Роторный трансформатор(Resolver Sensors ) — индуктивная микромашина, выходное напряжение которой поддерживает определенную функциональную связь с угловым положением ротора. Это датчик перемещения, который преобразует угловое смещение в электрические сигналы и служит резольверным элементом, способным преобразовывать координаты и вычислять функции.
Он состоит из статора и ротора. Обмотка статора действует как первичная сторона трансформатора, получая напряжение возбуждения, а обмотка ротора действует как вторичная сторона, получая индуцированное напряжение посредством электромагнитной связи. Термин «вращающийся трансформатор» в настоящее время профессионально используется в Китае и обозначается сокращением «вращающийся трансформатор». Некоторые называют его «резольвером» или «разлагателем».
Вращающиеся трансформаторы используются в системах сервоуправления движением для определения и измерения углового положения. Ранние вращающиеся трансформаторы использовались в вычислительных и решающих устройствах в качестве основного компонента аналоговых компьютеров. Их выходной сигнал представляет собой электрический сигнал, который изменяется в зависимости от углового положения ротора по определенной функции, обычно синусоидальной, косинусоидальной или линейной. Эти функции являются общими и легко реализуемыми. При специальной конструкции обмоток также можно создавать электрические выходы определенных специальных функций, но эти функции используются только в особых случаях и не являются общими.
С развитием электронной промышленности интеграция электронных компонентов возросла, а цены на компоненты значительно снизились. Кроме того, достижения в технологии обработки сигналов сделали схемы обработки сигналов вращающихся трансформаторов более простыми, надежными и дешевыми. Более того, появление программного декодирования для обработки сигналов сделало вопрос обработки сигналов более гибким и удобным. В результате расширилось применение роторных трансформаторов и полнее реализовались их преимущества.
**Принцип работы роторного трансформатора**
Сущность ротационного трансформатора – это трансформатор. Ключевые параметры аналогичны трансформаторам, например, номинальное напряжение, номинальная частота и коэффициент трансформации. Разница в том, что его первичная и вторичная стороны не фиксированы, а имеют относительное перемещение. Поскольку относительный угол между двумя изменяются, на выходной стороне может быть получена форма сигнала с изменяющейся амплитудой. Конструкция вращающегося трансформатора основана на вышеуказанном принципе: амплитуда выходного сигнала меняется в зависимости от положения, но частота остается неизменной. В практических приложениях устанавливаются два набора выходных катушек с разностью фаз 90 градусов, что приводит к получению двух наборов сигналов с вариациями амплитуды SIN и COS.
Одноканальная система измерения угла может состоять из двух одинаковых синусоидальных и косинусоидальных вращающихся преобразователей. Один вращающийся трансформатор действует как передатчик, а другой как управляющий трансформатор. Передатчик возбуждается источником переменного тока. Точность поворотного трансформатора - 6', точность одноканальной системы - не менее 6'. Для повышения точности управления системой можно использовать двухканальную систему измерения углов.
**Типы ротационных трансформаторов**
Ротационные трансформаторы обычно имеют конструкцию, аналогичную двигателю с фазным ротором. Различные типы или названия вращающихся трансформаторов могут быть получены на основе разных критериев классификации.
- По разнице в использовании их можно разделить на вычислительные вращающиеся трансформаторы и вращающиеся трансформаторы передачи данных.
- В зависимости от функциональной зависимости между выходным напряжением и углом ротора их можно разделить на синусоидальные вращающиеся трансформаторы, линейные вращающиеся трансформаторы и пропорциональные вращающиеся трансформаторы.
- В зависимости от взаимного расположения и конкретных ролей в вычислении угла или связанных с ними системах преобразования и передачи сигналов, их можно разделить на передатчики с вращающимся трансформатором, дифференциальные датчики с вращающимся трансформатором и трансформаторы с вращающимся трансформатором.
Кроме того, вращающиеся трансформаторы можно разделить на контактные и бесконтактные (со щеточными конструкциями с контактными кольцами или без них); типы ограниченного угла и неограниченного угла, основанные на пределах угла поворота ротора; и однополюсные парные и многополюсные парные вращающиеся трансформаторы на основе разницы в количестве пар полюсов.
**Структура ротационного трансформатора**
**Чаточный вращающийся трансформатор:** Обмотка ротора выводится напрямую через контактные кольца и щетки. Он отличается простой конструкцией и небольшими размерами, но надежность низкая, а срок службы невелик из-за механического скользящего контакта между щетками и контактными кольцами. В настоящее время такая конструктивная форма ротационного трансформатора используется редко, основное внимание уделяется бесщеточным ротационным трансформаторам.
**Бесщеточный вращающийся трансформатор:** Он разделен на две основные части: корпус вращающегося трансформатора и дополнительный трансформатор. Первичный и вторичный железные сердечники и катушки дополнительного трансформатора выполнены кольцевыми и закреплены на валу и корпусе ротора соответственно с определенным радиальным зазором.
Обмотка ротора корпуса роторного трансформатора соединена с первичной обмоткой дополнительного трансформатора. Электрический сигнал в первичной обмотке дополнительного трансформатора, т. е. электрический сигнал в обмотке ротора, передается опосредованно через электромагнитную связь и вторичную обмотку дополнительного трансформатора.
Такая конструкция позволяет избежать неблагоприятных последствий, вызванных плохим контактом между щетками и контактными кольцами, повышая надежность и срок службы вращающегося трансформатора, но увеличиваются его размеры, вес и стоимость. В настоящее время бесщеточные роторные трансформаторы имеют две конструктивные формы. Один из них называется бесщеточным вращающимся трансформатором кольцевого типа, а другой — реактивным вращающимся трансформатором.
**Роторный трансформатор кольцевого типа:** Эта конструкция обеспечивает бесщеточный, бесконтактный режим работы. Правая часть рисунка представляет собой типичный статор и ротор вращающегося трансформатора с теми же обмотками статора и ротора, что и у щеточного вращающегося трансформатора для преобразования сигналов. Левая часть — кольцевой трансформатор. Одна его обмотка находится на статоре, а другая — на роторе, расположенном концентрично.
Обмотка кольцевого трансформатора на роторе соединена с обмоткой ротора для преобразования сигнала, а ввод и вывод его электрического сигнала завершается кольцевым трансформатором.
**Вращающийся реактивный трансформатор:** Обмотка возбуждения и выходная обмотка реактивного вращающегося трансформатора размещаются в одном наборе пазов статора и остаются неподвижными. Однако формы обмотки возбуждения и выходной обмотки различны. Выходной сигнал двухфазной обмотки по-прежнему должен представлять собой электрический сигнал, который синусоидально изменяется в зависимости от угла и имеет разность электрических углов 90°.
Форма магнитного полюса ротора специально разработана для придания магнитному полю воздушного зазора примерно синусоидальной формы. Конструкция формы ротора также должна соответствовать необходимому количеству полюсов. Видно, что форма ротора определяет количество пар полюсов и форму магнитного поля воздушного зазора. Реактивные вращающиеся трансформаторы обычно изготавливаются в разъёмном виде и не объединяются вместе, поставляются пользователю в разъёмном виде и собираются пользователем.
