旋转变压器或称回转变压器，是一种将转子转角变换成与之呈某一函数关系的电信号的元件。原理上相当于一个可以转动的变压器，结构上相当于一个两极两相线绕式异步电动机。

    旋转变压器按其在控制系统中的不同用途可分为计算用旋转变压器和数据传输用旋转变压器两类。

    计算用旋转变压器主要用于三角运算、坐标变换、角度数字转换及作移相器等。按其输出电压与转子转角之间的函数关系，可分为正、余弦旋转变压器、线性旋转变压器和比例式旋转变压器三种。后两种实际上也是正、余弦旋转变压器。原理上，同一台旋转变压器只要将其绕组改用不同的联接方法，都可以实现上述要求。不过，为了保证工作的可靠性和精确度，线性旋转变压器采用了特定的变比和接线方式，使其输出电压能在较大的转角范围内与转角成线性关系。比例式旋转变压器在转轴上装有调整齿轮和调整后可以固定转子的机构，选用时，可将转子转到需要的角度后加以固定。

    数据传输用旋转变压器在系统中的作用与控制式自整角机相同，而精确度一般要比控制式自整角机高。按其在系统中的具体用途，又可分为旋变发送机、旋变差动发送杌和旋变变压器三种。

    旋转变压器的工作原理和普通变压器本质上无多大区别。只是由于转子旋转，定子励磁绕组和转子输出绕组之间的相对位置发生变化会引起互感变化，从而使输出电压与转子转角成正弦或余弦关系。图1为空载运行原理图，DID2和D3D4是定子绕组，2122和2324是转子绕组，工作时，定子DID2绕组加上大小和频率一定的交流电压UD以产生需要的工作磁通，为励磁绕组，转子绕组用来输出电压信号，为输出绕组。空载时输出电压为：

 

    图2负载运行原理图理图。由于加载后会使输出电压产生畸变，必须进行补偿，将定子D3D4绕组短路为原边补偿，将转子2324绕组接一阻抗Zc(且Zc -Zl)为副边补偿。同时采用原边补偿和副边补偿的效果比采用其中任何一种单独补偿都好。

    线性旋转变压器是在一定的转角范围内，输出电压与转子转角成线性关系的旋转变压器。图3为采用了原边补偿的线性旋转图3采用原边补偿的线性旋变接线图变压器的接线图，其转子的输出电压为：

    在变比=0. 52时，输出电压Uz与转角护的关系如图4所示。在60度的范围内近似为线性关系，且误差不会超过百分之0. 1。上述结果是在忽略定、转子漏阻抗的情况下得到的。实际的旋转变压器，为了得到****的线性关系，取变比=0. 56～0. 57。

   

    比例式旋转变压器是可以按比例求解三角函数的旋转变压器。主要用于调整控制系统某一部分的比例关系，而不改变其变化规律。其接线方式与原边补偿的普通正弦旋转变压器相同，只是将转子的转角固定。

    数据传输用旋转变压器的用途和作用原理与控制式自整角机相同。接线方式如图5所示。左为旋变发送机，右为旋转变压器。它们的定子绕组对应相接，发送机的转子绕组加上交流励磁电压Uf，旋转变压器的转子绕组作输出绕组。它们的另一转子绕组2324和2122短路作补偿用。

    旋转变压器的输出电压与转子转角的关系称为旋转变压器的输出特性。线性旋转变压器在一定的工作转角范围内，理想的输出特性为通过原点的直线，其余旋转变压器的理想输出特性为正弦曲线。由于设计和加工工艺的不尽完善以及磁性材料的非线性和不均匀等原因，实际的输出特性与理想特性有些出入，总是有误差存在的。这些误差包括：

  a．  函数误差

  函数误差是评价正、余弦旋转变压器和比例式旋转变压器的主要性能指标。函数误差就是旋转变压器在一相励磁绕组加上额定电压，另一相绕组短路时，在不同的转子转角下，两个输出绕组的实际输出特性和理想输出特性间的****差值与理论上的输出电压****值之比的百分数。其误差范围为百分之0.02～0.1。这种误差直接影响作为结算元件的结算精度。

  b．  零位误差

  零位误差是评价正、余弦旋转变压器和比例式旋转变压器的主要性能指标。零位误差就是指旋转变压器一相励磁绕组加上额定电压，另一相绕组短路时，两个输出绕组的实际电气零位与理论电气零位之差。以角分表示，误差范围为2秒～l0秒，它直接影响计算和数据传输系统的精度。

  c．  线性误差

  线性误差是评价线性旋转变压器性能的主要指标。它是指旋转变压器在一定的I作转角范围（一般为±60度），在采用线性旋转变压器方式接线时，转子的实际转角与理想特性上所对应的转角的****值。

  d．  电气误差

  电气误差是评价数据传输用旋转变压器性能的主要指标。它是转子的实际转角与对应的理论转角之差，以累积误差的形式表示。

    旋转变压器的精确度等级表示了其允许的误差值，如表1所示。

   

    旋转变压器是一种精度很高、结果和工艺要求十分严格和精细的控制微电机。随着科学技术的不断发展，精确度更高的新型控制微电机虽然相继出现，但是由于旋转变压器价格比较便宜，使用也较方便，所以应用十分广泛。

    目前，正、余弦旋转变压器主要用在三角运算、坐标变换、移相器、角度数据传输和角

度数据转换等方面。线性旋转变压器主要用作机械角度与电信号之间的线性变换。比例式旋转变压器主要用作三角变换、电压调节和阻抗匹配。数据传输用旋转变压器则用来组成同步联接系统，进行远距离的数据传输和角位测量。它的精确度比自整角机高，一般自整角机的远距离角度传输系统的****误差至少为10秒～30秒，若用两极的正、余弦旋转变压器作为发送机和接收机，传输误差可下降到17—5，故一般多用在对精确度要求较高的系统中。

    (1)额定电压。指励磁绕组应加的电压值，有12、16、26、36、60、90、110、115、220V等几种。

    (2)额定频率。指励磁电压的频率，有50Hz和400Hz两种。选择时，应根据自己的需要，一般工频的使用起来比较方便，但性能会差一些，而400Hz的性能较好，但成本较高，故应选择性能价格比适合的产品。

    (3)变比。指在规定的励磁一方的励磁绕组上加上额定频率的额定电压时，与励磁绕组轴线一致的处于零位的非励磁一方绕组的开路输出电压与励磁电压的比值，有0. 15、0. 56、0.65、0.78、1和2等几种。

    (4)输出相位移。指输出电压与输入电压的相位差。该值越小越好，约在3—12左右。

(5)开路输入阻抗或称空载输入阻抗。输出绕组开路时，从励磁绕组看的等效阻抗值。标准空载输入阻抗确200、400、600、1 000、2 000、3 000、4 000、6 000和1 0000Ω等几种。

    (1)旋转变压器要求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，另一相绕组应该短踣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，即只能采用副边补偿方式时，两相输出绕组的负载阻抗应尽可能相等。    （待续）

   

朱春波：男，1964年2月12日出生，讲师，主要从事自动化测试系统、系统控制及仿真等的研究。