《变压器与电动机》旋转变压器的基本原理与结构（举一反三考点练）课后自练 （卷2）

举一反三考点练 《变压器与电动机》旋转变压器的基本原理与结构-课后自测 知识点一 旋转变压器的分类与结构特点 1.（简答题）简述旋转变压器在自动控制系统中的主要用途。 2. （简答题）说明接触式与无接触式旋转变压器的主要区别。 3. （简答题）解释为什么旋转变压器要采用“一刀通”结构。 4. （简答题）描述旋转变压器铁心采用旋转叠片法的目的。 5. （填空题）旋转变压器按电机的磁极对数分类，可分为________和多极对两种。 6. （填空题）无接触式旋转变压器分为有限转角和________两种类型。 知识点二 正余弦旋转变压器的工作原理（空载运行） 1. （简答题）描述正余弦旋转变压器在空载运行时的基本工作过程。 2. （简答题）解释转子转角α如何影响正弦输出绕组的输出电压。 3. （简答题）说明正余弦旋转变压器中两套转子绕组的位置关系及其作用。 4. （简答题）分析为什么励磁电压恒定时直轴磁通幅值保持恒定。 5. （填空题）空载运行时，正弦输出绕组的输出电压与转子转角的________成正比。 6. （填空题）正余弦旋转变压器中，定子补偿绕组在空载运行时处于________状态。 知识点三 正余弦旋转变压器的负载运行与补偿方法 1. （简答题）解释负载运行时为什么会产生输出电压畸变现象。 2. （简答题）说明二次侧对称补偿的工作原理和实现条件。 3. （简答题）描述一次侧补偿绕组的补偿机制。 4. （简答题）分析双重补偿方法的优势和应用场合。 5. （填空题）负载运行时，导致输出电压畸变的主要原因是电枢反应产生的________磁场。 6. （填空题）实际应用中常采用________补偿方式来获得更好的性能。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 举一反三考点练 《变压器与电动机》旋转变压器的基本原理与结构-课后自测 知识点一 旋转变压器的分类与结构特点 1.（简答题）简述旋转变压器在自动控制系统中的主要用途。 【答案】 旋转变压器在自动控制系统中主要有三个方面的用途：首先，它可以作为解算元件使用，通过输出电压与转子转角之间的特定函数关系，实现坐标变换和三角运算等数学计算功能。其次，在随动系统中，它可以替代控制式自整角机，作为信号元件传输与机械角度相关的电信号。最后，在数字-模拟转换装置中，它可以作为电磁移相器使用，实现信号的相位调节。 2. （简答题）说明接触式与无接触式旋转变压器的主要区别。 【答案】 接触式旋转变压器通过电刷和滑环的滑动接触来实现转子绕组与外部电路的连接，这种结构相对简单但存在机械磨损问题，影响使用寿命和可靠性。无接触式旋转变压器则采用非接触信号传输方式，主要有两种形式：一种是通过弹簧卷带实现有限转角传输，另一种是通过环形变压器实现无限转角传输。无接触式因为没有机械磨损，所以工作更可靠，特别适合长期连续运行的场合。 3. （简答题）解释为什么旋转变压器要采用“一刀通”结构。 【答案】 小机座号的旋转变压器设计成“一刀通”结构主要是为了保证电机的同心度，这是提高电机精度的重要措施。在加工过程中，通过一次性完成关键配合面的加工，可以减少装配误差和累积误差。这种结构确保定子和转子之间气隙的均匀性，从而保证磁场的对称分布，最终提高输出电压的精度和稳定性。 4. （简答题）描述旋转变压器铁心采用旋转叠片法的目的。 【答案】 旋转变压器定子和转子铁心采用旋转叠片法的主要目的是使导磁性能沿气隙圆周各处均匀一致。具体做法是在叠装铁心片时，每片都错过一个齿槽的位置进行旋转叠放。这种方法可以消除由于冲片方向和叠装工艺造成的磁路不对称问题，减少磁阻差异，确保磁场在圆周方向分布均匀，从而提高旋转变压器的精度和稳定性。 5. （填空题）旋转变压器按电机的磁极对数分类，可分为________和多极对两种。 【答案】单极对 6. （填空题）无接触式旋转变压器分为有限转角和________两种类型。 【答案】无限转角 知识点二 正余弦旋转变压器的工作原理（空载运行） 1. （简答题）描述正余弦旋转变压器在空载运行时的基本工作过程。 【答案】 当正余弦旋转变压器处于空载运行时，只有定子励磁绕组施加单相交流电压，其他绕组都处于开路状态。励磁绕组通电后产生直轴脉振磁场，这个磁场在空间呈正弦分布。转子上的正弦输出绕组和余弦输出绕组会切割这个磁场，产生的感应电动势大小取决于绕组轴线与磁场方向的夹角。正弦绕组的输出电压与转子转角的正弦值成正比，余弦绕组的输出电压与转子转角的余弦值成正比。 2. （简答题）解释转子转角α如何影响正弦输出绕组的输出电压。 【答案】 转子转角α定义为正弦输出绕组的轴线与交轴方向之间的夹角。这个角度直接影响正弦绕组交链磁通的多少：当α=0°时，正弦绕组轴线与磁场方向垂直，交链磁通为零，输出电压为零；当α=90°时，正弦绕组轴线与磁场方向平行，交链磁通最大，输出电压最大；其他角度时，输出电压按正弦规律变化。因此，输出电压与sinα成正比，实现转角到电压的正弦函数转换。 3. （简答题）说明正余弦旋转变压器中两套转子绕组的位置关系及其作用。 【答案】 正余弦旋转变压器的转子上装有两套完全相同的绕组，它们在空间位置上严格相差90度电角度。其中一套绕组的输出电压与转子转角呈正弦函数关系，称为正弦输出绕组；另一套的输出电压与转子转角呈余弦函数关系，称为余弦输出绕组。这种正交布置使得两个绕组能够同时提供正弦和余弦信号，为控制系统提供完整的角度信息，可用于坐标变换、角度解算等多种功能。 4. （简答题）分析为什么励磁电压恒定时直轴磁通幅值保持恒定。 【答案】 当正余弦旋转变压器的励磁电压保持恒定时，根据电磁感应原理，励磁绕组中产生的感应电动势需要平衡外加电压。在忽略绕组电阻和漏磁通的情况下，感应电动势与磁通变化率成正比。由于输入电压的频率和幅值不变，为了维持电动势平衡，直轴磁通的幅值必须保持恒定。这种恒磁通特性是保证输出电压与转角保持准确函数关系的重要前提条件。 5. （填空题）空载运行时，正弦输出绕组的输出电压与转子转角的________成正比。 【答案】正弦值 6. （填空题）正余弦旋转变压器中，定子补偿绕组在空载运行时处于________状态。 【答案】开路 知识点三 正余弦旋转变压器的负载运行与补偿方法 1. （简答题）解释负载运行时为什么会产生输出电压畸变现象。 【答案】 当正余弦旋转变压器带负载运行时，转子输出绕组中会有电流流过，这些电流会产生电枢反应磁场。这个磁场可以分解为直轴分量和交轴分量，其中交轴磁场与原来的主磁场方向垂直，会对主磁场产生干扰。这种干扰改变了原来均匀的磁场分布，导致转子绕组感应电动势的大小不再单纯取决于转子转角，而是受到负载电流的影响，从而使输出电压与转角之间的正余弦关系发生畸变。 2. （简答题）说明二次侧对称补偿的工作原理和实现条件。 【答案】 二次侧对称补偿是通过使两个转子绕组的负载效应相互抵消来实现的。其工作原理是：当正弦绕组和余弦绕组的负载阻抗完全相等时，它们在相同转角下产生的电枢反应磁场大小相等，方向适当，其交轴分量能够相互抵消。实现这种补偿需要满足三个条件：一是两个转子绕组的电气参数完全相同；二是两个绕组的空间位置严格相差90度；三是两个绕组所接的负载阻抗必须完全相等。 3. （简答题）描述一次侧补偿绕组的补偿机制。 【答案】 一次侧补偿是在定子侧增加一套短路的补偿绕组来实现的。当转子负载电流产生交轴磁场时，这个交轴磁场会穿过定子补偿绕组，根据电磁感应定律，会在补偿绕组中产生感应电动势。由于补偿绕组是短路的，这个电动势会产生补偿电流，该电流产生的磁场方向与转子交轴磁场方向相反。通过合理设计，可以使两个磁场大小相等，从而完全抵消转子交轴磁场，消除输出电压的畸变。 4. （简答题）分析双重补偿方法的优势和应用场合。 【答案】 双重补偿是同时采用一次侧补偿和二次侧补偿的综合方法。它的优势在于能够提供更全面的补偿效果：二次侧对称补偿可以消除大部分交轴磁场，一次侧补偿绕组则可以处理剩余的不平衡部分。这种方法特别适用于对精度要求极高的场合，或者当负载阻抗难以完全匹配时。在实际应用中，双重补偿能够更好地应对制造误差、参数变化等实际情况，提供更稳定、更精确的输出性能。 5. （填空题）负载运行时，导致输出电压畸变的主要原因是电枢反应产生的________磁场。 【答案】交轴 6. （填空题）实际应用中常采用________补偿方式来获得更好的性能。 【答案】双重 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $