Máy biến áp quay (Cảm biến giải quyết ) là một máy vi mô cảm ứng có điện áp đầu ra duy trì mối quan hệ chức năng cụ thể với vị trí góc của rôto. Nó là một cảm biến dịch chuyển chuyển đổi dịch chuyển góc thành tín hiệu điện và đóng vai trò là phần tử phân giải có khả năng phối hợp chuyển đổi và tính toán hàm.
Nó bao gồm một stato và một rôto. Cuộn dây stato đóng vai trò là phía sơ cấp của máy biến áp, nhận điện áp kích thích, trong khi cuộn dây rôto đóng vai trò là phía thứ cấp, thu điện áp cảm ứng thông qua khớp nối điện từ. Thuật ngữ 'máy biến áp quay' hiện được sử dụng chuyên nghiệp ở Trung Quốc và được viết tắt là 'máy biến áp quay'. Một số người gọi nó là 'bộ giải quyết' hoặc 'bộ giải mã.'
Máy biến áp quay được sử dụng trong hệ thống điều khiển servo chuyển động để cảm biến và đo vị trí góc. Máy biến áp quay ban đầu được sử dụng trong các thiết bị tính toán và giải quyết như một thành phần chính của máy tính analog. Đầu ra của chúng là tín hiệu điện thay đổi theo vị trí góc của rôto trong một chức năng nhất định, thường là hình sin, cos hoặc tuyến tính. Các chức năng này rất phổ biến và dễ thực hiện. Với thiết kế đặc biệt của cuộn dây, cũng có thể tạo ra các đầu ra điện có chức năng đặc biệt nhất định, nhưng các chức năng này chỉ được sử dụng trong những dịp đặc biệt và không mang tính chung chung.
Với sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử, sự tích hợp của các linh kiện điện tử đã tăng lên và giá của các linh kiện đã giảm đáng kể. Ngoài ra, những tiến bộ trong công nghệ xử lý tín hiệu đã làm cho mạch xử lý tín hiệu của máy biến áp quay trở nên đơn giản hơn, đáng tin cậy hơn và rẻ hơn. Hơn nữa, sự xuất hiện của phần mềm giải mã xử lý tín hiệu đã làm cho vấn đề xử lý tín hiệu trở nên linh hoạt và thuận tiện hơn. Do đó, ứng dụng của máy biến áp quay đã được mở rộng và những ưu điểm của chúng đã được phát huy đầy đủ hơn.
**Nguyên lý làm việc của máy biến áp quay**
Bản chất của máy biến áp quay là máy biến áp. Các thông số chính tương tự như máy biến áp, chẳng hạn như điện áp định mức, tần số định mức và tỷ số biến đổi. Sự khác biệt là mặt sơ cấp và mặt thứ cấp của nó không cố định mà có chuyển động tương đối. Khi góc tương đối giữa hai thay đổi, có thể thu được dạng sóng có biên độ thay đổi ở phía đầu ra. Thiết kế của máy biến áp quay dựa trên nguyên tắc trên: biên độ tín hiệu đầu ra thay đổi theo vị trí nhưng tần số không đổi. Trong các ứng dụng thực tế, hai bộ cuộn dây đầu ra được đặt với độ lệch pha 90 độ, dẫn đến hai bộ tín hiệu có sự thay đổi biên độ SIN và COS.
Hệ thống đo góc đơn kênh có thể bao gồm hai máy biến áp quay hình sin và cosin giống hệt nhau. Một máy biến áp quay đóng vai trò là máy phát và máy biến áp kia đóng vai trò là máy biến áp điều khiển. Máy phát được kích thích bởi nguồn điện xoay chiều. Độ chính xác của máy biến áp quay là 6' và độ chính xác của hệ thống kênh đơn không nhỏ hơn 6'. Để cải thiện độ chính xác điều khiển của hệ thống, có thể sử dụng hệ thống đo góc kênh đôi.
**Các loại máy biến áp quay**
Máy biến áp quay thường có cấu trúc tương tự như động cơ rôto dây quấn. Các loại hoặc tên khác nhau của máy biến áp quay có thể được lấy dựa trên các tiêu chí phân loại khác nhau.
- Dựa vào sự khác biệt trong cách sử dụng, chúng có thể được chia thành máy biến áp quay tính toán và máy biến áp quay truyền dữ liệu.
- Dựa vào mối quan hệ chức năng giữa điện áp ra và góc quay rôto, có thể chia thành máy biến áp quay hình sin, máy biến áp quay tuyến tính và máy biến áp quay tỷ lệ.
- Căn cứ vào mối quan hệ vị trí tương đối và vai trò cụ thể trong tính toán góc hoặc các hệ thống chuyển đổi, truyền tín hiệu liên quan do chúng xây dựng có thể chia thành máy phát biến áp quay, máy phát vi sai biến áp quay và máy biến áp biến áp quay.
Ngoài ra, máy biến áp quay có thể được chia thành loại tiếp xúc và không tiếp xúc (có hoặc không có cấu trúc chổi than vòng trượt); góc giới hạn và các loại góc không giới hạn dựa trên giới hạn góc quay rôto; và máy biến áp quay một cặp cực và nhiều cực dựa trên sự khác biệt về số lượng cặp cực.
**Cấu trúc của máy biến áp quay**
**Máy biến áp quay có chổi than:** Cuộn dây rôto được dẫn trực tiếp ra ngoài thông qua các vòng trượt và chổi than. Nó được đặc trưng bởi cấu trúc đơn giản và kích thước nhỏ, nhưng độ tin cậy kém và tuổi thọ ngắn do tiếp xúc trượt cơ học giữa chổi và vòng trượt. Hiện nay, dạng cấu trúc này của máy biến áp quay hiếm khi được sử dụng và trọng tâm là máy biến áp quay không chổi than.
**Máy biến áp quay không chổi than:** Nó được chia thành hai phần chính là thân máy biến áp quay và máy biến áp bổ sung. Các lõi và cuộn dây sắt sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp bổ sung có hình khuyên và được cố định tương ứng trên trục rôto và vỏ với một khe hở xuyên tâm nhất định.
Cuộn dây rôto của thân máy biến áp quay được nối với cuộn sơ cấp của máy biến áp bổ sung. Tín hiệu điện trong cuộn sơ cấp của máy biến áp bổ sung, tức là tín hiệu điện trong cuộn dây rôto, được truyền gián tiếp qua khớp nối điện từ và cuộn thứ cấp của máy biến áp bổ sung.
Cấu trúc này tránh được những tác động bất lợi do tiếp xúc kém giữa chổi than và vòng trượt, nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của máy biến áp quay, nhưng kích thước, trọng lượng và giá thành của nó lại tăng lên. Hiện nay, máy biến áp quay không chổi than có hai dạng cấu tạo. Một loại được gọi là máy biến áp quay không chổi than loại biến áp hình khuyên, và loại còn lại được gọi là máy biến áp quay từ trở.
**Máy biến áp quay loại hình khuyên:** Cấu trúc này đạt được hiệu suất không chổi than, không tiếp xúc. Phần bên phải trong hình là stato và rôto máy biến áp quay điển hình, có cùng cuộn dây stato và rôto như máy biến áp quay chải để chuyển đổi tín hiệu. Phần bên trái là máy biến áp hình khuyên. Một cuộn dây của nó nằm trên stato, còn cuộn kia nằm trên rôto, được đặt đồng tâm.
Cuộn dây biến áp hình khuyên trên rôto được kết nối với cuộn dây rôto để chuyển đổi tín hiệu, đầu vào và đầu ra tín hiệu điện của nó được hoàn thành bởi máy biến áp hình khuyên.
**Máy biến áp quay từ trở:** Cuộn dây kích thích và cuộn dây đầu ra của máy biến áp quay từ trở được đặt trong cùng một bộ rãnh stato và vẫn cố định. Tuy nhiên, hình dạng của cuộn dây kích thích và cuộn dây đầu ra là khác nhau. Tín hiệu đầu ra của cuộn dây hai pha vẫn phải là tín hiệu điện thay đổi theo hình sin theo góc và có góc lệch điện 90°.
Hình dạng của cực từ rôto được thiết kế đặc biệt để làm cho từ trường khe hở không khí có dạng hình sin. Thiết kế hình dạng rôto cũng phải đáp ứng đủ số cực theo yêu cầu. Có thể thấy, hình dạng của rôto quyết định số cặp cực và hình dạng của từ trường khe hở không khí. Máy biến áp quay từ trở thường được chế tạo ở dạng tách rời và không kết hợp với nhau, cung cấp cho người dùng ở dạng tách rời, do người dùng lắp ráp.
