旋轉變壓器，也可以簡(jiǎn)稱(chēng)為旋變，是一種用于解算裝置和數字傳輸系統的信號電機。它的工作原理與普通變壓器沒(méi)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(guān)， 還與轉子轉角有關(guān)。下面本文就根據當前旋轉變壓器的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

一旋轉變壓器結構特點(diǎn)

　　旋變的定、轉子上都分別嵌放有兩個(gè)匝數、線(xiàn)徑、幾何尺寸等完全相同且正交 90°的繞組，定轉子繞組都可用作勵磁或輸出，即定子繞組作為勵磁，則轉子繞組作為輸出，反之亦可。一次側一個(gè)繞組通電勵磁， 另一個(gè)正交繞組短路作補償， 以矯正磁路不對稱(chēng)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。二次側一個(gè)繞組為正弦輸出繞組， 另一個(gè)為余弦輸出繞組。線(xiàn)性旋變一次側與二次側一個(gè)繞組串聯(lián)勵磁， 二次側另一個(gè)繞組作線(xiàn)性輸出。轉子繞組接在集電環(huán)上， 通過(guò)金屬電刷與外部出線(xiàn)端相連。

圖示：正余弦旋變和線(xiàn)性旋變示意圖

　　旋轉變壓器有單極對與多極對差別。多極旋變，是一種極對數 p 大于1的正余弦旋變， 其精度隨極對數的增大而提高。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(chēng)雙通道多極旋變。其中，1對極部分稱(chēng)為粗機，在系統中起定位作用。粗機一周之內只有一個(gè)基準電氣零位，而精機(多極部分)有多少對極就有多少個(gè)不確定的電氣零位，只有粗、精機零位最接近的那個(gè)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關(guān)系，精機常在系統中起精測作用。

　　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，轉動(dòng)部分裝設滾珠軸承。

　　從結構形式上，旋變可分為有刷(有接觸式)旋變、無(wú)刷(無(wú)接觸式)旋變和比例式旋變。有刷旋變的轉子繞組通過(guò)集電環(huán)和電刷與外部電路接通，其優(yōu)點(diǎn)是工藝性好、制造簡(jiǎn)單， 缺點(diǎn)是有接觸、可靠性差。無(wú)刷旋變一般用環(huán)形變壓器將電源從定子耦合到轉子上，給勵磁繞組勵磁，沒(méi)有集電環(huán)和電刷，其優(yōu)點(diǎn)是可靠性好、壽命長(cháng)，缺點(diǎn)是工藝難度大、磁阻大、靈敏度低。為了解決靈敏度低的問(wèn)題，無(wú)刷旋變多采用幾千赫的高頻電源勵磁。比例式旋變也稱(chēng)為微型感應調壓器，是一種可調輸出的有限轉角正余弦旋變，轉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(shí)際應用時(shí)，調整比例式旋變軸上的齒輪機構，便能得到所需要的電壓，再用鎖緊螺釘鎖住即可，其優(yōu)點(diǎn)是能得到不同比例的電壓，缺點(diǎn)是鎖緊機構抗振性差。

二旋轉變壓器的分類(lèi)

　　按用途進(jìn)行分類(lèi)，旋變通常分為正余弦旋變和線(xiàn)性旋變。正余弦旋變的輸出電壓與轉子轉角呈正余弦函數關(guān)系。線(xiàn)性旋變本身也是正余弦旋變，只是作為線(xiàn)性旋變時(shí)，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，這樣輸出電壓與轉子轉角在0°~ 60°之間呈線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性誤差小于0.1% ，其數學(xué)表達式為：

三如何提高旋轉變壓器的精度

01電磁增角法增加旋轉變壓器精度

　　旋轉變壓器的極對數增大能使其精度提高，可從兩個(gè)方面來(lái)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 p有關(guān)，圓周總的電角度為 p*360°。從這一概念來(lái)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(huì )有顯著(zhù)變化，這就提高了機械角位移的分辨力。

　　另一方面，從微分學(xué)概念來(lái)看，任何一個(gè)圓可理解為由若干非常短的線(xiàn)段組成，多極旋變的極對數越大，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(chēng)會(huì )隨旋變極對數的增大而被分割。極對數越大，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(shí)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(lái)，類(lèi)似一臺雙通道多極旋變，稱(chēng)為機械增角旋變，早期應用的就是這種結構形式的多極旋變。其中，低速主動(dòng)輪旋變類(lèi)似目前雙通道多極旋變的粗機，高速從動(dòng)輪旋變類(lèi)似于精機，增速比等效于極對數。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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