淺析正余弦旋轉變壓器的激磁補償繞組

    許興斗^1,2，成煒³

(1上海交通大學，上海200030；2中國電子科技集團公司第二十一研究所，上海200233

    3空軍駐802所軍代室，上海200090)

  摘要：文章從理論上分析了正余弦旋轉變壓器激磁補償繞組的工作原理；對激磁補償繞組短接對輸出相位移的影響進行理論分析和試驗驗證；給出了激磁補償繞組斷路的檢測方法。

    關鍵詞：旋轉變壓器；激碰補償繞組；檢測方法

    中圖分類號：TM383．2  文獻標識碼：A  文章編號：1004-7018(2008)12—0028—03

0引  言

    正余弦旋轉變壓器以其高可靠性、穩定性以及對濕度、溫度、振動和沖擊等環境的適應性主要應用于控制系統的角位置信息反饋、慣性導航系統的坐標分解器以及隨動系統中傳輸與轉角相應的電信號等。在精度要求不高的場合，激磁方一套正弦繞組即可滿足使用要求。而在精度要求較高的控制系統中，則需要匝數、型式完全相同、空間位置上相差90^。的兩套正弦繞組，其中一套作為激磁繞組，另一套則為激磁補償繞組，也稱為交軸繞組或正交繞組，利用激磁補償繞組可以提高正余弦旋轉變壓器的電氣精度。

1正余弦旋轉變壓器激磁補償原理

1.l正余弦旋轉變壓器激磁補償的工作原理

    正余弦旋轉變壓器在空載運行時，副方輸出兩相與轉子轉角呈嚴格正余弦關系的電信號。在實際使用中，正余弦旋轉變壓器總要接上一定的負載z_L,帶載后，繞組中便有電流L流過，此電流所產生的交軸磁場分量F_r1q將產生交軸磁通，并在正、余弦輸出繞組中產生感應電勢，造成輸出電壓的畸變。因此在實際使用中，通常把激磁補償繞組直接短路，由于交軸磁通分量和激磁補償繞組的軸線方向一致，它將在激磁補償繞組中感應電勢，并產生電流。根據愣次定律，該電流所產生的磁通是反對交軸磁通變化的，因而對交軸磁通產生很強的去磁作用，使交軸磁通趨于零，從而解決由于負載電流產生的交軸磁場引起輸出特性的畸變。

1．2正余弦旋轉變壓器激磁補償的數學分析

  激磁補償時的正余弦旋轉變壓器線路如圖1所示。余弦輸出繞組R₁、R₃開路，激磁繞組S₁S₃接至電源U_f，交軸繞組S₂S₄接有阻抗Z_q，正弦輸出繞組R₂R₄接有負載阻抗Z_L各繞組電壓、電流的正方向如圖l所示。設轉子正弦輸出繞組R₂R₄的軸線和定子交軸之間的夾角θ為轉子轉角，按基爾霍夫第二定律可以分別寫出各繞組的電壓方程式：

式中：Z_σs、Z_σr——定、轉子繞組的漏阻抗；

    X_m——定子繞組的主電抗；

    K_u——變比，為定、轉子繞組的有效匝數比，是一個常數。

    由式(1)可解出激磁繞組的輸入電流I_f,正弦輸出繞組電流I_fl和交軸繞組電流I_q：

    為使正弦輸出繞組的輸出電壓能隨轉子轉角θ呈正弦函數變化，就需要正弦輸出繞組電流I_rl也隨轉子轉角θ呈正弦函數變化，為此，由式(2)可知，就必須使A式為一個與轉子轉角θ無關的常量。若激磁繞組外施電壓恒定，即電壓U_f不隨輸入電流I_f的改變而變化(這相當于電源的容量很大，電源的內阻抗可認為是零)，這時A式就必須滿足：Z_q=O，即將交軸繞組兩端直接短接，此時式(2)可表示為：

    由上面的分析可知，采用交軸繞組直接短接補償時，輸出電壓U_rl將隨轉子轉角θ呈正弦函數變化，且不受負載阻抗Z_L變動的影響，這是應用交軸繞組補償的優點。但是由于輸入電流If∝cos²θ，即If隨轉子轉角θ的改變而變化，相應的輸入功率和輸入阻抗也都隨著轉子轉角θ而改變。若把這種正余弦旋轉變壓器接至旋轉變壓器作為它的負載時，由于正余弦旋轉變壓器的輸入阻抗是變量，致使旋轉