感應同步器的干擾問題對精度的影響

曾樂樂 周萍

摘 要：同步器的測試和運行中會出現局外電磁場的干擾，干擾電勢的引入導致附加零位，這種誤差處理不當會超過同步器的本身誤差。采用隔離變壓器使激磁繞組和輸出繞組至少有一端接地，采用了隔離變壓器不再存在公共接地點，因而導致的零位誤差也大大減小。在定子、轉子之間加一層金屬屏蔽層并可靠接地，加接地屏蔽后容性電流經電流屏蔽層而不再經過輸出繞組，不會引起壓降。采用上述的方法，可以使端部電勢互相抵消，不再導致零位誤差。

關鍵詞：干擾電勢;接地屏蔽;端部電勢

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

1 非有效電勢對誤差的影響

在同步器的測試和運行中往往會出現局外電磁場的干擾，干擾電勢的引入導致附加零位，這種誤差并排感應同步器本身所有，但如果處理不當會超過同步器的本身誤差。

在實際情況下，輸出電勢存在有效部分為耦合電勢即有效電勢的同時還存在非有效電勢，非有效電勢因其來源的不同隨著轉角的改變，按其固有的規律發生變化，非有效電勢中的同相分量與有效電勢同相，導致了零位誤差的增加。非有效電勢導致的零位誤差與非有效電勢同相分導的大小成正比，相位不變的非有效電勢引起零位誤差的奇偶點跳躍，這是這類誤差的明顯特征，非有效電勢包括容性電流壓降、端部電勢和干擾等。

2 容性電流導致的干擾

在實際感應同步器中原副端繞組間存在著不可忽略的分布電容，它的實際等值在輸出繞組中流有來自分布電容的電流，由于存在下列關系，它與同步器的負載無關。

xL

式中：xL—繞組感抗;

r—繞組電阻;

xc—分布電容的容抗。

例如：xL：r：xc=10-3：1：104因而容性電流與感應電勢接近同相或差180°。所以容性電流在輸出繞組中的電阻電壓降幾乎全部導致零位偏移，其于xL

（1）采用隔離變壓器使激磁繞組和輸出繞組至少有一端接地，采用了隔離變壓器不再存在公共接地點，容性電流必須兩次經過氣隙才能構成路，故而電流和相應的壓降通大為減小，這時的電位電流密度分布用同樣的方法進行計算可求得容性電流壓降為：

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

從公式可以看出不但壓降變小，而且沒有恒定的成分。因而導致的零位誤差也大大減小。

（2）在定子、轉子之間加一層金屬屏蔽層并可靠接地，加接地屏蔽后容性電流經電流屏蔽層而不再經過輸出繞組，不會引起壓降。

3 端部耦合導致干擾

端部電勢包括連續繞組端部導體對分段繞組端部體和分段繞組間的聯線的耦合電勢，在分析磁場和電勢時，將感應同步器的磁場看作一個平面場，略去了縱向磁場。實際上由于端部電流的作用存在著縱向的磁場，在設計時會導致不可忽略的非有效電勢，端部電流的特點是以“單極”形式存在，所以產生的縱向磁場有別于有效部分產生的“多極”橫向磁場。前者衰減遠比后者來的緩慢，因此組間的聯線盡管離開激磁繞組端部轉遠，中間隔有定子基板，但仍可能感應不可忽略的電勢，如果基板是導電的則縱向磁場透過定子基板時將受到阻尼，以下分三種情況由于渦流在基板中得以構成環路，縱向磁場衰減殆盡;由于渦流在基板得以構成兩個半環也有很大衰減;組間的聯線如存在不對稱情況，就會引入聯線耦合電勢，導致180°機械角，反相的奇偶點零位跳躍與這類誤差同時存在的;另一個現象是零電壓的增加，其原因是金屬基板的阻尼作用使聯線電勢滯后于有電勢，因而指零電壓的正交分量增加，其大小和相位與所導致的零位誤差一致對于基板為非導電材料的情況，如果連續繞組是簡單串聯，未被阻尼的磁場將在定子組間聯線中感應電勢，導致零位誤差因而采用對徑串聯的連續繞組。

繞組端部導體之間存在耦合，這種耦合也隨著轉角的變化，不過其變化規律不同于有效導體的情況，端部電勢反比有效電勢小兩個數量級，因此必須予以消除。有效的措施是將分段繞組導體組進行反串聯，在這種串聯下指零時端部電勢互相抵消，不再導致零位誤差，剩下的是一次變化成分，包括基波和諧波，后者導致函數誤差。

采用上述的反串的方法，可以使端部電勢互相抵消，但這只有在連續繞組端部完全對稱時才為可能，實際上連續繞組總存在引出端缺口，并不能做到完全對稱。實踐表明對于金屬基板圓感應同步器，這種連續繞組形式在精度和工藝性能是可取的。

由于原端之間存在相差甚大的氣隙相當于極距的百分之二十五左右。原副端耦合很遠，故激磁電壓遠比輸出電壓為大。當原副端耦合的電壓最大時，兩者之比稱電壓傳遞系數。電壓傳遞系數與感應同步器的尺寸，極數，工作頻率及氣隙大小有關，其變化很大。通常在幾十到幾百之間。由于電壓的傳遞系數很大，而激磁電壓的提高受繞組的電流密度和電源功率的限制，通常為幾毫伏到幾伏，所以輸出電壓幅值屬毫伏級。

由于激磁電壓幾乎全部成為電阻壓降，所以激磁電流的大小只決定于激磁電壓和繞組電阻而與頻率無關，頻率越高ku越小。在相同的激磁電壓下，輸出電壓越高。由此可知，在激磁電壓存在失真的情況下，其次諧波電壓成份對基波電壓成分的比值經過感應同步器在其輸出電壓中將與諧波次數成正比增大。故輸出電壓的失真系數要大于激磁電壓的失真系數。由于介質為線性性質的，所以只要激磁電壓不失真，其輸出電壓也不存在非線性失真。輸出阻抗的絕對值較小，約為幾歐到幾十歐，因而雖然輸出信號較小，但構成的系統仍有較強的抗干擾能力。

參考文獻：

[1]感應同步器與數顯表[S].