Politechnika Świętokrzyska
Laboratorium maszyn elektrycznych specjalnych
Ćwiczenie Nr 8	Temat: Transformator położenia kątowego.	Zespół nr 3 : gr.35 B Dudek Rafał Bąk Mariusz Banaczek Damian Barwicki Łukasz Suchecki Robert
Data wykonania: 03.01.2000	Data oddania sprawozdania 18.01.2000	Ocena

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania, budowy, parametrów oraz możliwości stosowania transformatora położenia kątowego- resolwera.

3. Elementy wykorzystane w ćwiczeniu:

• generator funkcji sinusoidalnej

• multimetry cyfrowe o dużej dokładności

• resolwer ze skalą kątową i przekładnią ślimakową

4. Schematy pomiarowe.

4.1 Pomiar przekładni resolwera.

4.2 Pomiar zależności napięcia wyjściowego od kąta obrotu wirnika.

4.3 Pomiar błędu odwzorowania sinusoidy.

Wyznaczenie błędu amplitudowego. Wyznaczenie błędu kątowego.

5. Tabele pomiarowe i przykładowe obliczenia.

5.1 Pomiar przekładni resolwera.

Lp	US1-S3	UR1-R3	υ	US2-S4	UR1-R3	υ
	V	V		V	V
1	7,6	3,68	0,4842	7,6	3,67	0,4829
2	6	2,91	0,4850	6	2,95	0,4917
3	4,8	2,31	0,4813	5	2,33	0,4660
4	3,8	1,82	0,4789	4	1,91	0,4775
5	2,2	1,06	0,4818	2,8	1,23	0,4393
		υśr=0,48			υśr=0,47

Przekładnie resolwera wylicza się ze wzoru:

gdzie: Z₁k_u1 - liczba zwojów i współczynnik uzwojenia stojana

Z₂k_u2 - liczba zwojów i współczynnik uzwojenia wirnika

Wypadkowa przekładnia transformatora położenia kątowego wyraża się wzorem:

5.2 Pomiar zależności napięcia wyjściowego od kąta obrotu wirnika.

Lp	α	US1-S3	US2-S4	UR1-R3
-	O	V	V	V
1	0	0,22	6,20	5
2	10	1,26	6,07	5
3	20	2,30	5,75	5
4	30	3,30	5,25	5
5	40	4,15	4,61	5
6	50	4,09	3,80	5
7	60	5,50	2,90	5
8	70	5,90	1,90	5
9	80	6,10	0,85	5
10	90	6,20	0,20	5

5.3 Pomiar błędu odwzorowania sinusoidy.

Wyznaczenie błędu amplitudowego. Wyznaczenie błędu kątowego.

Lp	α	Uwy	Uwymaxsinα	ΔU	ΔU%	Δα	UWAGI
		-	V	V	V	%		-
1	0	0,06	0,000	0,060	0,0164	0,6	ZoR=∞
2	5	0,24	0,318	-0,078	-0,0214	-0,7	Zok=∞
3	10	0,42	0,633	-0,213	-0,0585	-2,0
4	15	0,60	0,944	-0,344	-0,0943	-3,4
5	20	0,80	1,248	-0,448	-0,1227	-4,5
6	25	1,00	1,542	-0,542	-0,1484	-5,6
7	30	1,23	1,824	-0,594	-0,1628	-6,5
8	35	1,47	2,093	-0,623	-0,1706	-7,2
9	40	1,74	2,345	-0,605	-0,1658	-7,4
10	45	2,00	2,580	-0,580	-0,1589	-7,7
11	50	2,28	2,795	-0,515	-0,1411	-7,5
12	55	2,55	2,989	-0,439	-0,1202	-7,2
13	60	2,80	3,160	-0,360	-0,0986	-6,8
14	65	3,11	3,307	-0,197	-0,0540	-4,4
15	70	3,30	3,429	-0,129	-0,0354	-3,6
16	75	3,50	3,525	-0,025	-0,0068	-0,9
17	80	3,59	3,594	-0,004	-0,0011	-0,2
18	85	3,61	3,636	-0,026	-0,0071	-2,8
19	90	3,65	3,650	0,000	0,0000	0,0
1	0	0,06	0,000	0,060	0,0169	0,6	ZoR=4,7kΩ
2	5	0,23	0,308	-0,078	-0,0221	-0,8	Zok=∞
3	10	0,39	0,614	-0,224	-0,0634	-2,2
4	15	0,4	0,916	-0,516	-0,1457	-5,2
5	20	0,58	1,210	-0,630	-0,1780	-6,5
6	25	0,77	1,495	-0,725	-0,2049	-7,8
7	30	0,99	1,769	-0,779	-0,2201	-8,7
8	35	1,2	2,030	-0,830	-0,2343	-9,8
9	40	1,44	2,275	-0,835	-0,2357	-10,6
10	45	1,68	2,502	-0,822	-0,2322	-11,3
11	50	1,94	2,711	-0,771	-0,2177	-11,6
12	55	2,2	2,899	-0,699	-0,1974	-11,8
13	60	2,5	3,065	-0,565	-0,1595	-11,0
14	65	2,7	3,207	-0,507	-0,1434	-11,7
15	70	2,98	3,326	-0,346	-0,0977	-9,8
16	75	3,2	3,419	-0,219	-0,0618	-8,2
17	80	3,4	3,486	-0,086	-0,0242	-4,8
18	85	3,5	3,526	-0,026	-0,0074	-2,9
19	90	3,54	3,540	0,000	0,0000	0,0

Lp	α	Uwy	Uwymaxsinα	ΔU	ΔU%	Δα	UWAGI
1	0	0,068	0,000	0,068	0,0189	0,6	Z=4,7kΩ
2	5	0,24	0,314	-0,074	-0,0204	-0,7
3	10	0,43	0,625	-0,195	-0,0541	-1,9
4	15	0,6	0,931	-0,331	-0,0920	-3,3
5	20	0,8	1,231	-0,431	-0,1196	-4,4
6	25	1,05	1,521	-0,471	-0,1308	-5,0
7	30	1,26	1,799	-0,539	-0,1498	-5,9
8	35	1,49	2,064	-0,574	-0,1594	-6,7
9	40	1,73	2,313	-0,583	-0,1620	-7,3
10	45	1,99	2,545	-0,555	-0,1540	-7,5
11	50	2,26	2,757	-0,497	-0,1380	-7,4
12	55	2,52	2,948	-0,428	-0,1189	-7,1
13	60	2,78	3,117	-0,337	-0,0935	-6,4
14	65	3,01	3,262	-0,252	-0,0700	-5,7
15	70	3,22	3,382	-0,162	-0,0450	-4,5
16	75	3,4	3,477	-0,077	-0,0213	-2,8
17	80	3,52	3,545	-0,025	-0,0069	-1,4
18	85	3,58	3,586	-0,006	-0,0017	-0,7
19	90	3,6	3,600	0,000	0,0000	0,0

Błąd względny amplitudowy ΔU% jest to błąd bezwzględny ΔU odniesiony do maksymalnego napięcia wyjściowego:

gdzie :

Uwymax -maksymalna wartość napięcia wyjściowego dla kąta α=90^o

Błąd bezwzględny ΔU obliczamy z zależności:

Błąd kątowy wyrażony w minutach kątowych dla resolwera oblicza się z zależności:

6. Wyznaczone charakterystyki.

6.1 Zależność napięcia wyjściowego od kąta obrotu wirnika Uwy=f(α).

6.3 Zależność Uwy, Uwymaxsinα, ΔU w funkcji kąta obrotu wirnika dla 3 stanów pracy:

1. 
   w stanie jałowym - uzwojenie wirnika oraz uzwojenie stojana rozwarte

2. w stanie obciążenia- uzwojenie wirnika jest obciążone impedancją Z_oR , natomiast uzwojenie kompensacyjne rozwarte

3. 
   w stanie obciążenia- przy zastosowaniu kompensacji pierwotnej (uzwojenie stojana zwarte przez impedancję Z_ok )

6.4 Zależność napięcia wyjściowego Upr w funkcji kąta obrotu wirnika Upr=f(α).

7. Wnioski.

Transformator położenia kątowego jest urządzeniem, w którym napięcie wyjściowe (odpowiedź) jest pewną funkcją kąta obrotu rotora. W zależności od rodzaju tej funkcji może być transformator położenia kątowego sinusowy, cosinusowy, sinusowo-cosinusowy, liniowy itp. Nasze ćwiczenie umożliwiło poznanie badanego transformatora oraz wyznaczenie jego poszczególnych charakterystyk i parametrów.

Przy pomiarze przekładni, do stojana S1-S3 doprowadziliśmy napięcie U1 z generatora sinusoidalnego o częstotliwości 2500Hz. Wirnik resolwera ustawiliśmy w takim położeniu, że osie magnetyczne uzwojenia stojana S1-S3 oraz wirnika pokryły się (α=90^o )

Napięcie wyjściowe U2 osiągnęło wówczas wartość maksymalną U2=U2max=3,68V.

Z otrzymanych wyników wyznaczyliśmy wypadkową przekładnię resolwera, która wyniosła υ= 0,48 .

Przy pomiarach zależności napięcia wyjściowego od kąta obrotu wirnika uzwojenie R1-R3 wirnika zasililiśmy napięciem 5 V z generatora sinusoidalnego o częstotliwości 2500Hz. Pomiary napięć stojana US1-S3 i US2-S4 wykonywaliśmy obracając wirnik co 10^o w przedziale kąta od 0 do 90 ^o .Wyniki pomiarów zestawiliśmy w tabeli. Na ich podstawie sporządziliśmy poszczególne wykresy. Jak widać charakterystyka US1-S3= f(α) przypomina fragment sinusoidy od 0 do 90 ^o co jest zgodne z teoretyczną charakterystyką U=f(α) transformatora położenia kątowego. Napięcia stojana US1-S3 i US2-S4 , jak widać z wykresu przesunięte są między sobą o 90 ^o .

Pomiary błędu odwzorowania sinusoidy przeprowadziliśmy dla trzech stanów pracy resolwera:

1. w stanie jałowym- uzwojenie wirnika oraz uzwojenie stojana rozwarte

b) w stanie obciążenia- uzwojenie wirnika jest obciążone impedancją Z_oR=4,7kΩ, natomiast uzwojenie kompensacyjne rozwarte

c) w stanie obciążenia- przy zastosowaniu kompensacji pierwotnej (uzwojenie stojana zwarte przez impedancję Z_ok=4,7kΩ )

Pomiary napięcia wyjściowego wykonywaliśmy przy obracaniu wirnika co 5^o w zakresie 0÷90^o . W przypadku b) zauważyliśmy, iż obciążenie uzwojenia wirnika impedancją Z_oR=4,7kΩ spowodowało spadek napięcia Uwy w stosunku do przypadku a) średnio o około 0,2V . Wyniki otrzymane w punkcie c) są natomiast zbliżone do wyników z przypadku a).

---