Resolver/Transformer, pazīstams arī kā sinhronais atrisinātājs, ir elektromagnētiskais sensors, kura darbības principam un funkcijai ir būtiska nozīme rūpnieciskajā automatizācijā un servo vadības sistēmās.
I. Atrisinātāja darbības princips
Rezolers darbojas, pamatojoties uz elektromagnētiskās indukcijas principu: mainīga magnētiskā plūsma inducē elektromotora spēku vadītājā. Tās pamatfunkcija ietver elektriskās enerģijas pārsūtīšanu un leņķiskās pozīcijas informācijas pārveidošanu, mijiedarbojoties starp rotējošu magnētisko lauku un gan stacionāriem, gan rotējošiem tinumiem.
1. Pamatstruktūra
Rotējošais transformators galvenokārt sastāv no divām daļām: statora un rotora:
- Stators:Statora tinums kalpo kā transformatora primārā puse, kas saņem ierosmes spriegumu. Ierosināšanas frekvencēs parasti tiek izmantotas standarta vērtības, piemēram, 400 Hz, 3000 Hz un 5000 Hz. Statora tinums ir piestiprināts pie stacionārās daļas, radot rotējošu magnētisko lauku, izmantojot maiņstrāvu.
- Rotors:Rotora tinums kalpo kā transformatora sekundārā puse, kas saņem inducēto spriegumu caur elektromagnētisko savienojumu. Rotora tinums, kas sastāv no stieples spolēm, šķērso mainīgu magnētisko plūsmu rotējošā magnētiskajā laukā, mainoties tā leņķiskajam stāvoklim. Tas izraisa dažāda lieluma elektromotora spēku vados.
Turklāt rotējošajos transformatoros ir iekļauti palīgkomponenti, piemēram, atbalsta sistēmas un indukcijas sistēmas, lai nodrošinātu stabilu darbību un precīzus mērījumus.
2. Darbības process
Rotējošā transformatora darbības procesu var apkopot šādos posmos:
- Uzbudinājuma process:Strāvas avota pievienošana statora tinumiem rada maiņstrāvu, radot rotējošu magnētisko lauku. Šis rotējošais magnētiskais lauks veido pamatu rotējošā transformatora darbībai.
- Indukcijas process:Rotoram griežoties, vadītāji rotora tinumos šķērso mainīgu magnētisko plūsmu rotējošā magnētiskā lauka ietvaros. Saskaņā ar elektromagnētiskās indukcijas likumu šīs mainīgās magnētiskās plūsmas līnijas inducē elektromotora spēku (EMF) rotora tinumos.
- Magnētiskā sakabe un jaudas pārnešana:Sakarā ar magnētisko savienojumu starp statora un rotora tinumiem, inducētais elektromotora spēks rotora tinumos tiek savienots ar statora tinumiem. Izmantojot dažādas elektroinstalācijas konfigurācijas, var sasniegt tādus mērķus kā jaudas pārnešana un strāvas pārveidošana.
3. Izejas raksturlielumi
Rotējošā transformatora izejas spriegums saglabā specifisku funkcionālo attiecību ar rotora leņķisko stāvokli. Šīs attiecības parasti izpaužas kā sinusa, kosinusa vai lineāra funkcija. Precīza forma ir atkarīga no rotējošā transformatora konstrukcijas parametriem un elektroinstalācijas konfigurācijas. Piemēram, noteiktās augstas precizitātes noteikšanas sistēmās izejas spriegums var sekot sinusoidālai vai kosinusa funkcijai attiecībā pret rotora leņķi; tā kā dažās lineāro mērījumu sistēmās var saglabāt lineāro attiecību.
II. Rotācijas transformatoru funkcijas
Rotējošie transformatori tiek plaši pielietoti rūpnieciskajā automatizācijā un servo vadības sistēmās, un to galvenās funkcijas ir apkopotas šādi:
1. Leņķiskās pozīcijas mērīšana
Rotējošā transformatora galvenā funkcija ir izmērīt rotējošās vārpstas leņķisko nobīdi. Nosakot rotora tinumos inducētā elektromotora spēka lielumu un virzienu, var aprēķināt rotora griešanās leņķi. Šī mērīšanas metode nodrošina augstu precizitāti, uzticamību un bezkontakta darbību, padarot to īpaši piemērotu lietojumiem, kuriem nepieciešama precīza leņķa pozīcijas kontrole.
2. Leņķiskā ātruma mērīšana
Papildus pozīcijas mērīšanai rotējošie transformatori var izmērīt rotējošu objektu leņķisko ātrumu. Nepārtraukti uzraugot inducētā elektromotora spēka izmaiņu ātrumu rotora tinumos, var aprēķināt leņķisko ātrumu. Šī mērīšanas metode ir ļoti svarīga, lai kustības vadības sistēmās ieviestu ātruma atgriezenisko saiti un slēgtas -cilpas vadību.
3. Koordinātu konvertēšana un funkciju aprēķins
Rotējošie transformatori var darboties arī kā skaitļošanas elementi koordinātu pārveidošanai un funkciju aprēķināšanai. Noteiktās sarežģītās vadības sistēmās leņķiskās pozīcijas informācija ir jāpārvērš citos koordinātu formātos vai jāveic īpašas funkcijas. Rotācijas transformatoru unikālās izejas īpašības atvieglo šo funkciju ieviešanu.
4. Lietojumprogrammas servo sistēmās
Servo vadības sistēmās rotējošiem transformatoriem ir būtiska loma gan kā leņķa signālu ģeneratoriem, gan detektoriem. Tie pārveido motora griešanās leņķi elektriskā signālā pārraidīšanai uz vadības sistēmu, vienlaikus saņemot komandu signālus no vadības sistēmas, lai pielāgotu motora griešanās leņķi. Šī slēgtās cilpas vadības metode ievērojami uzlabo servo sistēmu precizitāti un stabilitāti.
5. Augstas-precīzas noteikšanas sistēmas
Rotējošie transformatori ir ideāla izvēle sistēmām, kurām nepieciešama augstas{0}precizitātes noteikšana. To augstā precizitāte, uzticamība un bezkontakta darbība ļauj tos plaši izmantot kosmosa, precīzās tehnikas un citās jomās. Piemēram, gaisa kuģa autopilota sistēmās rotējošie transformatori ļauj precīzi izmērīt gaisa kuģa stāvokli un virzienu; precīzajos darbgaldos tie nodrošina augstu-pozīcijas kontroles precizitāti un apstrādes precizitāti.
III. Rotācijas transformatoru veidi un īpašības
Rotācijas transformatorus var iedalīt dažādos veidos, pamatojoties uz to struktūru un darbības principiem, un katram ir unikālas īpašības un pielietojuma scenāriji.
1. Divi-polu un četru{2}}polu rotējošie transformatori
- Divu-polu rotējošais transformators: ir viens magnētisko polu pāris gan statorā, gan rotorā. Šī salīdzinoši vienkāršā struktūra nodrošina ierobežotu precizitāti, kas ir piemērota vispārīgām-precizitātes mērīšanas un vadības sistēmām.
- Četru-polu rotējošais transformators: ir divi magnētisko polu pāri gan uz statora, gan uz rotora. Šī struktūra nodrošina augstāku precizitāti un stabilitāti, padarot to ideāli piemērotu augstas-precizitātes noteikšanas sistēmām un servo vadības sistēmām.
2. Variable Reluktance Resolver
Mainīgās pretestības risinātājs (VRR) ir specializēts rezolvera veids, kas darbojas, pamatojoties uz pretestības efektu, nevis tradicionālo elektromagnētisko indukciju. VRR parasti sastāv no statora tinuma un viena vai vairākiem rotoriem, kas aprīkoti ar izciliem poliem vai spraugām, kas izgatavotas no reaktīviem materiāliem (piemēram, feromagnētiskiem materiāliem).
Darba princips
Ja stacionārajam tinumam tiek pievadīta maiņstrāva, tas ap to rada mainīgu magnētisko lauku. Rotoram griežoties, magnētiskās pretestības materiāls uz rotora periodiski maina magnētiskā ceļa magnētisko pretestību. Šīs pretestības izmaiņas izraisa magnētiskās plūsmas izmaiņas, izraisot elektromotora spēku (EMF) stacionārajā tinumā vai papildu noteikšanas tinumu, kas ir proporcionāls rotora stāvoklim. Izmērot šo inducēto elektromotora spēku, var aprēķināt rotora leņķisko stāvokli.
Funkcijas
- Augsta precizitāte:Pateicoties to unikālajai struktūrai un darbības principam, magnētiskās pretestības rotējošie transformatori parasti nodrošina augstu leņķa mērījumu precizitāti, padarot tos piemērotus vadības sistēmām, kurām nepieciešama augsta -precizitāte pozīcijas atgriezeniskā saite.
- Augsta uzticamība:Bez slīdošām kontakta sastāvdaļām magnētiskās pretestības rotācijas transformatoriem ir augsta uzticamība, līdz minimumam samazinot nodiluma vai slikta kontakta izraisītas kļūmes.
- Spēcīga pielāgošanās videi:Rezistīvie rotējošie transformatori darbojas plašā temperatūras diapazonā un uzrāda spēcīgu izturību pret elektromagnētiskiem traucējumiem, padarot tos piemērotus dažādām skarbām vidēm.
- Bagātīgi izejas signāli:Papildus pamata leņķiskās pozīcijas datiem rezistīvie rotējošie transformatori var nodrošināt signālus, kas saistīti ar ātrumu, paātrinājumu un citiem parametriem, nodrošinot daudzdimensionālu atgriezenisko saiti vadības sistēmām.
IV. Rotācijas transformatoru pielietojuma piemēri
1. Servo motora vadība
Servo motora vadības sistēmās rotējošie transformatori darbojas kā pozīcijas sensori, nepārtraukti uzraugot rotora pozīciju un padodot šo informāciju atpakaļ kontrolierim. Kontrolieris pielāgo motora vadības stratēģiju, pamatojoties uz šo pozīcijas atgriezeniskās saites signālu, lai panāktu precīzu pozīcijas kontroli, ātruma kontroli un griezes momenta kontroli. Rotācijas transformatoru augstā precizitāte un stabilitāte ir ļoti svarīga, lai uzlabotu servo sistēmu vispārējo veiktspēju.
2. Robota kopīgā kontrole
Rotējošie transformatori tiek plaši izmantoti rūpnieciskajos robotos un precīzās robotu rokās locītavu pozīcijas noteikšanai un kontrolei. Savienojumos uzstādot rotācijas transformatorus, tiek fiksēti reāllaika-rotācijas leņķa dati, kas ļauj precīzi kontrolēt robota kustības trajektoriju. Šī vadības metode ievērojami uzlabo robotu darba precizitāti un samazina kumulatīvo kļūdu.
3. Aviācijas un kosmosa lietojumprogrammas
Aviācijas un kosmosa lietojumos rotācijas transformatorus plaši izmanto gaisa kuģu stāvokļa kontroles un navigācijas sistēmās to augstās precizitātes un uzticamības dēļ. Piemēram, gaisa kuģu autopilota sistēmās rotējošie transformatori mēra kritiskos parametrus, piemēram, slīpuma, sānsveres un leņķa leņķus, nodrošinot precīzu pozicionālo atgriezenisko saiti lidojuma vadības sistēmām. Viņiem ir arī būtiska loma kosmosa kuģu attieksmes regulēšanā un stabilizācijas kontrolē.
4. Precīzijas mērinstrumenti
Precīzijas mērinstrumentos, piemēram, optiskās ierīcēs, mērīšanas mikroskopos un lāzera apstrādes iekārtās, rotācijas transformatorus bieži izmanto kā leņķa mērīšanas sastāvdaļas. To augstā precizitāte un stabilitāte nodrošina precīzus mērījumu rezultātus, uzlabojot instrumentu mērījumu precizitāti un uzticamību.
V. Kopsavilkums
Kā būtisks elektromagnētiskais sensors rotējošais transformators atrod plašu pielietojumu rūpnieciskās automatizācijas, servovadības, kosmosa un precizitātes mērījumu jomās. To darbības princips ir balstīts uz elektromagnētisko indukciju un magnētiskās pretestības efektu, pārveidojot un pārraidot leņķisko informāciju, mērot relatīvo stāvokli starp rotoru un statoru. Rotējošie transformatori piedāvā priekšrocības, tostarp augstu precizitāti, uzticamību, bezkontakta darbību un spēcīgu pielāgošanos videi, nodrošinot uzticamus risinājumus sistēmām, kurām nepieciešama precīza pozīcijas kontrole. Ar nepārtrauktiem tehnoloģiskajiem sasniegumiem rotācijas transformatoriem būs arvien svarīgāka loma vairākās jomās, veicinot nepārtrauktu rūpnieciskās automatizācijas un viedo procesu attīstību.