《電子技術(shù)應(yīng)用》
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旋轉(zhuǎn)變壓器的原理和應(yīng)用

2016-08-12
關(guān)鍵詞: ADI TI FPGA DSP

一、 旋轉(zhuǎn)變壓器的發(fā)展 

旋轉(zhuǎn)變壓器用于運(yùn)動(dòng)伺服控制系統(tǒng)中,作為角度位置的傳感和測(cè)量用。早期的旋轉(zhuǎn)變壓器用于計(jì)算解答裝置中,作為模擬計(jì)算機(jī)中的主要組成部分之一。其輸出,是隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角作某種函數(shù)變化的電氣信號(hào),通常是正弦、余弦、線(xiàn)性等。這些函數(shù)是最常見(jiàn)的,也是容易實(shí)現(xiàn)的。在對(duì)繞組做專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)時(shí),也可產(chǎn)生某些特殊函數(shù)的電氣輸出。但這樣的函數(shù)只用于特殊的場(chǎng)合,不是通用的。60年代起,旋轉(zhuǎn)變壓器逐漸用于伺服系統(tǒng),作為角度信號(hào)的產(chǎn)生和檢測(cè)元件。三線(xiàn)的三相的自整角機(jī),早于四線(xiàn)的兩相旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用于系統(tǒng)中。所以作為角度信號(hào)傳輸?shù)男D(zhuǎn)變壓器,有時(shí)被稱(chēng)作四線(xiàn)自整角機(jī)。隨著電子技術(shù)和數(shù)字計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字式計(jì)算機(jī)早已代替了模擬式計(jì)算機(jī)。所以實(shí)際上,旋轉(zhuǎn)變壓器目前主要是用于角度位置伺服控制系統(tǒng)中。由于兩相的旋轉(zhuǎn)變壓器比自整角機(jī)更容易提高精度,所以旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用的更廣泛。特別是,在高精度的雙通道、雙速系統(tǒng)中,廣泛應(yīng)用的多極電氣元件,原來(lái)采用的是多極自整角機(jī),現(xiàn)在基本上都是采用多極旋轉(zhuǎn)變壓器。旋轉(zhuǎn)變壓器是目前國(guó)內(nèi)的專(zhuān)業(yè)名稱(chēng),簡(jiǎn)稱(chēng)“旋變” 。

俄文里稱(chēng)作“ВращающийсяТрансформатор” ,詞義就是“旋轉(zhuǎn)變壓器”。英文名字叫“resolver”,根據(jù)詞義,有人把它稱(chēng)作為“解算器”或“分解器”。

作為角度位置傳感元件,常用的有這樣幾種:光學(xué)編碼器、磁性編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。由于制作和精度的緣故,磁性編碼器沒(méi)有其他兩種普及。光學(xué)編碼器的輸出信號(hào)是脈沖,由于是天然的數(shù)字量,數(shù)據(jù)處理比較方便,因而得到了很好的應(yīng)用。早期的旋轉(zhuǎn)變壓器,由于信號(hào)處理電路比較復(fù)雜,價(jià)格比較貴的原因,應(yīng)用受到了限制。因?yàn)樾D(zhuǎn)變壓器具有無(wú)可比擬的可靠性,以及具有足夠高的精度,在許多場(chǎng)合有著不可代替的地位,特別是在軍事以及航天、航空、航海等方面。隨著電子工業(yè)的發(fā)展,電子元器件集成化程度的提高,元器件的價(jià)格大大下降;另外,信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步,旋轉(zhuǎn)變壓器的信號(hào)處理電路變得簡(jiǎn)單、可靠,價(jià)格也大大下降。而且,又出現(xiàn)了軟件解碼的信號(hào)處理,使得信號(hào)處理問(wèn)題變得更加靈活、方便。這樣,旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用得到了更大的發(fā)展,其優(yōu)點(diǎn)得到了更大的體現(xiàn)。和光學(xué)編碼器相比,旋轉(zhuǎn)變壓器有這樣幾點(diǎn)明顯的優(yōu)點(diǎn):①無(wú)可比擬的可靠性,非常好的抗惡劣環(huán)境條件的能力;②可以運(yùn)行在更高的轉(zhuǎn)速下。(在輸出12 bit的信號(hào)下,允許電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可達(dá)60,000rpm。而光學(xué)編碼器,由于光電器件的頻響一般在200kHz以下,在12 bit時(shí),速度只能達(dá)到3,000rpm);③方便的絕對(duì)值信號(hào)數(shù)據(jù)輸出。

二、旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用

旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用,近期發(fā)展很快。除了傳統(tǒng)的、要求可靠性高的軍用、航空航天領(lǐng)域之外,在工業(yè)、交通以及民用領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。特別應(yīng)該提出的是,這些年來(lái),隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的提高,隨著節(jié)能減排的要求越來(lái)越高,效率高、節(jié)能顯著的永磁交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用,越來(lái)越廣泛。而永磁交流電動(dòng)機(jī)的位置傳感器,原來(lái)是以光學(xué)編碼器居多,但這些年來(lái),卻迅速地被旋轉(zhuǎn)變壓器代替。可以舉幾個(gè)明顯的例子,在家電中,不論是冰箱、空調(diào)、還是洗衣機(jī),目前都是向變頻變速發(fā)展,采用的是正弦波控制的永磁交流電動(dòng)機(jī)。目前各國(guó)都在非常重視的電動(dòng)汽車(chē)中,電動(dòng)汽車(chē)中所用的位置、速度傳感器都是旋轉(zhuǎn)變壓器。例如,驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的位置傳感、電動(dòng)助力方向盤(pán)電機(jī)的位置速度傳感、燃?xì)忾y角度測(cè)量、真空室傳送器角度位置測(cè)量等等,都是采用旋轉(zhuǎn)變壓器。在應(yīng)用于塑壓系統(tǒng)、紡織系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)以及其他領(lǐng)域里,所應(yīng)用的伺服系統(tǒng)中關(guān)鍵部件伺服電動(dòng)機(jī)上,也是用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置速度傳感器。旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。


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