Поворотний трансформатор (Resolver Sensors ) — це індуктивна мікромашина, вихідна напруга якої підтримує певний функціональний зв’язок із кутовим положенням ротора. Це датчик переміщення, який перетворює кутове зміщення в електричні сигнали і служить елементом резольвера, здатним до перетворення координат і обчислення функції.
Він складається зі статора і ротора. Обмотка статора діє як первинна сторона трансформатора, отримуючи напругу збудження, тоді як обмотка ротора діє як вторинна сторона, отримуючи індуковану напругу через електромагнітний зв’язок. Термін 'обертовий трансформатор' зараз професійно використовується в Китаї та скорочено називається 'обертовий трансформатор'. Деякі називають його 'резольвером' або 'декомпозитором'.
Ротаційні трансформатори використовуються в системах сервоприводу для визначення та вимірювання кутового положення. Ранні обертові трансформатори використовувалися в обчислювальних і розв’язувальних пристроях як основний компонент аналогових комп’ютерів. Їхній вихід є електричним сигналом, який змінюється залежно від кутового положення ротора в певній функції, як правило, синусоїдальній, косинусній або лінійній. Ці функції звичайні та прості у реалізації. За допомогою спеціалізованої конструкції обмоток також можна виробляти електричні виходи певних спеціальних функцій, але ці функції використовуються лише в особливих випадках і не є загальними.
З розвитком електронної промисловості зросла інтеграція електронних компонентів, а ціни на компоненти значно знизилися. Крім того, прогрес у технології обробки сигналів зробив схеми обробки сигналів обертових трансформаторів простішими, надійнішими та дешевшими. Крім того, поява програмного декодування для обробки сигналів зробила питання обробки сигналів більш гнучким і зручним. В результаті розширилося застосування поворотних трансформаторів і більш повно реалізувалися їх переваги.
**Принцип роботи поворотного трансформатора**
Суть поворотного трансформатора - трансформатор. Основні параметри подібні до трансформаторів, такі як номінальна напруга, номінальна частота та коефіцієнт трансформації. Різниця полягає в тому, що його первинна сторона та вторинна сторона не фіксовані, а мають відносний рух. Коли відносний кут між ними змінюється, на вихідній стороні може бути отримана форма сигналу зі змінною амплітудою. Конструкція поворотного трансформатора заснована на вищезазначеному принципі: амплітуда вихідного сигналу змінюється залежно від положення, але частота залишається незмінною. У практичних застосуваннях встановлюються два набори вихідних котушок із різницею фаз на 90 градусів, що призводить до двох наборів сигналів із змінами амплітуд SIN та COS.
Одноканальна система вимірювання кута може складатися з двох ідентичних синусоїдальних і косинусних обертових трансформаторів. Один поворотний трансформатор виконує роль передавача, а інший - як трансформатор керування. Передавач збуджується від джерела змінного струму. Точність поворотного трансформатора 6', а одноканальної системи не менше 6'. Для підвищення точності керування системою можна використовувати двоканальну систему вимірювання кутів.
**Типи поворотних трансформаторів**
Ротаційні трансформатори зазвичай мають конструкцію, подібну до двигуна з обертовим ротором. Різні типи або назви обертових трансформаторів можуть бути отримані на основі різних критеріїв класифікації.
- Виходячи з різниці у використанні, їх можна розділити на обчислювальні обертові трансформатори та обертові трансформатори для передачі даних.
- На основі функціонального співвідношення між вихідною напругою та кутом обертання їх можна розділити на синусоїдальні обертові трансформатори, лінійні обертові трансформатори та пропорційні обертові трансформатори.
- На підставі взаємозв’язку відносного положення та певних ролей у розрахунку кута або пов’язаних системах перетворення та передачі сигналу, створених ними, їх можна розділити на передавачі з поворотним трансформатором, диференціальні передавачі з поворотним трансформатором і трансформатори з поворотним трансформатором.
Крім того, поворотні трансформатори можна розділити на контактні та безконтактні типи (з контактними кільцевими щітками або без них); типи обмеженого кута та необмеженого кута на основі обмежень кута обертання ротора; і однополюсні парні та багатополюсні парні поворотні трансформатори на основі різниці в кількості пар полюсів.
**Структура поворотного трансформатора**
**Щітковий поворотний трансформатор:** обмотка ротора виводиться безпосередньо через контактні кільця та щітки. Характеризується простою конструкцією і малими розмірами, але надійність низька, а термін служби малий через механічний ковзний контакт між щітками і контактними кільцями. В даний час ця конструктивна форма поворотного трансформатора використовується рідко, і основна увага приділяється безщітковим поворотним трансформаторам.
**Безщітковий поворотний трансформатор:** він розділений на дві основні частини, а саме корпус поворотного трансформатора та додатковий трансформатор. Первинний і вторинний залізні сердечники і котушки додаткового трансформатора кільцеві і закріплені на валу ротора і корпусі відповідно з певним радіальним зазором.
Обмотка ротора корпусу поворотного трансформатора з'єднана з первинною котушкою додаткового трансформатора. Електричний сигнал в первинній котушці додаткового трансформатора, тобто електричний сигнал в обмотці ротора, опосередковано надсилається через електромагнітний зв'язок і вторинну котушку додаткового трансформатора.
Ця конструкція дозволяє уникнути несприятливих ефектів, спричинених поганим контактом між щітками та контактними кільцями, покращуючи надійність і термін служби обертового трансформатора, але його розмір, вага та вартість збільшуються. В даний час безщіточні поворотні трансформатори мають дві конструктивні форми. Один називається безщітковим поворотним трансформатором кільцевого трансформаторного типу, а інший називається обертовим трансформатором реактивності.
**Обертовий трансформатор з кільцевим трансформатором:** ця структура забезпечує безщітковий, безконтактний колодязь. Права частина на малюнку — типовий статор і ротор обертового трансформатора з такими ж обмотками статора і ротора, що й обертовий трансформатор із щіткою для перетворення сигналу. Ліва частина - кільцевий трансформатор. Одна його обмотка знаходиться на статорі, а інша - на роторі, розташованих концентрично.
Обмотка кільцевого трансформатора на роторі з'єднана з обмоткою ротора для перетворення сигналу, а вхід і вихід її електричного сигналу завершує кільцевий трансформатор.
**Реактивний обертовий трансформатор:** Обмотка збудження та вихідна обмотка реактивного обертового трансформатора розміщені в одному наборі пазів статора та залишаються нерухомими. Однак форми обмотки збудження і вихідної обмотки різні. Вихідний сигнал двофазної обмотки все ще повинен бути електричним сигналом, який змінюється синусоїдально з кутом і має різницю електричних кутів 90°.
Форма магнітного полюса ротора спеціально розроблена, щоб зробити магнітне поле повітряного зазору приблизно синусоїдальним. Конструкція форми ротора також повинна відповідати необхідній кількості полюсів. Видно, що форма ротора визначає кількість пар полюсів і форму магнітного поля повітряного проміжку. Реактивні поворотні трансформатори, як правило, виготовляються в роз’єднаній формі і не комбінуються разом, надаються користувачеві в роз’єднаній формі, зібраній користувачем.
