變壓器（Transformer）是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩壓（磁飽和變壓器）等。按用途可以分為：電力變壓器和特殊變壓器（電爐變
、整流變、工頻試驗變壓器
、調壓器
、礦用變

、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、衝擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等）。電路符號常用T當作編號的開頭。例： T01， T201等。

 

 

變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其餘的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數不等的線圈構成，如圖所示。

 

鐵心的作用是加強兩個線圈間的磁耦合。為了減少鐵內渦流和磁滯損耗，鐵心由塗漆的矽鋼片疊壓而成;兩個線圈之間沒有電的聯係，線圈由絕緣銅線（或鋁線）繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈（或原線圈）
，另一個線圈接用電器稱為次級線圈（或副線圈）。實際的變壓器是很複雜的，不可避免地存在銅損（線圈電阻發熱）
、鐵損（鐵心發熱）和漏磁（經空氣閉合的磁感應線）等，為了簡化討論這裏隻介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是：忽略漏磁通
，忽略原
、副線圈的電阻，忽略鐵心的損耗，忽略空載電流（副線圈開路原線圈線圈中的電流）。例如電力變壓器在滿載運行時（副線圈輸出額定功率）即接近理想變壓器情況。

 

變壓器是利用電磁感應原理製成的靜止用電器。當變壓器的原線圈接在交流電源上時，鐵心中便產生交變磁通，交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的，φ也是簡諧函數
，表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應定律可知
，原、副線圈中的感應電動勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線圈的匝數。由圖可知U1=-e1，U2=e2（原線圈物理量用下角標1表示，副線圈物理量用下角標2表示）
，其複有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ，令k=N1/N2
，稱變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k，即變壓器原


、副線圈電壓有效值之比，等於其匝數比而且原、副線圈電壓的位相差為π。

 

進而得出：

 

U1/U2=N1/N2

 

在空載電流可以忽略的情況下，有I1/ I2=-N2/N1


，即原、副線圈電流有效值大小與其匝數成反比
，且相位差π。

 

進而可得

 

I1/ I2=N2/N1

 

理想變壓器原、副線圈的功率相等P1=P2。說明理想變壓器本身無功率損耗。實際變壓器總存在損耗
，其效率為η=P2/P1。電力變壓器的效率很高，可達90%以上。 ［1］

 

 

一般常用變壓器的分類可歸納如下 ［2］ ：

 

1
、按相數分：

 

1）單相變壓器：用於單相負荷和三相變壓器組。

 

2）三相變壓器：用於三相係統的升、降電壓。

 

2
、按冷卻方式分：

 

1）幹式變壓器：依靠空氣對流進行自然冷卻或增加風機冷卻，多用於高層建築

、高速收費站點用電及局部照明
、電子線路等小容量變壓器。

 

2）油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質、如油浸自冷
、油浸風冷、油浸水冷
、強迫油循環等。

 

3、按用途分：

 

1）電力變壓器：用於輸配電係統的升、降電壓。

 

2）儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用於測量儀表和繼電保護裝置。

 

3）試驗變壓器：能產生高壓
，對電氣設備進行高壓試驗。

 

4）特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器
、調整變壓器、電容式變壓器

、移相變壓器等。

 

4、按繞組形式分：

 

1）雙繞組變壓器：用於連接電力係統中的兩個電壓等級。

 

2）三繞組變壓器：一般用於電力係統區域變電站中
，連接三個電壓等級。

 

3）自耦變電器：用於連接不同電壓的電力係統。也可做為普通的升壓或降後變壓器用。

 

5、按鐵芯形式分：

 

1）芯式變壓器：用於高壓的電力變壓器。

 

2）非晶合金變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型導磁材料，空載電流下降約80%，是節能效果較理想的配電變壓器，特別適用於農村電網和發展中地區等負載率較低地方。

 

3）殼式變壓器：用於大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器
；或用於電子儀器及電視、收音機等的電源變壓器。

 

 

工作頻率

 

變壓器鐵芯損耗與頻率關係很大，故應根據使用頻率來設計和使用，這種頻率稱工作頻率。

 

額定功率

 

在規定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作而不超過規定溫升的輸出功率。

 

額定電壓

 

指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓
，工作時不得大於規定值。

 

電壓比

 

指變壓器初級電壓和次級電壓的比值

，有空載電壓比和負載電壓比的區別。

 

空載電流

 

變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流。空載電流由磁化電流（產生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損耗引起）組成。對於50Hz電源變壓器而言
，空載電流基本上等於磁化電流。

 

空載損耗

 

指變壓器次級開路時，在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級線圈銅阻上產生的損耗（銅損），這部分損耗很小。

 

效率

 

指次級功率P2與初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大，效率就愈高。

 

絕緣電阻

 

表示變壓器各線圈之間
、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關。

 

圖1：正餘弦旋轉變壓器結構原理

 

旋轉變壓器是一種測量用途的電機，常被當做角度或速度傳感器使用。正餘弦旋轉變壓器其一
、二次側繞組分別放在定、轉zhuan子zi上shang，一yi次ci側ce繞rao組zu與yu二er次ci側ce繞rao組zu之zhi間jian的de電dian磁ci耦ou合he程cheng度du與yu轉zhuan子zi的de轉zhuan角jiao密mi切qie相xiang關guan。正zheng餘yu弦xian旋xuan轉zhuan變bian壓ya器qi正zheng是shi利li用yong它ta們men之zhi間jian的de不bu同tong相xiang對dui位wei置zhi來lai改gai變bian它ta們men之zhi間jian的de互hu感gan
，以yi便bian在zai二er次ci（轉子）繞組中獲得與旋轉θ成正、餘弦函數關係的端電壓。

 

如上圖1所示
，S1-S3作為勵磁繞組

，S2-S4作為定子交軸繞組，兩者空間互相垂直且匝數、型式完全相同。R1-R3和R2-R4分別為轉子上的正弦輸出繞組和餘弦輸出繞組
，它們的結構也完全相同。

 

對於定子勵磁，不帶補償繞組的正餘弦旋轉變壓器在任意電氣角度下輸出電壓滿足下述方程式：

 

UR1R3=KUS1S3cosθ+KUS2S4sinθ

 

UR2R4=KUS2S4cosθ-KUS1S3sinθ

 

式中：

 

UR1R3為轉子繞組R1R3之間的電壓；

 

UR2R4為轉子繞組R2R4之間的電壓；

 

US1S3為定子繞組S1S3之間的電壓
；

 

US2S4為定子繞組S2S4之間的電壓
；

 

θ為旋轉變壓器轉子相對定子的電氣角
；

 

K為旋轉變壓器變比。

 

當原邊定子交軸繞組短路時，電壓方程式變為：

 

UR1R3=KUS1S3cosθ

 

UR2R4=-KUS1S3sinθ

 

對正餘弦旋轉變壓器的勵磁繞組
、正弦繞組和餘弦繞組的輸出信號進行測量和分析，可以計算出旋轉變壓器的電氣角和旋轉速度，從而得到被測對象角度
、轉速等參數。

 

 

01零位電壓

 

對於定子勵磁來講，當圖2中S1S3與R2R4處chu於yu最zui小xiao耦ou合he時shi即ji旋xuan變bian的de基ji準zhun電dian氣qi零ling位wei。當dang正zheng餘yu弦xian旋xuan轉zhuan變bian壓ya器qi的de輸shu出chu繞rao組zu中zhong感gan應ying電dian壓ya最zui小xiao時shi，轉zhuan子zi位wei置zhi就jiu是shi電dian氣qi零ling位wei，輸shu出chu電dian壓ya就jiu是shi零ling位wei電dian壓ya。零ling位wei電dian壓ya也ye稱cheng剩sheng餘yu電dian壓ya（Null voltage）。

 

02函數誤差

 

正餘弦旋轉變壓器在任一轉子位置時函數誤差的表達式為：

 

旋轉變壓器函數誤差計算公式式中：

 

δs——函數誤差；

 

Uθ——在轉子角度為θ時輸出電壓基波同相（與最大輸出電壓同相）分量；

 

U——在轉子角度為90°時輸出電壓基波分量。

 

03相位移

 

相(xiang)位(wei)移(yi)是(shi)指(zhi)勵(li)磁(ci)電(dian)壓(ya)與(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)基(ji)波(bo)分(fen)量(liang)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)位(wei)差(cha)。正(zheng)餘(yu)弦(xian)旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)壓(ya)器(qi)相(xiang)位(wei)移(yi)通(tong)常(chang)超(chao)前(qian)
，對(dui)於(yu)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)而(er)言(yan)，相(xiang)對(dui)固(gu)定(ding)的(de)相(xiang)位(wei)移(yi)是(shi)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)的(de)
，但(dan)是(shi)，較(jiao)大(da)的(de)、並且不穩定的相位移則是不允許的。

 

一般而言，隨著基座號的上升、勵磁頻率的上升，相位移隨之減小。隨著溫度的上升，繞組電阻變大，相位移也會變大。

 

04變壓比

 

正(zheng)餘(yu)弦(xian)旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)變(bian)壓(ya)比(bi)與(yu)靜(jing)止(zhi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)變(bian)比(bi)含(han)義(yi)相(xiang)同(tong)，但(dan)是(shi)
，正(zheng)餘(yu)弦(xian)旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)壓(ya)器(qi)在(zai)不(bu)同(tong)轉(zhuan)角(jiao)時(shi)，磁(ci)場(chang)耦(ou)合(he)程(cheng)度(du)不(bu)同(tong)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)不(bu)同(tong)。因(yin)此(ci)，正(zheng)餘(yu)弦(xian)旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)變(bian)壓(ya)比(bi)是(shi)指(zhi)在(zai)規(gui)定(ding)勵(li)磁(ci)條(tiao)件(jian)下(xia)
，最(zui)大(da)空(kong)載(zai)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)基(ji)波(bo)分(fen)量(liang)與(yu)勵(li)磁(ci)電(dian)壓(ya)的(de)基(ji)波(bo)分(fen)量(liang)之(zhi)比(bi)。

 

05電氣誤差

 

電氣誤差是指轉子實際電氣角度與通過輸出測量計算獲得的電氣角度的偏差。一般不超過12′。

 

06交軸誤差

 

原邊繞組輪流勵磁（剩下繞組短路），轉動轉子，分別測得轉子理論角度為0°

、90°、180°、270°時的電氣誤差，按要求取這些電氣誤差的代數差，絕對值最大的差值為交軸誤差。

 

07開路輸入阻抗

 

旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)中(zhong)，在(zai)銘(ming)牌(pai)上(shang)標(biao)稱(cheng)的(de)指(zhi)標(biao)一(yi)般(ban)隻(zhi)有(you)兩(liang)個(ge)，一(yi)個(ge)是(shi)變(bian)壓(ya)比(bi)，另(ling)一(yi)個(ge)就(jiu)是(shi)開(kai)路(lu)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)。旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)開(kai)路(lu)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)一(yi)般(ban)在(zai)200Ω~10kΩ之間。

 

08空載電流

 

旋轉變壓器勵磁繞組的空載電流符合產品專用技術條件中的規定。

 

 

許多人認為
，正餘弦旋轉變壓器一個繞組輸出正弦信號，一個繞組輸出餘弦信號

，兩者相差90°，這其實是一種錯誤的認識。正餘弦旋轉變壓器相當於一台調幅裝置，勵磁信號相當於載波信號，通常為400Hz
、1000Hz或(huo)更(geng)高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)正(zheng)弦(xian)波(bo)。與(yu)轉(zhuan)子(zi)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)度(du)關(guan)聯(lian)的(de)正(zheng)餘(yu)弦(xian)信(xin)號(hao)相(xiang)當(dang)於(yu)調(tiao)製(zhi)信(xin)號(hao)，旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)壓(ya)器(qi)靜(jing)止(zhi)時(shi)，正(zheng)餘(yu)弦(xian)繞(rao)組(zu)輸(shu)出(chu)的(de)是(shi)載(zai)波(bo)信(xin)號(hao)，旋(xuan)轉(zhuan)時(shi)
，輸(shu)出(chu)的(de)是(shi)已(yi)調(tiao)製(zhi)的(de)調(tiao)幅(fu)信(xin)號(hao)。

 

當旋轉變壓器為兩極，勵磁頻率為1000Hz
，轉子以3000r/min旋轉，正餘弦繞組輸出為50Hz正弦調製波到1000Hz正弦載波上的調幅信號。如圖2所示：

 

圖2：正餘弦旋轉變壓器的勵磁波形及正餘弦繞組輸出波形

 

正弦繞組和餘弦繞組輸出為調幅波

，其包絡線分別為正弦波和餘弦波
，包絡線的頻率為50Hz，對應轉子的轉速，正弦繞組和餘弦繞組的幅值的比值的反正切就是轉子的轉角。

 

 

正餘弦旋轉變壓器輸出為調幅波，包含了轉角及轉速信號
，銀河電氣在充分研究正餘弦變壓器輸入輸出關係的基礎上，研製了DH2000/RE1正餘弦旋轉變壓器綜合測試儀。測試儀如下圖3所示。

 

圖3：正餘弦旋轉變壓器綜合測試儀

 

● 全新測試手段
，告別紛繁複雜的傳統儀器；

 

● 現代測試技術，全麵提高測試精度；

 

● 全麵解碼旋變，狀態及性能參數一目了然；

 

一台DH2000/RE1正餘弦旋轉變壓器綜合測試儀即可高效率實現標準規定的所有試驗，並可自動出具試驗報告和合格判定。（測試儀內置高精度勵磁電源

，用戶無需另外選購）