感应同步器的干扰问题对精度的影响

曾乐乐 周萍

摘 要：同步器的测试和运行中会出现局外电磁场的干扰，干扰电势的引入导致附加零位，这种误差处理不当会超过同步器的本身误差。采用隔离变压器使激磁绕组和输出绕组至少有一端接地，采用了隔离变压器不再存在公共接地点，因而导致的零位误差也大大减小。在定子、转子之间加一层金属屏蔽层并可靠接地，加接地屏蔽后容性电流经电流屏蔽层而不再经过输出绕组，不会引起压降。采用上述的方法，可以使端部电势互相抵消，不再导致零位误差。

关键词：干扰电势;接地屏蔽;端部电势

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.145

1 非有效电势对误差的影响

在同步器的测试和运行中往往会出现局外电磁场的干扰，干扰电势的引入导致附加零位，这种误差并排感应同步器本身所有，但如果处理不当会超过同步器的本身误差。

在实际情况下，输出电势存在有效部分为耦合电势即有效电势的同时还存在非有效电势，非有效电势因其来源的不同随着转角的改变，按其固有的规律发生变化，非有效电势中的同相分量与有效电势同相，导致了零位误差的增加。非有效电势导致的零位误差与非有效电势同相分导的大小成正比，相位不变的非有效电势引起零位误差的奇偶点跳跃，这是这类误差的明显特征，非有效电势包括容性电流压降、端部电势和干扰等。

2 容性电流导致的干扰

在实际感应同步器中原副端绕组间存在着不可忽略的分布电容，它的实际等值在输出绕组中流有来自分布电容的电流，由于存在下列关系，它与同步器的负载无关。

xL

式中：xL—绕组感抗;

r—绕组电阻;

xc—分布电容的容抗。

例如：xL：r：xc=10-3：1：104因而容性电流与感应电势接近同相或差180°。所以容性电流在输出绕组中的电阻电压降几乎全部導致零位偏移，其于xL

（1）采用隔离变压器使激磁绕组和输出绕组至少有一端接地，采用了隔离变压器不再存在公共接地点，容性电流必须两次经过气隙才能构成路，故而电流和相应的压降通大为减小，这时的电位电流密度分布用同样的方法进行计算可求得容性电流压降为：

Ec*=1/12-1/2a*+1/2ac*

从公式可以看出不但压降变小，而且没有恒定的成分。因而导致的零位误差也大大减小。

（2）在定子、转子之间加一层金属屏蔽层并可靠接地，加接地屏蔽后容性电流经电流屏蔽层而不再经过输出绕组，不会引起压降。

3 端部耦合导致干扰

端部电势包括连续绕组端部导体对分段绕组端部体和分段绕组间的联线的耦合电势，在分析磁场和电势时，将感应同步器的磁场看作一个平面场，略去了纵向磁场。实际上由于端部电流的作用存在着纵向的磁场，在设计时会导致不可忽略的非有效电势，端部电流的特点是以“单极”形式存在，所以产生的纵向磁场有别于有效部分产生的“多极”横向磁场。前者衰减远比后者来的缓慢，因此组间的联线尽管离开激磁绕组端部转远，中间隔有定子基板，但仍可能感应不可忽略的电势，如果基板是导电的则纵向磁场透过定子基板时将受到阻尼，以下分三种情况由于涡流在基板中得以构成环路，纵向磁场衰减殆尽;由于涡流在基板得以构成两个半环也有很大衰减;组间的联线如存在不对称情况，就会引入联线耦合电势，导致180°机械角，反相的奇偶点零位跳跃与这类误差同时存在的;另一个现象是零电压的增加，其原因是金属基板的阻尼作用使联线电势滞后于有电势，因而指零电压的正交分量增加，其大小和相位与所导致的零位误差一致对于基板为非导电材料的情况，如果连续绕组是简单串联，未被阻尼的磁场将在定子组间联线中感应电势，导致零位误差因而采用对径串联的连续绕组。

绕组端部导体之间存在耦合，这种耦合也随着转角的变化，不过其变化规律不同于有效导体的情况，端部电势反比有效电势小两个数量级，因此必须予以消除。有效的措施是将分段绕组导体组进行反串联，在这种串联下指零时端部电势互相抵消，不再导致零位误差，剩下的是一次变化成分，包括基波和谐波，后者导致函数误差。

采用上述的反串的方法，可以使端部电势互相抵消，但这只有在连续绕组端部完全对称时才为可能，实际上连续绕组总存在引出端缺口，并不能做到完全对称。实践表明对于金属基板圆感应同步器，这种连续绕组形式在精度和工艺性能是可取的。

由于原端之间存在相差甚大的气隙相当于极距的百分之二十五左右。原副端耦合很远，故激磁电压远比输出电压为大。当原副端耦合的电压最大时，两者之比称电压传递系数。电压传递系数与感应同步器的尺寸，极数，工作频率及气隙大小有关，其变化很大。通常在几十到几百之间。由于电压的传递系数很大，而激磁电压的提高受绕组的电流密度和电源功率的限制，通常为几毫伏到几伏，所以输出电压幅值属毫伏级。

由于激磁电压几乎全部成为电阻压降，所以激磁电流的大小只决定于激磁电压和绕组电阻而与频率无关，频率越高ku越小。在相同的激磁电压下，输出电压越高。由此可知，在激磁电压存在失真的情况下，其次谐波电压成份对基波电压成分的比值经过感应同步器在其输出电压中将与谐波次数成正比增大。故输出电压的失真系数要大于激磁电压的失真系数。由于介质为线性性质的，所以只要激磁电压不失真，其输出电压也不存在非线性失真。输出阻抗的绝对值较小，约为几欧到几十欧，因而虽然输出信号较小，但构成的系统仍有较强的抗干扰能力。

参考文献：

[1]感应同步器与数显表[S].