МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

			техника
«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет автоматики и вычислительной ики
Кафедра автоматики и телемеханики
		измерительная
Вращающийся трансформатор
Методические указания
для выполнения лабораторной работы
Метрология	и

Дисциплина: Метрология и измерительная техника

Направление подготовки: 220400 - “Управление в технических системах”

Профиль подготовки: “Управление и информатика в технических системах”

Киров 2013

УДК 681.3

Составитель				техника
	кандидат технических наук, доцент И.Н. Бармин
Рецензент			измерительная
	Редактор О.В. Славинская
Метрология		и

© ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2013

2

			СОДЕРЖАНИЕ
1	ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ...............................................................................				4
2	ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА................................................				7
				техника
3	ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ		..............................................................................		8
Методические указания......................................................................................					9
Контрольные вопросы ......................................................................................					10
Библиографический список..............................................................................					11
			измерительная
Требования к отчету..........................................................................................					11
Обеспечение электробезопасности .................................................................					12
		и
	Метрология

3

Вращающийся трансформатор

Цель работы

Ознакомление с принципом действия и конструкцией вращающегося (поворотного) трансформатора. Получение основных характеристик вращающегося трансформатора в синусно-косинусном и линейном режимах работы.

Состав оборудования

1.	Лабораторный макет.
2.	Мультиметр АВМ – 4402.	техника
	измерительная
	1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Вращающиеся трансформаторы (ВТ) предн значены для преобразования угла поворота в напряжение, пропорцио альное некоторым функциям угла или самому углу поворота ротора. ВТ конструктивно выполняется как двухфазный асинхронный двигатель с фазным ротором. На статоре ВТ обычно располагают две обмотки, сдвину ые в пространстве на 90°. Одна из обмоток статора называется обмоткой возбуждения (С1С2), а вторая – компенсационной или квадратурной (С3С4). На роторе расположены также две взаимно перпендикулярные обмотки, называемые вторичными, - синусная (Р1Р2) и косинусная (Р3Р4).

					и
МетрологияРис.1. Схема вращающегося трансформатора
WC C	2	=WC	C	4	WР Р	2	=WР Р	4
1		3			1		3

Обмотка возбуждения питается от сети переменного тока с номинальной частотой не ниже 400 Гц (рис.1). Существует два способа токосъема с вторичных обмоток:

• с помощью контактных колец и щеток (угол поворота не ограничен);

4

•с помощью спиральных пружин (угол ограничен в пределах 1,8-2 оборота).

ВТ в зависимости от режима работы бывают следующие:

1.Синусно-косинусные (СКВТ), у которых выходное напряжение с обмотки Р1Р2 пропорционально напряжению возбуждения и синусу, а напряжение с обмотки Р3Р4 – косинусу угла поворота ротора.

2.Линейные (ЛВТ), у которых выходное напряжениетехникапропорционально напряжению возбуждения и углу поворота ротора.

3.ВТ-построители.

4.Масштабные ВТ.ется пропорционально углу поворота или тригонометрической функции

этого угла.	измерительная
При холостом ходе СКВТ э.д.с. вторич ых обмотках определяют-
ся выражениями:

E	2S	= E	w2	sinα ,	E	2S	= E	w2 cos α ,
		1	w				1	w
			1					1
где w1 и w2 – число витков первичной							вторичной обмоток;
α – угол поворота ротора от оси обмотки возбуждения до оси коси-
нусной обмотки.
Подключим к синусной об					отке нагрузку (рис.2.).

Метрология	и
а)	б)

Рис.2. СКВТ (а) векторная диаграмма магнитных потоков (б)

При нагрузке во вторичной цепи проходит ток I2. Созданный им поток Ф2 можно разложить на две составляющие:

•продольную Ф2d = Ф2 sin α ;

•поперечную Ф2q = Ф2 cos α .

5

Продольная составляющая Ф2d направлена по оси обмотки возбуждения С1С2 и компенсируется увеличением тока I1. Поперечная составляющая Ф2q наводит во вторичной обмотке э.д.с. самоиндукции:

Eq = Ф2q cos α = Ф2 cos2 α ,

которая вызывает искажение магнитного поля ВТ и нарушает синусоидальную зависимость напряжения U2 от угла α.

При первичном симметрировании (рис.2) компенсационнаятехника обмотка С3С4 замыкается накоротко или на резистор с сопротивлением равным внутреннему сопротивлению источника питания. Магнитный поток Ф2q, сцепляясь с компенсационной обмоткой, наводит в ней э.д.с., а т.к. обмотка замкнута накоротко, то в ней появляется ток Iк, который создает поток Фк. Поток Фк направлен против потока Ф2q в значительной степени ком-

Устранение искажающего действия э.д.с. самоиндукции, наводимой потоком Ф2q, осуществляется с помощью симметрирования ВТ. Симмет-

рирование может быть первичным и вторичным.

пенсирует поток Ф2q.

Следует отметить, что при первичном симметрировании величины

входного сопротивления и входного тока зависят от угла поворота ротора.
и	измерительная

Условием вт ричного симметрирования (рис.3) является равенство

сопротивления наг узок обеих вторичных обмоток:

МетрологиРис.3. СКВТя с вторичным симметрированием

Zнs = Zнc = const .

Линейный ВТ получается с помощью специального включения об-

моток (рис.4 5).

Выходное напряжение ЛВТ определяется выражением:

	w		sinα
U2 =	w2	U1		,
			1 + m cosα
	1

где w1 и w2 – число витков первичной и вторичной обмоток;

6