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旋转变压器原理与应用知识

旋转变压器原理与应用知识

一、旋转变压器简介

旋转变压器(Resolver)是一种电磁式传感器,又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机,用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度,由锭子和转子组成。其中锭子绕组作为变压器的原边,接受励磁电压,励磁频率通常用400、3000及5000Hz等。转子绕组作为变压器的副边,通过电磁耦合得到感应电压。旋转变压器的工作原理和普通变压器基本相似,区别在于普通变压器的原边、副边绕组是相对固定的,所以输出电压和输入电压之比是常数,而旋转变压器的原边、副边绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变,因而其输出电压的大小随转子角位移而发生变化,输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系,或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角成线性关系。旋转变压器在同步随动系统及数字随动系统中可用于传递转角或电信号;在解算装置中可作为函数的解算之用,故也称为解算器。

旋转变压器一般有两极绕组和四极绕组两种结构形式。两极绕组旋转变压器的锭子和转子各有一对磁极,四极绕组则各有两队磁极,主要用于高精度的检测系统。除此之外,还有多极式旋转变压器,用于高精度绝对式检测系统。

二、旋转变压器的分类

按输出电压与转子转角间的函数关系,主要分三大类旋转变压器:

1、正-余弦旋转变压器——其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。

2、线性旋转变压器——其输出电压与转子转角成线性函数关系。 线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种。

3、比例式旋转变压器——其输出电压与转角成比例关系。

三、旋转变压器的应用

旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置,适用于所有使用旋转编码器的场合,特别是高温、严寒、潮湿、高速、高震动、强电磁干扰等旋转编码器无法正常工作的场合。由于旋转变压器以上特点,可完全替代光电编码器,被广泛应用在伺服控制系统、机器人系统、机械工具、 汽车、电力、冶金、纺织、印刷、航空航天、船舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田、水利、化工、轻工、建筑等领域的角度、位置检测系统中。也可用于坐标变换、三角运算和角度数据传输、作为两相移相器用在角度-数字转换装置中。

四、常用的反馈元件比较

不管采用何种方式,在电动机参与传动时都需要速度反馈,控制器接收到速度反馈信号后控制电动机驱动机构将车速稳定在目标速度, 也可以根据速度选择传动方式。

常用的速度反馈元件有旋转编码器,霍尔速度传感器、旋转变压器(简称旋变)。

从功能上来讲,三者都能完成速度反馈的功能,但是编码器由于码盘防护等级不高,容易震坏,虽然有较高的分辨率,但是维修频率高,从而影响整台车质量可靠性;霍尔速度传感器价格便宜、但是分辨率低,使得控制精度受到限制,而且霍尔元件长时间受热后磁性会减弱,所以使用寿命不长;旋转变压器由于转子和定子分离,无接触,而且采用无刷设计,所以有很高的防护等级,能耐高强度的震动,不怕水和油污,使用寿命可以长达数十年,另外采用专用的转换芯片解码,可以将旋变输出的模拟信号转换为数字信号,有和旋转编码器相当的解码精度。

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