日本多摩川编码器TS5312N616
旋转变压器的工作原理
旋转变压器包含三个绕组,即一个转子绕组和两个定子绕组。转子绕组随马达旋转,定子绕组位置固定且两个定子互为90度角。这样,绕组形成了一个具有角度依赖系数的变压器。
将施加在转子绕组上的正弦载波耦合至定子绕组,对定子绕组输出进行与转子绕组角度相关的幅度调制。由于安装位置的原因,两个定子绕组的调制输出信号的相位差为90度。
通过解调两个信号可以获得马达的角度位置信息,首先要接收纯正弦波及余弦波,然后将其相除得到该角度的正切值,Z终通过“反正切”函数求出角度值。
4.1 旋转变压器角度位置伺服控制系统
下图是一个比较典型的角度位置伺服控制系统。XF称作旋变发送机,XB称作旋变变压器。旋变发送机发送一个与机械转角有关的、作一定函数关系变化的电气信号;旋变变压器接受这个信号、并产生和输出一个与双方机械转角之差有关的电气信号。伺服放大器接受选变压器的输出信号,作为伺服电动机的控制信号。经放大,驱动伺服电动机旋转,并带动接受方旋转变压器转轴及其它相连的机构,直至达到和发送机方一致的角位置。
日本多摩川编码器TS5312N616
旋变发送机的初级,一般在转子上设有正交的两相绕组,其中一相作为励磁绕组,输入单相交流电压;另一相短接,以抵消交轴磁通,改善精度。次级也是正交的两相绕组。旋变变压器的初级一般在定子上,由正交的两相绕组组成;次级为单项绕组,没有正交绕组。
应该指出,由于结构的关系,磁阻式旋变只有旋变发送机,没有旋变变压器。
作为旋变发送机它的励磁绕组是由单相电压供电,电压可以写为式(1)形式:(1)
其中,U1m—励磁电压的幅值,ω—励磁电压的角频率。励磁绕组的励磁电流产生的交变磁通,在次级输出绕组中感生出电动势。当转子转动时,由于励磁绕组和次级输出绕组的相对位置发生变化,因而次级输出绕组感生的电动势也发生变化。又由于次级输出的两相绕组在空间成正交的90°电角度,因而两相输出电压如式(2)所示:(2)
其中,U2Fs—正弦相的输出电压,U2Fc—余弦相的输出电压,U2Fm—次级输出电压的幅值;αF—励磁方和次级输出方电压之间的相位角,θF—发送机转子的转角。可以看出,励磁方和输出方的电压是同频率的,但存在着相位差。正弦相和余弦相在电的时间相位上是同相的,但幅值彼此随转角分别作正弦和余弦函数变化。
旋变发送机的两相次级输出绕组,和旋变变压器的原方两相励磁绕组分别相联。这样,式(2)所表示的两相电压,也就成了旋变变压器的励磁电压,并在旋变变压器中产生磁通φB。旋转变压器的单相绕组作为输出绕组,旋变发送机次级绕组和旋变变压器初级绕组中流过的电流为(3)