旋轉(zhuǎn)變壓器一般結(jié)構類似于繞線型電動機,從不同的角度進行劃分可得到不同的旋轉(zhuǎn)變壓器種類或名稱。
按用途的差異可分為計算用旋轉(zhuǎn)變壓器和數(shù)據(jù)傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器;按輸出電壓的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角之間的函數(shù)關系差異可分為止弦旋轉(zhuǎn)變壓器、線性旋轉(zhuǎn)變壓器和比例式旋轉(zhuǎn)變壓器等;按旋轉(zhuǎn)變壓器在由其構造的轉(zhuǎn)角運算或相關變換及信號傳輸系統(tǒng)中的相對位置關系及具體作用可分為旋變發(fā)送機、旋變差動發(fā)送機和旋變變壓器等。
另外,也可按結(jié)構差異將旋轉(zhuǎn)變壓器分為接觸式和無接觸式(有無滑環(huán)電刷結(jié)構);按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度限制義可分為有限轉(zhuǎn)角和無限轉(zhuǎn)角兩種類型;按極對數(shù)差異又可分為單對極和多對極旋轉(zhuǎn)變壓器。
旋轉(zhuǎn)變壓器(resover)包含三個繞組,即一個轉(zhuǎn)子繞組和兩個定子繞組。轉(zhuǎn)子繞組隨馬達旋轉(zhuǎn),定子繞組位置固定且兩個定子互為90度角(如圖1所示)。這樣,繞組形成了一個具有角度依賴系數(shù)的變壓器。
圖1:旋轉(zhuǎn)變壓器及其相關信號
將施加在轉(zhuǎn)子繞組上的正弦載波耦合至定子繞組,對定子繞組輸出進行與轉(zhuǎn)子繞組角度相關的幅度調(diào)制。由于安裝位置的原因,兩個定子繞組的調(diào)制輸出信號的相位差為90度。 通過解調(diào)兩個信號可以獲得馬達的角度位置信息,首先要接收純正弦波及余弦波,然后將其相除得到該角度的正切值,最終通過“反正切”函數(shù)求出角度值。
旋變是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號元件。當勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁時,輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正余弦函數(shù)關系,或保持某一比例關系,或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線性關系。?按勵磁方式分,多摩川旋轉(zhuǎn)變壓器分BRT和BRX兩種,BRT是單相勵磁兩相輸出;BRX是雙相勵磁單相輸出。用戶往往選擇BRT型的旋變,因為它易于解碼。???
旋轉(zhuǎn)變壓器是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號元件。當勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁時,輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦或余弦函數(shù)關系,或保持某一比例關系,或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線性關系。它主要用于坐標變換、三角運算和角度數(shù)據(jù)傳輸,也可以作為兩相移相器用在角度-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中。按輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角間的函數(shù)關系,旋轉(zhuǎn)變壓器主要分為三大類:?
1)正弦或余弦旋轉(zhuǎn)變壓器:其輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的函數(shù)關系成正弦或余弦函數(shù)關系。?
2)線性旋轉(zhuǎn)變壓器:其輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成線性函數(shù)關系,線性旋轉(zhuǎn)變壓器按轉(zhuǎn)子結(jié)構又分成隱極式和凸極式兩種。?
3)比例式旋轉(zhuǎn)變壓器:其輸出電壓與轉(zhuǎn)角成比例關系。?
正弦或余弦旋轉(zhuǎn)變壓器是按照電磁感應原理而工作的元件,其定子和轉(zhuǎn)子上都有繞組,彼此同心安排,互相耦合聯(lián)系。旋轉(zhuǎn)變壓器采用正交的?轉(zhuǎn)子兩相繞組,一次和二次繞組都繞在定子上,轉(zhuǎn)子上由兩組相差90°繞組組成,采用無刷設計,如圖1所示。
在各定子繞組加上交流電壓后,轉(zhuǎn)子繞組中由于交鏈磁通的變化產(chǎn)生感應電壓,感應電壓和勵磁電壓之間相關聯(lián)的耦合系數(shù)隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角而改變。因此,根據(jù)測得的輸出電壓,就可以知道轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的大小??梢哉J為,旋轉(zhuǎn)變壓器是由隨轉(zhuǎn)角e而改變且耦合系數(shù)為Ksinθ或Kcosθ的兩個變壓器構成的。
可見,轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓幅值與勵磁電壓的幅值成正比,對勵磁電壓的相位移等于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度θ,檢測出相位θ,即可測出角位移。
幾種類型旋轉(zhuǎn)變壓器的比較
由于結(jié)構形式和原理的不同,在性能和抗惡劣環(huán)境條件能力上,各種類型的旋轉(zhuǎn)變壓器的特點不一樣。表1給出了情況比較。
表1 各種類型的旋轉(zhuǎn)變壓器性能、特點比較
表1指出,有刷旋轉(zhuǎn)變壓器可以得到最小的電氣誤差、最大的精度。
但是由于在結(jié)構上,存在著電的滑動接觸,因此可靠性差;環(huán)形變壓器型的旋變,也可達到高的精度,工藝性、結(jié)構情況、可靠性以及成本都比較好;磁阻式旋變的可靠性、工藝性、結(jié)構性以及成本都是最好的,但精度比其它兩種低。
出于可靠性的考慮,目前有刷的旋轉(zhuǎn)變壓器,基本上不被采用,而是采用無刷的旋轉(zhuǎn)變壓器。