Um transformador rotativo (Resolver Sensors ) é uma micromáquina indutiva cuja tensão de saída mantém uma relação funcional específica com a posição angular do rotor. É um sensor de deslocamento que converte o deslocamento angular em sinais elétricos e serve como um elemento resolver capaz de transformar coordenadas e calcular funções.
Consiste em um estator e um rotor. O enrolamento do estator atua como lado primário do transformador, recebendo tensão de excitação, enquanto o enrolamento do rotor atua como lado secundário, obtendo tensão induzida através de acoplamento eletromagnético. O termo “transformador rotativo” é atualmente usado profissionalmente na China e é abreviado como “transformador rotativo”. Alguns se referem a ele como “resolvedor” ou “decompositor”.
Os transformadores rotativos são usados em sistemas de servocontrole de movimento para detecção e medição de posição angular. Os primeiros transformadores rotativos foram usados na computação e na resolução de dispositivos como componente principal de computadores analógicos. Sua saída é um sinal elétrico que varia com a posição angular do rotor em uma determinada função, normalmente senoidal, cosseno ou linear. Essas funções são comuns e fáceis de implementar. Com projeto especializado dos enrolamentos, também é possível produzir saídas elétricas de determinadas funções especiais, mas essas funções são utilizadas apenas em ocasiões especiais e não são gerais.
Com o desenvolvimento da indústria eletrônica, a integração de componentes eletrônicos aumentou e os preços dos componentes diminuíram significativamente. Além disso, os avanços na tecnologia de processamento de sinais tornaram os circuitos de processamento de sinais dos transformadores rotativos mais simples, mais confiáveis e mais baratos. Além disso, o surgimento da decodificação de software para processamento de sinais tornou a questão do processamento de sinais mais flexível e conveniente. Como resultado, a aplicação de transformadores rotativos se expandiu e suas vantagens foram concretizadas de forma mais completa.
**Princípio de Funcionamento do Transformador Rotativo**
A essência de um transformador rotativo é um transformador. Os principais parâmetros são semelhantes aos dos transformadores, como tensão nominal, frequência nominal e relação de transformação. A diferença é que seu lado primário e seu lado secundário não são fixos, mas possuem movimento relativo. À medida que o ângulo relativo entre os dois muda, uma forma de onda com amplitude variável pode ser obtida no lado da saída. O projeto do transformador rotativo é baseado no princípio acima: a amplitude do sinal de saída varia com a posição, mas a frequência permanece inalterada. Em aplicações práticas, são configurados dois conjuntos de bobinas de saída, com diferença de fase de 90 graus, resultando em dois conjuntos de sinais com variações de amplitude SIN e COS.
Um sistema de medição de ângulo de canal único pode ser composto por dois transformadores rotativos senoidais e cossenos idênticos. Um transformador rotativo atua como transmissor e o outro como transformador de controle. O transmissor é excitado por uma fonte de alimentação CA. A precisão do transformador rotativo é de 6' e a precisão do sistema de canal único não é inferior a 6'. Para melhorar a precisão do controle do sistema, um sistema de medição de ângulo de canal duplo pode ser usado.
**Tipos de transformadores rotativos**
Os transformadores rotativos geralmente têm uma estrutura semelhante a um motor de rotor enrolado. Diferentes tipos ou nomes de transformadores rotativos podem ser obtidos com base em diferentes critérios de classificação.
- Com base na diferença de uso, eles podem ser divididos em transformadores rotativos de computação e transformadores rotativos de transmissão de dados.
- Com base na relação funcional entre a tensão de saída e o ângulo do rotor, eles podem ser divididos em transformadores rotativos senoidais, transformadores rotativos lineares e transformadores rotativos proporcionais.
- Com base na relação de posição relativa e funções específicas no cálculo do ângulo ou conversão relacionada e sistemas de transmissão de sinal construídos por eles, eles podem ser divididos em transmissores de transformadores rotativos, transmissores diferenciais de transformadores rotativos e transformadores de transformadores rotativos.
Além disso, os transformadores rotativos podem ser divididos em tipos de contato e sem contato (com ou sem estruturas de escova de anel coletor); tipos de ângulo limitado e ângulo ilimitado com base nos limites do ângulo de rotação do rotor; e transformadores rotativos de pares unipolares e multipolares com base na diferença no número de pares de pólos.
**Estrutura do Transformador Rotativo**
**Transformador Rotativo Escovado:** O enrolamento do rotor é conduzido diretamente através de anéis coletores e escovas. Caracteriza-se por uma estrutura simples e tamanho pequeno, mas a confiabilidade é baixa e a vida útil é curta devido ao contato mecânico deslizante entre as escovas e os anéis coletores. Atualmente, esta forma estrutural de transformador rotativo raramente é utilizada, e o foco está em transformadores rotativos sem escovas.
**Transformador Rotativo sem Escova:** É dividido em duas partes principais, a saber, o corpo do transformador rotativo e o transformador adicional. Os núcleos e bobinas de ferro primário e secundário do transformador adicional são anulares e fixados no eixo do rotor e na carcaça, respectivamente, com uma certa folga radial.
O enrolamento do rotor do corpo do transformador rotativo é conectado à bobina primária do transformador adicional. O sinal elétrico na bobina primária do transformador adicional, ou seja, o sinal elétrico no enrolamento do rotor, é enviado indiretamente através do acoplamento eletromagnético e da bobina secundária do transformador adicional.
Essa estrutura evita os efeitos adversos causados pelo mau contato entre as escovas e os anéis coletores, melhorando a confiabilidade e a vida útil do transformador rotativo, mas aumenta seu tamanho, peso e custo. Atualmente, os transformadores rotativos sem escova possuem duas formas estruturais. Um é chamado de transformador rotativo sem escova do tipo transformador anular e o outro é chamado de transformador rotativo de relutância.
**Transformador rotativo tipo transformador anular:** Esta estrutura funciona bem sem escovas e sem contato. A parte direita da figura é um estator e rotor de um transformador rotativo típico, com os mesmos enrolamentos do estator e do rotor de um transformador rotativo escovado para conversão de sinal. A parte esquerda é o transformador anular. Seu enrolamento está no estator e o outro no rotor, colocado concentricamente.
O enrolamento anular do transformador no rotor é conectado ao enrolamento do rotor para conversão de sinal, e a entrada e saída de seu sinal elétrico são completadas pelo transformador anular.
**Transformador rotativo de relutância:** O enrolamento de excitação e o enrolamento de saída do transformador rotativo de relutância são colocados no mesmo conjunto de ranhuras do estator e permanecem fixos. No entanto, as formas do enrolamento de excitação e do enrolamento de saída são diferentes. O sinal de saída do enrolamento bifásico ainda deve ser um sinal elétrico que varia senoidalmente com o ângulo e tem uma diferença de ângulo elétrico de 90°.
A forma do pólo magnético do rotor é especialmente projetada para tornar o campo magnético do entreferro aproximadamente senoidal. O projeto do formato do rotor também deve atender ao número necessário de pólos. Pode-se observar que o formato do rotor determina o número de pares de pólos e o formato do campo magnético do entreferro. Os transformadores rotativos de relutância são geralmente feitos de forma dividida e não combinados entre si, fornecidos ao usuário de forma dividida, montados pelo usuário.
