电力拖动与控制-7-1旋转变压器.ppt

一、正、余弦旋转变压器1.空载运行 D绕组为励磁绕组，接交流电源U1 ，转子开路；D绕组中有电流 其磁势为 将气隙沿圆周展开，定子在上，转子在下：d轴为坐标原点，纵坐标表示气隙磁密大小，横坐标表示气隙圆周各处离d的距离，用长度表示为x，用角度表示时为 式中Bm为d轴处的气隙磁密，它随时间作正弦变化，Bm是脉振幅值。在同图上标出了四个绕组，均为等效整距绕组 四个绕组及绕组的线圈边 2．负载时的电枢反应 以A绕组带负载为例，分析余弦旋转变压器负载时的电枢反应。A绕组接负载阻抗ZA,电流IA在A绕组轴线方向上产生在空间为正弦分布的脉振磁动FAD绕组电流ID，磁动势为FD 图6-23画出了A绕组负载时的接线与空间磁动势。磁动势FA可分解为，d轴与q轴方向两个分量，旋转变压器d轴方向磁动势有FD和FAd二者的关系就像普通双绕组变压器一次侧磁动势与二次侧磁动势一样， 绕组漏阻抗很小，只要电源电压U不变，就有由合成磁动势即空载磁动势FD0产生的d轴方向磁通在A绕组中感应电动势，与空载时一样，与α为余弦函数关系。 但是负载时出现了q轴方向的磁动势FAq，其产生的横轴方向磁通也交链了A绕组本身，也感应电动势为 ， 即 与α不是余弦函数关系A绕组EA感应电动势EA为 和显然， 与转子转角α之间也不再是余弦函数关系了，或者说输出电压UA与转子转角α之间的余弦关系发生了畸变、 畸变的程度与负载大小有关，负载阻抗ZA大，负载电流IA小， 也小，畸变就小， 若B绕组带负载而A绕组空载时，即正弦变压器负载时，其电枢反应也出现q轴方向的磁动势FBq，同样会引起EB与UB的畸变。 为了消除输出电压的畸变，需对电枢反应产生的横轴磁动势加以补偿．有：一次侧补偿二次侧补偿两种办法。 3.二次侧补偿 二次侧补偿的办法：A、B两绕组接上相同大小的负载阻抗 如图6-24所示。 电源电压不变d轴方向的励磁磁动势仍为FD0在FD0 作用下A、B两绕组电枢反应磁动势的q轴分量是互相抵消的 电流IA与IB分别在各自绕组轴线上产生空间正弦分布的脉振磁动势FA和FB，当ZA=ZB=Z时，IA和IB相位相同FA和FB相位也相同，并且q轴方向的分量 就是说，A、B绕组磁动势的q轴分量大小相等，从图6—24b中看出方向相反,二者互相抵消或互相补偿了，电机中q轴方向磁动势为零。 d轴电枢反应磁动势分量的大小：从图6-24b看出FAd与FBd方向相同代数和为电枢反应磁动势的d轴分量。 电枢反应磁动势为常数--与转子转角α无关。这个电枢反应磁动势与励磁绕组磁动势FD构成变压器的二次侧磁动势与一次侧磁动势，只要U不变，合成磁动势FD0=常数，即d轴磁通不变 绕组感应电动势EA和EB也不变，与空载时一样，即A、B绕组接上对称负载后互相补偿了电枢反应的横轴磁动势，消除了输出电动势和电压的畸变 分析有：定子绕组产生的脉振磁动势 ●在转子对称(包括●绕组和●负载都对称)的条件下●电枢反应磁动势也是脉振磁动势●方向与定子脉振磁动势相反，大小为一常数，与定、转子相对位置无关。●定、转子相对位置只会影响转子每一相电流及磁动势的大小和方向 采用二次侧补偿时Z：A，B绕组负载必须相等如负载变动满足不了这个条件，采用一次侧补偿。 4．一次侧补偿 一次侧补偿是通过定子边Q绕组接ZQ阻抗而来实现的Q绕组称为补偿绕组图6-25 所示为A绕组带负载时一次侧补偿的接线与磁动势关系 磁动势FAq：产生的横轴磁通与Q绕组相交链Q绕组中感应电动势E0 一次侧补偿线路：将阻抗ZQ闭合Q绕组，因此Q绕组中有电流有磁动势F0 且在q轴方向上 交轴方向：FAq与FQ构成了双绕组变压器的一次侧、二次侧磁动势ZQ值很小，二次侧近似为短路FAq≈FQ， 方向相反即：FAq几乎完全由FQ补偿掉通常可将Q绕组直接短接 当ZQ等于旋转变压器励磁电源的内阻抗时，旋转变压器中q轴磁动势为零即：一次侧完全对称时可以消除输出电压的畸变。 一般情况下，电源内阻抗数值很小，Q绕组两端短接即可 实际应用时，通常采用二次侧和一次侧同时补偿，四个绕组全用接线如图6-26所示旋转变压器负载阻抗ZA和ZB值尽量大些、才好，数值越大输出电压畸变越小  二、线性旋转变压器 正弦旋转变压器，当转子转角很小时，sin α≈ α输出电压KUα，即为线性旋转变压器，但是α 的范围太小了不能满足使用的要求 电机中纵轴方向的磁动势有三者之合成磁动势式中FD等于负载时的气隙合成磁动势 产生d轴方向的交变磁通在D、A、B三绕组中