Un transformador rotativo (Resolver Sensors ) es una micromáquina inductiva cuyo voltaje de salida mantiene una relación funcional específica con la posición angular del rotor. Es un sensor de desplazamiento que convierte el desplazamiento angular en señales eléctricas y sirve como elemento resolutor capaz de transformar coordenadas y calcular funciones.
Consta de un estator y un rotor. El devanado del estator actúa como lado primario del transformador, recibiendo voltaje de excitación, mientras que el devanado del rotor actúa como lado secundario, obteniendo voltaje inducido mediante acoplamiento electromagnético. El término 'transformador rotatorio' se utiliza actualmente de manera profesional en China y se abrevia como 'transformador rotatorio'. Algunos se refieren a él como 'resolvedor' o 'descomponedor'.
Los transformadores rotativos se utilizan en sistemas de servocontrol de movimiento para detección y medición de posición de ángulo. Los primeros transformadores rotativos se utilizaron en dispositivos informáticos y de resolución como componente principal de las computadoras analógicas. Su salida es una señal eléctrica que varía con la posición angular del rotor en una función determinada, típicamente sinusoidal, coseno o lineal. Estas funciones son comunes y fáciles de implementar. Con un diseño especializado de los devanados, también es posible producir salidas eléctricas de ciertas funciones especiales, pero estas funciones sólo se utilizan en ocasiones especiales y no son generales.
Con el desarrollo de la industria electrónica, la integración de componentes electrónicos ha aumentado y los precios de los componentes han disminuido significativamente. Además, los avances en la tecnología de procesamiento de señales han hecho que los circuitos de procesamiento de señales de los transformadores rotativos sean más simples, confiables y económicos. Además, la aparición de software de decodificación para el procesamiento de señales ha hecho que el procesamiento de señales sea más flexible y conveniente. Como resultado, la aplicación de los transformadores rotativos se ha ampliado y sus ventajas se han aprovechado más plenamente.
**Principio de funcionamiento del transformador rotativo**
La esencia de un transformador rotativo es un transformador. Los parámetros clave son similares a los de los transformadores, como el voltaje nominal, la frecuencia nominal y la relación de transformación. La diferencia es que su lado primario y su lado secundario no son fijos sino que tienen movimiento relativo. A medida que cambia el ángulo relativo entre los dos, se puede obtener una forma de onda con amplitud variable en el lado de salida. El diseño del transformador giratorio se basa en el principio anterior: la amplitud de la señal de salida varía con la posición, pero la frecuencia permanece sin cambios. En aplicaciones prácticas, se configuran dos conjuntos de bobinas de salida, con una diferencia de fase de 90 grados, lo que da como resultado dos conjuntos de señales con variaciones de amplitud SIN y COS.
Un sistema de medición de ángulos de un solo canal puede estar compuesto por dos transformadores rotativos sinusoidales y coseno idénticos. Un transformador giratorio actúa como transmisor y el otro como transformador de control. El transmisor es excitado por una fuente de alimentación de CA. La precisión del transformador giratorio es de 6' y la precisión del sistema de un solo canal no es inferior a 6'. Para mejorar la precisión del control del sistema, se puede utilizar un sistema de medición de ángulo de doble canal.
**Tipos de transformadores rotativos**
Los transformadores rotativos generalmente tienen una estructura similar a un motor de rotor bobinado. Se pueden obtener diferentes tipos o nombres de transformadores rotativos en función de diferentes criterios de clasificación.
- Según la diferencia de uso, se pueden dividir en transformadores rotativos informáticos y transformadores rotativos de transmisión de datos.
- Según la relación funcional entre el voltaje de salida y el ángulo del rotor, se pueden dividir en transformadores rotativos sinusoidales, transformadores rotativos lineales y transformadores rotativos proporcionales.
- Según la relación de posición relativa y las funciones específicas en el cálculo de ángulos o los sistemas relacionados de conversión y transmisión de señales construidos por ellos, se pueden dividir en transmisores de transformador giratorio, transmisores diferenciales de transformador giratorio y transformadores de transformador giratorio.
Además, los transformadores rotativos se pueden dividir en tipos de contacto y sin contacto (con o sin estructuras de cepillos de anillos colectores); tipos de ángulo limitado y ángulo ilimitado basados en los límites del ángulo de rotación del rotor; y transformadores rotativos de pares unipolares y de pares multipolares basados en la diferencia en el número de pares de polos.
**Estructura del transformador rotativo**
**Transformador rotativo con escobillas:** El devanado del rotor sale directamente a través de anillos colectores y escobillas. Se caracteriza por una estructura simple y tamaño pequeño, pero la confiabilidad es pobre y la vida útil es corta debido al contacto deslizante mecánico entre las escobillas y los anillos colectores. Actualmente, esta forma estructural de transformador rotativo rara vez se utiliza y la atención se centra en los transformadores rotativos sin escobillas.
**Transformador rotativo sin escobillas:** Se divide en dos partes principales, a saber, el cuerpo del transformador rotativo y el transformador adicional. Los núcleos de hierro primario y secundario y las bobinas del transformador adicional son anulares y están fijados al eje del rotor y a la carcasa, respectivamente, con un cierto espacio radial.
El devanado del rotor del cuerpo del transformador giratorio está conectado con la bobina primaria del transformador adicional. La señal eléctrica en la bobina primaria del transformador adicional, es decir, la señal eléctrica en el devanado del rotor, se envía indirectamente a través del acoplamiento electromagnético y la bobina secundaria del transformador adicional.
Esta estructura evita los efectos adversos causados por un mal contacto entre las escobillas y los anillos colectores, mejorando la confiabilidad y vida útil del transformador rotativo, pero aumenta su tamaño, peso y costo. Actualmente, los transformadores rotativos sin escobillas tienen dos formas estructurales. Uno se llama transformador rotativo sin escobillas de tipo transformador anular y el otro se llama transformador rotativo de reluctancia.
**Transformador giratorio tipo transformador anular:** Esta estructura logra un pozo sin contacto y sin escobillas. La parte derecha de la figura es el estator y el rotor de un transformador rotativo típico, con los mismos devanados de estator y rotor que un transformador rotativo con escobillas para conversión de señal. La parte izquierda es el transformador anular. Un devanado está en el estator y el otro en el rotor, colocado concéntricamente.
El devanado del transformador anular en el rotor está conectado con el devanado del rotor para la conversión de la señal, y el transformador anular completa la entrada y salida de su señal eléctrica.
**Transformador giratorio de reluctancia:** El devanado de excitación y el devanado de salida del transformador giratorio de reluctancia se colocan en el mismo conjunto de ranuras del estator y permanecen fijos. Sin embargo, las formas del devanado de excitación y del devanado de salida son diferentes. La señal de salida del devanado bifásico aún debe ser una señal eléctrica que varía sinusoidalmente con el ángulo y tiene una diferencia de ángulo eléctrico de 90°.
La forma del polo magnético del rotor está especialmente diseñada para hacer que el campo magnético del entrehierro sea aproximadamente sinusoidal. El diseño de la forma del rotor también debe cumplir con el número requerido de polos. Se puede observar que la forma del rotor determina el número de pares de polos y la forma del campo magnético del entrehierro. Los transformadores rotativos de reluctancia generalmente se fabrican en forma dividida y no combinados, se entregan al usuario en forma dividida y ensamblados por el usuario.
