《電子技術(shù)應(yīng)用》
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旋轉(zhuǎn)變壓器的分類

2016-08-13
關(guān)鍵詞: ADI FPGA DSP

目前,,角度測(cè)量的裝置,應(yīng)用的最為廣泛的有光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器,。但是光電編碼器的抗干擾性差,,不宜應(yīng)用在條件惡劣的場(chǎng)合中。與之相比,,旋轉(zhuǎn)變壓器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,,堅(jiān)固耐用,抗干擾性強(qiáng),,能夠應(yīng)用在各種條件惡劣的場(chǎng)合,,所以在特殊領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)變壓器簡(jiǎn)稱為旋變,,主要應(yīng)用于角度測(cè)量,將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變換成與之呈現(xiàn)某一函數(shù)關(guān)系(正余弦、線性,、比例,、特種函數(shù))的模擬電信號(hào),屬于一類精密控制的微電機(jī),。由于基本實(shí)際使用的都為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器,,所以以正余弦變進(jìn)行討論。

  正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器其繞組分別放在定,、轉(zhuǎn)子上,,兩側(cè)繞組之間的電磁耦合程度與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角密切相關(guān)。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器正是利用它們之間的不同相對(duì)位置來改變它們之間的互感,,以便在定子繞組中獲得與旋轉(zhuǎn)θ成正,、余弦函數(shù)關(guān)系的端電壓。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器如圖1所示,。

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圖1 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器電氣原理圖

  實(shí)際使用中,,一般采用轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的方式。 R2-R4作為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組,,R1-R3作為交軸繞組(一般短接,,實(shí)現(xiàn)交軸補(bǔ)償,也稱為補(bǔ)償繞組),,兩者空間互相垂直且匝數(shù),、型式完全相同。S1-S3和S2-S4分別為定子上的正弦輸出繞組和余弦輸出繞組,,它們的結(jié)構(gòu)也完全相同,。對(duì)正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的勵(lì)磁繞組、正弦繞組和余弦繞組的輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和分析,,可以計(jì)算出旋轉(zhuǎn)變壓器的電氣角和旋轉(zhuǎn)速度,,從而得到被測(cè)電機(jī)的角度、轉(zhuǎn)速等參數(shù),。

  旋轉(zhuǎn)變壓器有著不同的分類方法,,主要可以按照有無電刷和滑環(huán)的接觸、極對(duì)數(shù)的多少,、轉(zhuǎn)子有無繞組,、輸入輸出相數(shù)、裝配方式等,,各種分類方法不是獨(dú)立的,。


一、按有無電刷和滑環(huán)分類


  按有無電刷和滑環(huán),,可將旋轉(zhuǎn)變壓器分為接觸式旋變和無接觸式旋變兩種,。接觸式旋變就是通過電刷和滑環(huán)將繞組和外電路進(jìn)行連接,。無接觸式旋變是通過環(huán)型耦合變壓器來取代電刷和滑環(huán)的作用將繞組和外電路進(jìn)行連接,也被稱為無刷式旋轉(zhuǎn)變壓器,,如圖2所示,。

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圖2無刷旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖

  環(huán)型耦合變壓器(簡(jiǎn)稱環(huán)變)在旋轉(zhuǎn)變壓器部分的前端將勵(lì)磁電壓(一般7V,10KHz)傳遞至旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子部分,,從而在定子側(cè)將感應(yīng)的正余弦信號(hào)輸出,,以此來實(shí)現(xiàn)無刷的功能。

  早期的旋轉(zhuǎn)變壓器都是有刷結(jié)構(gòu),,由于接觸式旋變存在電刷和滑環(huán),,兩者之間的滑動(dòng)接觸使得其壽命和可靠性受到限制,而且會(huì)產(chǎn)生噪聲,,所以被無刷式旋變所取代,,如今所說的旋轉(zhuǎn)變壓器,基本指的是無刷旋轉(zhuǎn)變壓器,。


二,、按極對(duì)數(shù)的多少分類


  旋轉(zhuǎn)變壓器按極對(duì)數(shù)的多少,可以分為單對(duì)極旋變和多對(duì)極旋變兩種,。其中多對(duì)極旋變是為了提高角度測(cè)量的精度,,一般使用時(shí)與被測(cè)電機(jī)的極對(duì)數(shù)匹配一致。

  既有單獨(dú)使用的多對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器,,也有和單對(duì)極旋變組成統(tǒng)一系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器,。在組成的統(tǒng)一系統(tǒng)中,如果單對(duì)極旋變和多對(duì)極旋變各自獨(dú)有自己的定,、轉(zhuǎn)子鐵芯,,這種結(jié)構(gòu)被稱為單通道旋轉(zhuǎn)變壓器;如果單對(duì)極旋變和多對(duì)極旋變?cè)谕惶锥?、轉(zhuǎn)子鐵芯中,,而分別有自己的單對(duì)極繞組和多對(duì)極繞組,這種結(jié)構(gòu)被稱為雙通道旋轉(zhuǎn)變應(yīng)器,,一般雙通道結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)變壓器較多,。

  所以,目前按極對(duì)數(shù)來分類的旋轉(zhuǎn)變壓器,,主要應(yīng)用的是:?jiǎn)螌?duì)極旋變,,多對(duì)極旋變,雙通道旋變,。

  補(bǔ)充說明:旋轉(zhuǎn)變壓器的極對(duì)數(shù)也被稱為軸倍角,,極對(duì)數(shù)為n時(shí)的軸倍角表示為nX。即:?jiǎn)螌?duì)極旋變的軸倍角是1X,,軸倍角2X以上為多對(duì)極旋變,,單對(duì)極與多對(duì)極組合的旋變的軸倍角表示為1X-nX,。單對(duì)極旋變、多對(duì)極旋變,、組合旋變亦被稱為單速旋變,、多速旋變、復(fù)速旋變,。


三、按轉(zhuǎn)子有無繞組分類


  按轉(zhuǎn)子上有無繞組,,可以將旋變分為無刷旋轉(zhuǎn)變壓器和磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器,。無刷旋變通過環(huán)型耦合變壓器來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組和外電路的連接,但是,,由于環(huán)型耦合變壓器的存在,,造成旋轉(zhuǎn)變壓器的尺寸、體積,、重量較大,,在一些空間有限的場(chǎng)合應(yīng)用受到限制。磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器(VR旋轉(zhuǎn)變壓器)轉(zhuǎn)子上不安置繞組,,而是把激磁和信號(hào)繞組都安放在定子上,。

  磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器根據(jù)磁阻變化原理設(shè)計(jì)的一種無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器,隨著轉(zhuǎn)子位置角的變化,,氣隙磁導(dǎo)不斷變化,,氣隙磁密也不斷變化,從而導(dǎo)致定子上信號(hào)繞組的感應(yīng)電勢(shì)不斷變化,。磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器如圖3所示,。

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圖3磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器

  補(bǔ)充說明:磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子上的齒(極靴)數(shù),決定了磁阻式旋變的極對(duì)數(shù),。一般磁阻式旋變都是2對(duì)極(2X)及以上的多對(duì)極旋變,。磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子外形如圖4所示。

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圖4磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子外形


四,、按輸入輸出相數(shù)分類


  按照勵(lì)磁電壓輸入及輸出電壓的相數(shù),,可以將旋轉(zhuǎn)變壓器分為1相勵(lì)磁/2相輸出(BRX), 2相勵(lì)磁/1相輸出(BRT),2相勵(lì)磁/2相輸出(BRS),。

  其中1相勵(lì)磁/2相輸出(BRX)是應(yīng)用最廣的形式,。


五、按按裝配方式分類


  按照旋轉(zhuǎn)變壓器的裝配方式可以分為分裝式和組裝式,。將旋轉(zhuǎn)變壓器的定子,、轉(zhuǎn)子組合固定在同一個(gè)殼內(nèi),旋轉(zhuǎn)軸引出,,測(cè)量電機(jī)的角度時(shí),,通過軸連器與電機(jī)軸相連,。一般應(yīng)用的是分裝式旋轉(zhuǎn)變壓器,由用戶自由安裝,。



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