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旋转变压器
阅读:10672时间:2010-11-09 18:42:16

  变压器又称分解器,是一种控制用的微电机,它将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号的一种间接测量装置。其结构简单,动作灵敏,对环境无特殊要求,维护方便,输出信号幅度大,抗干扰性强,工作可靠。因此,在数控机床上广泛应用。

  通常应用的旋转变压器为二极旋转变压器,其定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组。另外,还有一种多极旋转变压器。也可以把一个极对数少的和一个极对数多的两种旋转变压器做在一个磁路上,装在一个机壳内,构成“粗测”和“精测”电气变速双通道检测装置,用于高精度检测系统和同步系统。

发展

旋转变压器

  旋转变压器是目前国内的专业名称,简称“旋变” 。俄文里称作“Вращающийся Трансформатор” ,词义就是“旋转变压器”。英文名字叫“resolver”,根据词义,有人把它称作为“解算器”或“分解器”。

  旋转变压器用于运动伺服控制系统中,作为角度位置的传感和测量用。早期的旋转变压器用于计算解答装置中,作为模拟计算机中的主要组成部分之一。其输出,是随转子转角作某种函数变化的电气信号,通常是正弦、余弦、线性等。这些函数是最常见的,也是容易实现的。在对绕组做专门设计时,也可产生某些特殊函数的电气输出。但这样的函数只用于特殊的场合,不是通用的。60年代起,旋转变压器逐渐用于伺服系统,作为角度信号的产生和检测元件。三线的三相的自整角机,早于四线的两相旋转变压器应用于系统中。所以作为角度信号传输的旋转变压器,有时被称作四线自整角机。随着电子技术和数字计算技术的发展,数字式计算机早已代替了模拟式计算机。所以实际上,旋转变压器目前主要是用于角度位置伺服控制系统中。由于两相的旋转变压器比自整角机更容易提高精度,所以旋转变压器应用的更广泛。特别是,在高精度的双通道、双速系统中,广泛应用的多极电气元件,原来采用的是多极自整角机,现在基本上都是采用多极旋转变压器。

  作为角度位置传感元件,常用的有这样几种:光学编码器、磁性编码器和旋转变压器。由于制作和精度的缘故,磁性编码器没有其他两种普及。光学编码器的输出信号是脉冲,由于是天然的数字量,数据处理比较方便,因而得到了很好的应用。早期的旋转变压器,由于信号处理电路比较复杂,价格比较贵的原因,应用受到了限制。因为旋转变压器具有无可比拟的可靠性,以及具有足够高的精度,在许多场合有着不可代替的地位,特别是在军事以及航天、航空、航海等方面。

  随着电子工业的发展,电子元器件集成化程度的提高,元器件的价格大大下降;另外,信号处理技术的进步,旋转变压器的信号处理电路变得简单、可靠,价格也大大下降。而且,又出现了软件解码的信号处理,使得信号处理问题变得更加灵活、方便。这样,旋转变压器的应用得到了更大的发展,其优点得到了更大的体现。和光学编码器相比,旋转变压器有这样几点明显的优点:①无可比拟的可靠性,非常好的抗恶劣环境条件的能力;②可以运行在更高的转速下。(在输出12 bit的信号下,允许电动机的转速可达60,000rpm。而光学编码器,由于光电器件的频响一般在200kHz以下,在12 bit时,速度只能达到3,000rpm);③方便的绝对值信号数据输出。

  

分类

  按输出电压与转子转角的函数关系分为正、余弦旋转变压器,线性旋转变压器,特殊函数旋转变压器,比例式旋转变压器和感应移相器;

旋转变压器

  按功能在同步随动系统中分为发送机、接收机、变压器等;

  按结构分为接触式和无接触式;还可分为单极、多极型和双通道旋转变压器,以及磁阻式旋转变压器。

  多极型旋转变压器与多极型自整角机相似,其主要差别仅在于绕组的相数。多极式产品精度比两极式要高一个数量级以上。

  双通道旋转变压器是将两个极对数不等的旋转变压器合在一起。通常极对数少的称为粗机,而极对数多的称为精机。其结构有共磁路和分磁路两种形式。后者是将粗机、精机用机械组合成一体,各自绕组有单独的铁心,磁路分开。前者是粗机、精机绕组同时嵌入铁心中,绕组彼此独立,磁路共用。上述两个旋转变压器组成为电气变速的双通道旋转变压器系统。它不同于两个相同且独立的旋转变压器和减速器组成机械变速的双通道旋转变压器系统。因同步随动系统中采用机械变速的双通道系统满足不了要求,须采用电气变速双通道系统,这种系统不仅把精度提高到秒极,而且结构简单、可靠。

  磁阻式旋转变压器是一种多极旋转变压器的特殊形式。它利用磁阻原理实现电信号转换。定子铁心开有大、小齿,小齿均布在大齿的齿端部位,定子上大槽内同时嵌入单相励磁绕组和两相输出绕组。转子铁心是由均布的小齿的冲片叠成,其齿数即为极对数。励磁绕组通电后,由于气隙磁导随着转子转角变化,使得输出绕组的输出电压变化周期即为转子的齿数,起到多极形式的作用。其结构简单、尺寸小、精度高、且无接触,大大提高了系统的可靠性,其精度为秒级。

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。

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