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          旋轉變壓器的分類

          • 瀏覽次數:8156次
          • 發布時間:2015/8/2 23:34:27
          • 作者:ljl_yinhe

            目前,角度測量的裝置,應用的最為廣泛的有光電編碼器和旋轉變壓器。但是光電編碼器的抗干擾性差,不宜應用在條件惡劣的場合中。與之相比,旋轉變壓器由于結構簡單,堅固耐用,抗干擾性強,能夠應用在各種條件惡劣的場合,所以在特殊領域有著廣泛的應用。旋轉變壓器簡稱為旋變,主要應用于角度測量,將轉子轉角變換成與之呈現某一函數關系(正余弦、線性、比例、特種函數)的模擬電信號,屬于一類精密控制的微電機。由于基本實際使用的都為正余弦旋轉變壓器,所以以正余弦變進行討論。
            正余弦旋轉變壓器其繞組分別放在定、轉子上,兩側繞組之間的電磁耦合程度與轉子的轉角密切相關。正余弦旋轉變壓器正是利用它們之間的不同相對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θ成正、余弦函數關系的端電壓。正余弦旋轉變壓器如圖1所示。
          正余弦旋轉變壓器電氣原理圖
          圖1 正余弦旋轉變壓器電氣原理圖
            實際使用中,一般采用轉子勵磁的方式。 R2-R4作為轉子勵磁繞組,R1-R3作為交軸繞組(一般短接,實現交軸補償,也稱為補償繞組),兩者空間互相垂直且匝數、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,它們的結構也完全相同。對正余弦旋轉變壓器的勵磁繞組、正弦繞組和余弦繞組的輸出信號進行測量和分析,可以計算出旋轉變壓器的電氣角和旋轉速度,從而得到被測電機的角度、轉速等參數。
            旋轉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的接觸、極對數的多少、轉子有無繞組、輸入輸出相數、裝配方式等,各種分類方法不是獨立的。

          按有無電刷和滑環分類

            按有無電刷和滑環,可將旋轉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將繞組和外電路進行連接。無接觸式旋變是通過環型耦合變壓器來取代電刷和滑環的作用將繞組和外電路進行連接,也被稱為無刷式旋轉變壓器,如圖2所示。
          無刷旋轉變壓器原理圖
          圖2無刷旋轉變壓器原理圖
            環型耦合變壓器(簡稱環變)在旋轉變壓器部分的前端將勵磁電壓(一般7V,10KHz)傳遞至旋轉變壓器的轉子部分,從而在定子側將感應的正余弦信號輸出,以此來實現無刷的功能。
            早期的旋轉變壓器都是有刷結構,由于接觸式旋變存在電刷和滑環,兩者之間的滑動接觸使得其壽命和可靠性受到限制,而且會產生噪聲,所以被無刷式旋變所取代,如今所說的旋轉變壓器,基本指的是無刷旋轉變壓器。

          按極對數的多少分類

            旋轉變壓器按極對數的多少,可以分為單對極旋變和多對極旋變兩種。其中多對極旋變是為了提高角度測量的精度,一般使用時與被測電機的極對數匹配一致。
            既有單獨使用的多對極旋轉變壓器,也有和單對極旋變組成統一系統的旋轉變壓器。在組成的統一系統中,如果單對極旋變和多對極旋變各自獨有自己的定、轉子鐵芯,這種結構被稱為單通道旋轉變壓器;如果單對極旋變和多對極旋變在同一套定、轉子鐵芯中,而分別有自己的單對極繞組和多對極繞組,這種結構被稱為雙通道旋轉變應器,一般雙通道結構的旋轉變壓器較多。
            所以,目前按極對數來分類的旋轉變壓器,主要應用的是:單對極旋變,多對極旋變,雙通道旋變。
            補充說明:旋轉變壓器的極對數也被稱為軸倍角,極對數為n時的軸倍角表示為nX。即:單對極旋變的軸倍角是1X,軸倍角2X以上為多對極旋變,單對極與多對極組合的旋變的軸倍角表示為1X-nX。單對極旋變、多對極旋變、組合旋變亦被稱為單速旋變、多速旋變、復速旋變。

          按轉子有無繞組分類

            按轉子上有無繞組,可以將旋變分為無刷旋轉變壓器和磁阻式旋轉變壓器。無刷旋變通過環型耦合變壓器來實現轉子繞組和外電路的連接,但是,由于環型耦合變壓器的存在,造成旋轉變壓器的尺寸、體積、重量較大,在一些空間有限的場合應用受到限制。磁阻式旋轉變壓器(VR旋轉變壓器)轉子上不安置繞組,而是把激磁和信號繞組都安放在定子上。
            磁阻式旋轉變壓器根據磁阻變化原理設計的一種無接觸式旋轉變壓器,隨著轉子位置角的變化,氣隙磁導不斷變化,氣隙磁密也不斷變化,從而導致定子上信號繞組的感應電勢不斷變化。磁阻式旋轉變壓器如圖3所示。
          磁阻式旋轉變壓器
          圖3磁阻式旋轉變壓器
            補充說明:磁阻式旋轉變壓器轉子上的齒(極靴)數,決定了磁阻式旋變的極對數。一般磁阻式旋變都是2對極(2X)及以上的多對極旋變。磁阻式旋轉變壓器轉子外形如圖4所示。
          磁阻式旋轉變壓器轉子外形
          圖4磁阻式旋轉變壓器轉子外形

          按輸入輸出相數分類

            按照勵磁電壓輸入及輸出電壓的相數,可以將旋轉變壓器分為1相勵磁/2相輸出(BRX), 2相勵磁/1相輸出(BRT),2相勵磁/2相輸出(BRS)。
            其中1相勵磁/2相輸出(BRX)是應用最廣的形式。

          按按裝配方式分類

            按照旋轉變壓器的裝配方式可以分為分裝式和組裝式。將旋轉變壓器的定子、轉子組合固定在同一個殼內,旋轉軸引出,測量電機的角度時,通過軸連器與電機軸相連。一般應用的是分裝式旋轉變壓器,由用戶自由安裝。

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