨極對數(shù)的增大而提高。一臺多極旋變常和一臺1對極旋變組裝成一體(可以是共鐵心共磁路， 也可以是分鐵心分磁路)，稱雙通道多極旋變。其中，1對極部分稱為粗機，在系統(tǒng)中起定位作用。粗機一周之內(nèi)只有一個基準電氣零位，而精機(多極部分)有多少對極就有多少個不確定的電氣零位，只有粗、精機零位最接近的那個電氣零位，才是共同的基準電氣零位。以此電氣零位為基準，輸出信號才能符合對應的函數(shù)關系，精機常在系統(tǒng)中起精測作用。

　　旋變的主要作用是獲得高精度的位置信號，因此在設計、材料選用、機械加工等方面都特別講究。例如，旋變的鐵心沖片常選用高導磁性能的坡莫合金，沖片絕緣采用氧化膜處理。針對組裝式旋變，電刷絲(片)應選用彈性好、耐磨、接觸電阻小的銀銅合金材料，轉(zhuǎn)動部分裝設滾珠軸承。

　　從結(jié)構(gòu)形式上，旋變可分為有刷(有接觸式)旋變、無刷(無接觸式)旋變和比例式旋變。有刷旋變的轉(zhuǎn)子繞組通過集電環(huán)和電刷與外部電路接通，其優(yōu)點是工藝性好、制造簡單， 缺點是有接觸、可靠性差。無刷旋變一般用環(huán)形變壓器將電源從定子耦合到轉(zhuǎn)子上，給勵磁繞組勵磁，沒有集電環(huán)和電刷，其優(yōu)點是可靠性好、壽命長，缺點是工藝難度大、磁阻大、靈敏度低。為了解決靈敏度低的問題，無刷旋變多采用幾千赫的高頻電源勵磁。比例式旋變也稱為微型感應調(diào)壓器，是一種可調(diào)輸出的有限轉(zhuǎn)角正余弦旋變，轉(zhuǎn)子電路用卷繞的鈹青銅簧片與外電路接通，卷角相對于基準電氣零位大于 360°。實際應用時，調(diào)整比例式旋變軸上的齒輪機構(gòu)，便能得到所需要的電壓，再用鎖緊螺釘鎖住即可，其優(yōu)點是能得到不同比例的電壓，缺點是鎖緊機構(gòu)抗振性差。

二旋轉(zhuǎn)變壓器的分類

　　按用途進行分類，旋變通常分為正余弦旋變和線性旋變。正余弦旋變的輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角呈正余弦函數(shù)關系。線性旋變本身也是正余弦旋變，只是作為線性旋變時，變比K必須在0.56~0.59 之間 (一般取K = 0.565)，并且勵磁繞組必須與余弦輸出繞組串聯(lián)后勵磁，這樣輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角在0°~ 60°之間呈線性關系，線性誤差小于0.1% ，其數(shù)學表達式為：

三如何提高旋轉(zhuǎn)變壓器的精度

01電磁增角法增加旋轉(zhuǎn)變壓器精度

　　旋轉(zhuǎn)變壓器的極對數(shù)增大能使其精度提高，可從兩個方面來分析：

　　一方面，一臺圓形電機，圓周機械角度恒等于 360°，而其電角度的大小則與極對數(shù) p有關，圓周總的電角度為 p*360°。從這一概念來看，多極旋變 (精機)已將有限的機械角度放大了 p 倍，即在精機有勵磁的情況下， 即使定、轉(zhuǎn)子之間僅有微小的相對角度位移， 其輸出電信號的幅值也會有顯著變化，這就提高了機械角位移的分辨力。

　　另一方面，從微分學概念來看，任何一個圓可理解為由若干非常短的線段組成，多極旋變的極對數(shù)越大，受齒、槽、氣隙不均等因素的影響就越小，就可以達到非常高的角位移精度， 即工藝誤差、磁路不對稱會隨旋變極對數(shù)的增大而被分割。極對數(shù)越大，誤差分割得越小，多極旋變的精度也就越高。

02機械增角法增加旋轉(zhuǎn)變壓器精度

　　前面介紹了采用電磁增角法提高旋變精度的原理，在實際工作中也可用機械增角法提高旋變精度。即用齒輪增速原理將兩臺同型號1對極旋變嚙合起來，類似一臺雙通道多極旋變，稱為機械增角旋變，早期應用的就是這種結(jié)構(gòu)形式的多極旋變。其中，低速主動輪旋變類似目前雙通道多極旋變的粗機，高速從動輪旋變類似于精機，增速比等效于極對數(shù)。在忽略齒輪分度和嚙合誤差影響的前提下，機械增角旋變的分辨力可隨增速比n提高n倍，精度也可隨之提高。

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