基于DSP的旋转变压器角度解码方法

控制电机第三版课后习题答案

第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势 P25 2. 如果图2 - 1中的电枢反时针方向旋转， 试问元件电势的方向和 A 、 B 电刷的极性如何 P7 3. 为了获得最大的直流电势， 电刷应放在什么位置 的电刷放在磁极轴线上 P 9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上， 上, 如图2 - 29 输出特性的影响。 6. 具有16个槽， (1) (2) (3) (4) 会出现什么问题 为什么端部对称的鼓形绕组 负载电阻不能小于给定值 而在偏离几何中性线 分析在此情况下对测速机正、 （见图2 - 3） P23 a 角的直线 反转的 所示，试综合应用所学的知识， (提示：在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 16个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30所示。 试画出其绕组的完整连接图； 试画出图示时刻绕组的等值电路图； 若电枢沿顺时 针方向旋转， 试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性； 如果电刷不是位于磁极轴线上， 例如顺时针方向移动一个换向片的距离, ~魚、—_A 2~A__4<5~~p- L 5 卫 J _臂駅 --- W.——Wv ~_W J _Wv ~VA _■- 第三章 7 8 9 10 11 12 1.直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定 答 电也电渝嘉的农示式： / _匕一凤小 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成 正比的反电势(当=常数时) 根据转矩平衡方程式， 当负载转矩不变时， 电磁转矩不变； 加上励磁电流If 不 变，磁通①不变， 所以电枢电流Ia 也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电 动机的总阻转矩决定。 T 二T 厂兀 2.如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性 当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻 么原因 RL 时，电动机的转速就下降。 (见图3 - 33),就会发现, 试问这是什 ^发 —— 如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变, 转速变化怎样 n 而仅仅提高电枢端 尺发 1 a 发 3. 一台他励直流电动机， 电压，试问电枢电流、 答：最终电枢电流不变，转速升高 4.已知一台直流电动机， 其电枢额定电压 Ua=110 V ，额定运行时的电枢电流 la= A ,转 速n=3600 r/m in,它的电枢电阻 Ra=50 Q, 空载阻转矩T0=15 mN m 。 试问该电动机额定 负载转矩是多少

第四章旋转变压器

第四章 旋转变压器 工作原理：一、二次绕组的电磁感应耦合程度由转子的转角决定。当旋转变压器的一次侧外施单相交流电压励磁时，二次侧的输出电压将与转子转角严格保持某种函数关系。 第一节 旋转变压器的结构特点和分类 结构： 旋转变压器的典型结构由定子和转子两部分构成。 铁心：高磁导率的铁镍软磁合金片或硅钢片经冲制、绝缘、叠装而成。定、转子之间的气隙是均匀的，绕组：两个轴线在空间互相垂直的分布绕组。 转子绕组引出线和滑环相接，滑环应有四个，固定在转轴的一端， 分类： 按照输出电压和转子转角的函数关系来分： 1) 正余弦旋转变压器（代号ＸＺ） 2) 线性旋转变压器（代号ＸＸ） 3) 比例式旋转变压器（代号ＸＬ） 4) 特殊函数旋转变压器（正切函数、倒数函数、圆函数、对数函数等） 按照电机极对数多少来分：单极对和多极对（可以提高系统的精度）。 按照有无电刷与滑环间的滑动接触来分：接触式和无接触式两类。 第二节 正余弦旋转变压器的工作原理 4.2.1正弦绕组 在旋转变压器中常用的绕组有两种形式，即双层短距分布绕组和同心式正 弦绕组。 双层短距分布绕组能够达到较高的绕组精度并有良好的工艺性，但在绕组中存在一定量的谐波磁动势分量，其所引起的正余弦函数的误差达0.01%-0.07%，再加上工艺因素引起的误差，使旋转变压器的精度受到一定的限制，故双层短距分布绕组只适合对精度要求不很高的旋转变压器。 同心式正弦绕组为高精度绕组，它使各次谐波削弱到相当小，正余弦函数的误差从0.06%降到0.03%以下。缺点为工艺性差，绕组系数低。 正弦绕组是指绕组各元件的导体数沿定子内圆或转子外圆按正弦规律分布的同心式绕组。通常有两种分布形式：第一类是绕组的轴线对准槽的中心线，第二类是绕组的轴线对准齿的中心线。旋转变压器大都采用这两类正弦绕组。 图4-2表示了正弦绕组中各元件在空间沿转子圆周外圆分布的情况及空间磁动势的分布情况。为了使正弦绕组中各元件匝数沿圆周按正弦分布，各元件的匝数应满足 Z )i (cos N N cm ci π 12-= 正弦绕组每相的总匝数为 ])142cos(...3cos [cos 4 1 Z Z Z Z N N N cm Z i ci π ππ-+++==∑= 4.2.2 正余弦旋转变压器的工作原理 正余弦旋转变压器通常为两极结构，定子和转子分别安装两套互相垂直的正弦绕组。 定子绕组：21D D ——励磁绕组，43D D ——交轴绕组（或补偿绕组）。 转子绕组（输出绕组）：21Z Z ——正弦绕组，43Z Z ——余弦绕组。定、转子间的气隙是均匀的。 图4-2 正弦绕组 f U α 图4-1 正余弦旋转变压器 的原理示意图

旋转变压器基础知识

旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输 出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成 线性关系。它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输，也可以作为两相移相器用在角度 --数字转换装 置中。 按输出电压与转子转角间的函数关系 ，我所目前主要生产以下三大类旋转变压器： 1. 正--余弦旋转变压器(XZ )----其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。 2. 线性旋转变压器(XX )、( XDX ----其输出电压与转子转角成线性函数关系。 线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种， 前者(XX )实际上也是正--余弦旋转变压器， 不同的是采用了特定的变比和接线方式。后者( XDX 称单绕组线性旋转变压器。 变化的交变电压信号。 应电势的幅值，便可间接地得到转子相对于定子的位置，即 角的大小。 以上是两极绕组式旋转变压器的基本工作原理， 在实际应用中，考虑到使用的方便性和检测精度等因素, 常采用四极绕组式旋转变压器。这种结构形式的旋转变压器可分为鉴相式和鉴幅式两种工作方式。 1. 鉴相式工作方式 鉴相式工作方式是一种根据旋转变压器转子绕组中感应电势的相位来确定被测位移大小的检测方式。如 图4-4所示，定子绕组和转子绕组均由两个匝数相等互相垂直的绕组组成。 图中SS 2为定子主绕组，K 1K 2 为定子辅助绕组。当 S 1S 2 和 K 1K 2中分别通以交变激磁电压时 V s = V m Cos t (4 3);V = V sin t (4—4)4) t (4 3);V s =V m Sin t (4 4) 根据线性叠加原理，可在转子绕组 感应电势 V BS 和V BK 之和，即 比例式旋转变压器(XL ) ----其输出电压与转角成比例关系。 二、旋转变压器的工作原理 由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子 当激磁电压加到定子绕组时，通过电磁耦合， 3. 原理图。图中Z 为阻抗。设加在定子绕组 (旋转一周)之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律， 因此, 转子绕组便产生感应电势。图 4-3为两极旋转变压器电气工作 的激磁电压为 V S 《sin t 图4-3两极旋转变压器 根据电磁学原理，转子绕组 B 1B 2 V B KV s sin KV m sin sin t 式中K ――旋转变压器的变化; (4 — 1) 中的感应电势则为 4— 2) (4— 2) V m — V s 的幅值； ――转子的转角，当转子和定子的磁轴垂直时, 安装在机床丝杠上，定子安装在机床底座上，则 的角度，它间接反映了机床工作台的位移。 =0。如果转子 角代表的是丝杠转过 由式(4 — 2)可知，转子绕组中的感应电势 V B 为以角速度3随时间 t 其幅值 KV m sin 随转子和定子的相对角位移 以正弦函数变化。因此，只要测量出转子绕组中的感 (4— 4) Bl B 2 中得到感应电 势 V s 和 V k 在 Bl B 2 中产生

差动保护的工作原理

1、变压器差动保护的工作原理 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。例如图8-5所示的双绕组变压器，应使 8.3.2变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 （1）励磁涌流：

在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。 （2）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。

（3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。

②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 ③励磁涌流的波形出现间断角。 表8-1 励磁涌流实验数据举例 （4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： 采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流

旋转变压器基础知识

旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输，也可以作为两相移相器用在角度--数字转换装置中。 按输出电压与转子转角间的函数关系，我所目前主要生产以下三大类旋转变压器： 1. 正--余弦旋转变压器（XZ ）----其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。 2. 线性旋转变压器（XX ）、（XDX ）----其输出电压与转子转角成线性函数关系。 线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种，前者（XX ）实际上也是正--余弦旋转变压器，不同的是采用了特定的变比和接线方式。后者（XDX ）称单绕组线性旋转变压器。 3. 比例式旋转变压器（XL ）----其输出电压与转角成比例关系。 二、 旋转变压器的工作原理 由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子(旋转一周)之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律，因此，当激磁电压加到定子绕组时，通过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。图4－3为两极旋转变压器电气工作原理图。图中Z 为阻抗。设加在定子绕组的激磁电压为 sin ω=- S m V V t （4—1） 图 4-3 两极旋转变压器 根据电磁学原理，转子绕组12B B 中的感应电势则为 sin sin sin θθω== （4－2）B s m V KV KV t （4—2） 式中K ——旋转变压器的变化；—的幅值m s V V ； θ——转子的转角，当转子和定子的磁轴垂直时，θ=0。如果转子 安装在机床丝杠上，定子安装在机床底座上，则θ角代表的是丝杠转过 的角度，它间接反映了机床工作台的位移。 由式(4－2)可知，转子绕组中的感应电势 B V 为以角速度ω随时间t 变化的交变电压信号。 其幅值 sin θm KV 随转子和定子的相对角位移θ以正弦函数变化。因此，只要测量出转子绕组中的感 应电势的幅值，便可间接地得到转子相对于定子的位置，即θ角的大小。 以上是两极绕组式旋转变压器的基本工作原理，在实际应用中，考虑到使用的方便性和检测精度等因素，常采用四极绕组式旋转变压器。这种结构形式的旋转变压器可分为鉴相式和鉴幅式两种工作方式。 1．鉴相式工作方式 鉴相式工作方式是一种根据旋转变压器转子绕组中感应电势的相位来确定被测位移大小的检测方式。如 图4-4所示，定子绕组和转子绕组均由两个匝数相等互相垂直的绕组组成。图中12S S 为定子主绕组，12 K K 为定子辅助绕组。当12S S 和12K K 中分别通以交变激磁电压时 s m V V cos (43);V V sin (44)ωω--＝ ＝ t t （4—3） s m (43);V V sin (44)ω-- ＝ t t （4—4） 根据线性叠加原理，可在转子绕组12B B 中得到感应电势B V ，其值为激磁电压s V 和k V 在12B B 中产生 感应电势BS V 和BK V 之和，即

旋转变压器与编码器的区别

从原理上讲，旋转变压器是采用电磁感应原理工作，随着旋转变压器的转子和定子角位置不同，输出信号可以实现对输入正弦载波信号的相位变换和幅值调制，最终由专用的信号处理电路或者某些具备一定功能接口的DSP和单片机，根据输出信号的幅值和相位与正弦载波信号的关系，解析出转子和定子间的角位置关系。 旋转变压器有单对极和多对极之分，n对极的又被习惯地称为n倍速。在一个极对的角度范围内（单对极就是一整圈），旋转变压器信号经处理后的结果一般都具有反映绝对位置的特性，即可反映当前角位置是处于0～360度（电角度）中的多少度上。目前商用分辨率可以做到2的12次方以上，直至2的16次方，再高就比较困难了。 典型的旋转变压器本体由硅钢片和漆包线构成，不包含任何电子元件，因而抗震能力和温度特性极佳，因而其抗恶劣环境的工作能力远胜于普通旋转编码器，在军工产品中具有广泛应用。 典型的旋转编码器采用光栅原理，用光电方法进行角位置检测，又可分为增量式和绝对式等类型. 旋转变压器 简称旋变,是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。 按励磁方式分，多摩川旋转变压器分BRT和BRX两种，BRT是单相励磁两相输出；BRX是双相励磁单相输出。用户往往选择BRT型的旋变，因为它易于解码。 有增量型和绝对型 增量型只是测角位移(间接为角速度)增量,以前一时刻为基点.而绝对型测从开始工作后角位移量. 增量型测小角度准,大角度有累积误差 绝对型测小角度相对不准,但大角度无累积误差 说简单点的编码器更精确采用的是脉冲计数旋转变压器就不是脉冲技术而是模拟量反馈 据我所知区别如下：1、编码器多是方波输出的，旋变是正余弦的，通过芯片解算出相位差。2、旋变的转速比较高，可以达到上万转，编码器就没那么高了。 3、旋变的应用环境温度是-55到+155，编码器是-10到+70。 4、旋变一般是增量的。根本区别在于：数字信号和模拟正弦或余弦信号的的区别。resolver 有2组信号，可以分别处理成增量信号和绝对值型号。今后会越来越多地得到推广使用。

变压器差动保护

变压器差动保护 一：这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）； 二：差动保护的定义 由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护 三：下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述： 1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高 =220KV,主变低压侧电压U低=110KV,变压器容量Sn=240000KV A, I1’：流过变压器高压侧的一次电流； I”：流过变压器低压侧的一次电流； I2’：流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； I2”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； nh：高压侧电流互感器CT1变比； nl：低压侧电流互感器CT2变比； nB：变压器的变比； 各参数之间的关系：I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2”I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB 2、区内：CT1到CT2的范围之内； 3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地） 单相接地故障以及匝间、层间短路故障；

四：差动的特性 1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图： 下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性： o：图二的坐标原点； f：差动保护的最小制动电流； d：差动保护的最小动作电流； p：比率制动斜线上的任一点； e：p点的纵坐标； b：p点的横坐标； 动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo，差动保护动作；当电流大于f点时， 由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲 线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此， 图中阴影部分，即差动保护的动作区； 制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区； 比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算出此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。以p点为 例：计算出斜线pc的斜率K=pa/ac=(pb-ab)/(ob-of)；举例说明一下： 差动保护有关定值整定如下：最小动作电流Iopo=2,最小制动电流 Iopo=5,比率制动系数k=0.5；按照做差动保护比率制动系数的方法， 施加高压侧电流I1=6A,180度，低压侧电流I2=6A,0度，固定I1升 I2,当I2升到9.4A的时候保护动作，计算一下此时的比率制动系数。 由于两圈变差动的制动电流为（I1+I2）/2,因此，Izd=(9.4+6)/2=7.7, 所以K=(9.4-6-2)/(7.7-5)=1.4/2.7=0.52; 2、谐波制动：当差动电流中的谐波含量达到一定值的时候，我们的装置就 判此电流为非故障电流，进行谐波闭锁。500kv一下等级的变压器之

旋转变压器分类及接口电路

摘要：本文简要介绍编码器、旋转变压器应用特点和接口方法，其中重点介绍产品通信协议和硬件接口电路以及专用的接收芯片AU5561应用方法。 编码器发展历史 早期的编码器主要是旋转变压器，旋转变压器IP值高，能在一些比较恶劣的环境条件下工作，虽然因为对电磁干扰敏感以及解码复杂等缺点而逐渐退出，但是时至今日，仍然有其特有的价值，比如作为混合动力汽车的速度反馈，几乎是不可代替的，此外在环境恶劣的钢铁行业、水利水电行业，旋转变压器因为其防护等级高同样获得了广泛的应用。随着半导体技术的发展，后来便有霍尔传感器和光电编码器，霍尔传感器精度不高但价格便宜，而且不能耐高温，只适合用在一些低端场合，光电编码器正是由于克服了前面两种编码器的缺点而产生，它精度高，抗干扰能力强，接口简单使用方便因而获得了最广泛的应用。 编码器的生产厂家很多，这里以多摩川的产品为例进行介绍。 下面以旋转变压器、增量式编码器、绝对式编码器为例逐一进行介绍。 旋转变压器 简称旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。 按励磁方式分，多摩川旋转变压器分BRT和BRX两种，BRT是单相励磁两相输出；BRX是双相励磁单相输出。用户往往选择BRT型的旋变，因为它易于解码。 旋转变压器解码 图4旋转变压器电气示意图。 旋变的输入输出电压之间的具体函数关系如下所示： 设转子转动角度为θ，初级线圈电压（即励磁电压）:ER1-R2=E*Sin2πft f:励磁频率，E：信号幅度 那么输出电压ES1-S3=K*E*Sin2πft*Cosθ; ES2-S4=K*E*Sin2πft*Sinθ K：传输比， θ：转子偏离原点的角度 令θ=ωt，即转子做匀速运动，那么其输出信号的函数曲线可表示为图5所示， 图中信号频率为f，即励磁信号频率，最大幅度为E，包络信号为Sinωt和Cosωt，解码器就是通过检测这两组输出信号获取旋变位置信息的。 不难看出，励磁频率越高，旋变解码精度也就越高，而励磁电压幅度则对解码没有很明显的影响。只需达到一定的电压数值即可,一般来讲3V~1.2倍额定电压都可满足解码需求。 多摩川为自己的旋变开发了专门的解码芯片AU6802N1，并且艾而特公司有现成的解码板可供使用，解码板支持10KHZ励磁频率，0.5的传输比，可以同时提供增量式和绝对式信号输出，增量式输出

变压器差动保护

第二节变压器差动保护 1.概述 电气主设备内部故障的主保护方案之一是差动保护，差动保护在发电机上的应用是比较简单的，但是作为变压器内部故障的主保护，差动保护将有许多特点和困难。 变压器有两个和更多个电压等级，构成差动保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的差动保护不平衡电流将比发电机大得多。 变压器每相原副边电流之差(正常运行时的励磁涌流)将作为变压器差动保护不平衡电流的一种来源，特别是当变压器过励磁运行时，励磁电流可达变压器额定电流的水平，势必引起差动保护误动作。更有甚者，在空载变压器突然合闸时，或者变压器外部短路被切除而变压器端电压突然恢复时，暂态励磁电流(即励磁涌流)的大小可与短路电流相比拟，在这样大的不平衡电流下，要求差动保护不误动，是一个相当复杂困难的技术问题。 正常运行中的变压器，根据电力系统的要求，需要调节分接头，这又将增大变压器差动保护的不平衡电流。 变压器差动保护能反应高、低压绕组的匝间短路，而匝间短路时虽然短路环中的电流很大，但流入差动保护的电流可能不大。 变压器差动保护还应能反应高压侧(中性点直接接地系统)经高阻接地的单相短路，此时故障电流也较小。 综上所述，差动保护用于变压器，一方面由于各种因素产生较大和很大的不平衡电流，另一方面又要求能反应具有流出电流的轻微匝间短路，可见变压器差动保护要比发电机差动保护复杂得多。 2.配置原则 对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应装设相应的保护装置，并应符合下列规定： (1) 10MVA及以上的单独运行变压器和6.3MVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动 保护。6.3MVA及以下单独运行的重要变压器，亦可装设纵联差动保护。 (2) 10MVA以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护。2MVA及以上的变压器，当电 流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。 (3) 0.4MVA及以上，一次电压为10kV及以下，线圈为三角-星形连接的变压器，可采用两 相三继电器式的过流保护。 (4) 以上所述各相保护装置，应动作于断开变压器的各侧断路器。 3.要求达到的性能指标 (1) 具有防止区外故障误动的制动特性； (2) 具有防止励磁涌流引起误动的功能； (3) 宜具有TA断线判别功能，并能选择闭锁差动或报警，当电流超过额定电流的 1.5～2倍 时可自动解除闭锁； (4) 动作时间(2倍整定值时)不大于50ms； (5) 整定值允差±5%。 4.原理及其微机实现 4.1四方 4.1.1 保护原理 变压器差动包括主变差动、发变组差动、厂用变差动、起/备变差动、励磁变差动等，对于高压侧为500kV的一个半开关接线方式，发变组差动及主变差动保护应反应四侧的电流量。

变压器差动保护的基本原理及逻辑图

变压器差动保护的基本原理及逻辑图 1、变压器差动保护的工作原理 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。例如图8-5所示的双绕组变压器 8.3.2变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 （1）励磁涌流： 在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。 （2）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。

（3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。

②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 ③励磁涌流的波形出现间断角。 表8-1 励磁涌流实验数据举例 （4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： ①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流 ①变压器两侧电流相位不同 电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°，如下图所示，Y侧电流滞后△侧电流30°，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30°左右，从而产生很大的不平衡电流。 ②电流互感器计算变比与实际变比不同 由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不一致，从而产生不平衡电流。

旋转变压器(resolver)原理

§4—1旋转变压器 旋转变压器是一种常用的转角检测元件，由于它结构简单，工作可靠，且其精度能满足一般的检测要求，因此被广泛应用在数控机床上。 一、旋转变压器的结构 旋转变压器的结构和两相绕线式异步电机的结构相似，可分为定子和转子两大部分。定子和转子的铁心由铁镍软磁合金或硅钢薄板冲成的槽状心片叠成。它们的绕组分别嵌入各自的槽状铁心内。定子绕组通过固定在壳体上的接线柱直接引出。转子绕组有两种不同的引出方式。根据转子绕组两种不同的引出方式，旋转变压器分为有刷式和无刷式两种结构形式。 图4-1是有刷式旋转变压器。它的转子绕组通过滑环和电刷直接引出，其特点是结构简单，体积小，但因电刷与滑环是机械滑动接触的，所以旋转变压器的可靠性差，寿命也较短。 图4-1 有刷式旋转变压器

图4-2 无刷式旋转变压器 图4—2是无刷式旋转变压器。它分为两大部分，即旋转变压器本体和附加变压器。附加变压器的原、副边铁心及其线圈均成环形，分别固定于转子轴和壳体上，径向留有一定的间隙。旋转变压器本体的转子绕组与附加变压器原边线圈连在一起，在附加变压器原边线圈中的电信号，即转子绕组中的电信号，通过电磁耦合，经附加变压器副边线圈间接地送出去。这种结构避免了电刷与滑环之间的不良接触造成的影响，提高了旋转变压器的可靠性及使用寿命，但其体积、质量、成本均有所增加。 常见的旋转变压器一般有两极绕组和四极绕组两种结构形式。两极绕组旋转变压器的定子和转子各有一对磁极，四极绕组则有两对磁极，主要用于高精度的检测系统。除此之外，还有多极式旋转变压器，用于高精度绝对式检测系统。 二、旋转变压器的工作原理 由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子(旋转一周)之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律，因此，当激磁电压加到定子绕组时，通过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。图4－3为两极旋转变压器电气工作原理图。图中Z为阻抗。设 加在定子绕组的激磁电压为

自动控制元件(第四版)习题答案

部分习题答案，仅供参考！ 直流测速发电机 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势 答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。 2. 如果图2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何 答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。 当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速负载电阻不能小于给定值

答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短；eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL∝n2。同样可以证明ea∝n2。因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定 答;直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势（当=常数时） 根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变；加上励磁电流If不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 3. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样答：当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压

35kv变压器差动保护分析

摘要变压器的差动保护是反应变压器各端电流互感器二次电流流入差动继电器的电流差而动作的。在保护范围内无故障时，差动继电器内不平衡电流应接近于零。但在某些情况下，保护范围内无故障时差动继电器内仍有较大的不平衡电流。本文对变压器差动保护的这个特点进行介绍，并简单分析了变压器差动保护两种误动作的原因。 关键词变压器差动保护不平衡电流误动原因分析 引言差动保护是用某种通信通道将电气设备两端的保护装置纵向联接起来，并将两端的电气量进行比较，从而判断保护是否动作。根据基尔霍夫定律，保护范围内流入与流出的电流应该相等（变压器应该归算到同侧）。当保护范围内发生故障时，其流入与流出的电流就不相等了。差动保护就是根据这个不平衡电流动作的。因此，这种保护方法有很高的动作选择性和灵敏度，适用于保护大容量、强电流、高电压及对灵敏度要求高的电气设备。所以，这种方法广泛用于保护大容量、高电压的变压器，并以其优越的保护性能成为大容量、高电压变压器的主要保护方法。然而值得注意的是，由于变压器在结构和运行上具有一些特点，因此在实际运行中保护范围内无故障时，差动保护装置也具有较大的不平衡电流，这种不平衡电流可能引起差动保护装置的误动作。另外，即使考虑了变压器差动保护的这些特点并加以修正，由于这种保护装置的复杂性在有些情况下也常出现一些误动作现象。本文将就变压器差动保护两种误动作的原因加以简单的分析。 一、变压器差动保护的特点 1、变压器励磁涌流的存在 变压器励磁电流（激磁电流）仅流经变压器的某一侧，因此通过电流互感器反应到差动回路中将形成不平衡电流。稳态运行时，变压器的励磁电流不大，只有额定电流的2-5%。在差动范围外发生故障时，由于电压降低，励磁电流减小。所以这两种情况下所形成的不平衡电流都很小，对变压器的差动保护影响不大。 但是，当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复的情况下，则可能出现很大的励磁电流即励磁涌流。这个现象的存在是由于变压器铁心饱和及剩磁的存在引起的，具体分析如下：当二次侧开路而一次侧接入电网时，一次电路的方程为 u1=umcos(wt+α)=i1R1+N1dφ/dt (1) u1：一次电压， um：一次电压的峰值， α：合闸瞬间的电压初相角， R1：变压器一次绕组的电阻， N1：变压器一次绕组的匝数， φ：变压器一次侧磁通。 由于i1R1相对比较小 诜治鏊蔡 坛跏冀锥慰梢院雎圆患?lt;BR>所以 u mcos(wt+α)= N1dφ/dt dφ= ( um/ N1) cos(wt+α) dt 积分，得 φ=( um/ N1) sin(wt+α)+c φ=φm sin(wt+α)+c φm为主磁通峰值，c为积分常数。 设铁芯无剩磁当t=0时，φ=0 所以c=-φmsinα 所以空载合闸磁通为 φ=φm sin(wt+α) -φmsinα（2） 由（2）式可得空载合闸磁通的大小与电压的初相角α有关考虑最不利情况 当α=900时，电压过零

电机及拖动 第七章 习题

第七章驱动和控制微电机 思考题与习题 7.1 单相异步电动机主要分为哪几种类型？简述罩极电动机的工作原理。 7.2 三相异步电动机起动时，如果电源一相断线，这时电动机能否起动？如绕 组一相断线，这时电动机能否起动？Y联结和?联结情况是否一样？如果运行中电源或绕组一相断线，能否继续旋转，有何不良后果？ 7.3 试比较单相异步电动机和三相异步电动机的Tem-s 曲线，着重就以下各点 比较：（1）当s=0时的转矩；（2）当s=1时的转矩；（3）最大转矩；（4）在有相同转矩时的转差率；（5）当1

关于变压器差动保护研究报告——最终版

关于变压器差动保护装置接线的研究 杨利民炼钢作业部公辅区 摘要：文章就天车滑触线接地短路引起变压器差动保护动作故障，展开对差动保护的原理、变压器接线组别与差动保护CT接线关系以及如何测量变压器接线组别做了简要说明，同时着重从CT、二次线路、保护定值、谐波等方面介绍了防止差动保护误动的措施，最终归纳了差动保护动作后，排除故障的思路。 关键词：差动保护，变压器，CT，接线组别 THE INVESTIGATION ON WIRING OF TRANSFORMER DIFFERENTIAL PROTECTION DEVICE ABSTRACT：This paper makes a simple explain about the principle of differential protection,the relationsbetweenconnection mode of transformer and connection of CT,and how to measure connection mode of transformer on short circuittroubleof cranepower supplyline which works by touching leads to differential protecting of transformer, at the same time it introducesmethod of preventingprotection on CT, control line,protection fixed value, harmonic etc, at last concluding the way of getting rid oftrouble after differential protection. KEYWORDS:DIFFERENTIAL PROTECTION,TRANSFORMER, CT, CONNECTION MODE 0 前言 继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的。20世纪初随着电力系统的发展，继电器开始广泛应用于电力系统的保护。从2O世纪5O年代到90年代末，在40余年的时间里，继电保护完成发展的4个阶段，从电磁式保护装置到晶体管式继电保护装置、到集成电路继电保护装置、再到微机继电保护装置。 近年来随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展，基于微机的差动保护应用越来越广泛，成为电力工程界越来越关注的课题。文章就施工中存在的真实案例谈一谈差动保护如何接线问题，并对差动保护的灵敏性、可靠性、选择性以及防止勿动的措施作简要的介绍。 1 差动保护误动的现象 炼钢作业部给480T天车供电2#变压器2008年正式投入运行，变压器容量10000kV A，20 08年12月12日、20日，2009年3月7日连续3次天车滑线接地放炮导致差动保护动作跳闸。期间对变压器、高压柜进行多次实验检查，均未发现异常。 2 差动保护误动原因分析 差动保护是继电保护的一种，是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。它

磁阻式多极旋转变压器

磁阻式多极旋转变压器 普通旋转变压器的精度较低，为角分的数量级，一般应用于精度要求不高或大型机床的粗测和中测系统中。为提高精度，近年来数控系统中广泛采用磁阻式多极旋转变压器。 磁阻式多极旋转变压器（又称细分解算器，或游标解算器），它是一种多极角度传感元件，实际上是一种非接触式磁阻可变的耦合变压器，其结构与传统的多极旋变不同之处在于其励磁绕组和输出绕组均安置在定子铁心的槽中，转子仅由带齿的选片叠制而成，不放任何绕组，实现无接触运行。定子冲片内圆冲制有若干大齿（也称为极靴），每个大齿上又冲制若干等分小齿，绕组安放在大齿槽中。转子外圆表面冲制有若干等分小齿，其数与极对数相等。输出和输入绕组均为集中绕制，其正余弦绕组的匝数按正弦规律变化。而传统结构的多极旋转变压器是采用分布式绕组。图6-4所示为磁阻式多极旋转变压器的原理示意图，其中画出了5个定子齿，4个转子齿。定子槽内安置了逐槽反向串接的输入绕组1-1和两个间隔绕制反向串接的输出绕组2-2、3-3。当给输入绕组1-1加上交流正弦电压时，两个输出绕组2-2、3-3中分别得到两个电压，其幅值主要取决于定子和转子齿的相对位置间气隙磁导的大小。当转子相对定子转动时，空间的气隙磁导发生变化，转子每转过一个转子齿距，气隙磁导变化一个周期；而

当转子转过一周时，气隙磁导变化的周期数等于转子齿数。这样，转子的齿数就相当于磁阻式多极旋转变压器极对数，从而达到多极的效果。气隙磁导的变化，导致输入和输出绕组之间互感的变化，输出绕组感应的电势亦发生变化。实际应用中是通过输出电压幅值的变化而测得转子的转角的。 磁阻式多极旋转变压器没有电刷和滑环接触，工作可靠、抗冲击能力强，并能连续高速运行、寿命长，多用于高精度及各种控制式电气变速双通道系统，提高数控机床定位精度。尽管它的测量精度不如感应同步器和光栅，但高于普通旋转变压器，误差不超过3.5角秒，而且成本低，不需维修，输出信号电平高（0.5～1.5V，最高可达4V），所以在数控机床上的应用很有前途。

变压器差动保护原理

主变差动保护 一、主变差动保护简介 主变差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障 ，差动保护是输入的两端CT 电流矢量差，当两端CT 电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件。 差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT 之间的设备上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器，使故障设备断开电源。 二、纵联差动保护原理 (一)、纵联差动保护的构成 纵联差动保护是按比较被保护元件（1号主变）始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的。为了实现这种比较，在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法接线，即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将他们二次的同极性端子相连，再将差动继电器的线圈并入，构成差动保护。其中差动继电器线圈回路称为差动回路，而两侧的回路称为差动保护的两个臂。 (二)、纵联差动保护的工作原理 根据基尔霍夫第一定律，0 =∑ ? I ；式中∑? I 表示变压器各侧电流的向量和，其物理意义是：变 压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。因此，纵差保护不应动作。 当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。见变压器纵差保护原理接线。

（1）正常运行和区外故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（a）所示，则流入继电器的电流为 继电器不动作。 （2）区内故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（b）所示，则流入继电器的电流为 此时为两侧电源提供的短路电流之和，电流很大，故继电器动作，跳开两侧的断路器。 由上分析可知，纵联差动保护的范围就是两侧电流互感器所包围的全部区域，即被保护元件的全部，而在保护范围外故障时，保护不动作。因此，纵联差动保护不需要与相邻元件的保护在动作时间和动作值上进行配合，是全线快速保护，且具有不反应过负荷与系统震荡及灵敏度高等优点。 三、微机变压器纵差保护的主要元件介绍 主要元件有：1）比率差动保护元件，2）励磁涌流闭锁元件，3）TA饱和闭锁元件，4）TA断线闭锁（告警）元件，5）差动速断元件，6）过励磁闭锁元件 下面对各个元件的功能和原理作个简要的介绍：