旋轉(zhuǎn)變壓器的分類
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- 發(fā)布時(shí)間：2015/8/2 23:34:27
- 作者：ljl_yinhe
目前，角度測(cè)量的裝置，應(yīng)用的最為廣泛的有光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。但是光電編碼器的抗干擾性差，不宜應(yīng)用在條件惡劣的場(chǎng)合中。與之相比，旋轉(zhuǎn)變壓器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，抗干擾性強(qiáng)，能夠應(yīng)用在各種條件惡劣的場(chǎng)合，所以在特殊領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)變壓器簡(jiǎn)稱為旋變，主要應(yīng)用于角度測(cè)量，將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變換成與之呈現(xiàn)某一函數(shù)關(guān)系（正余弦、線性、比例、特種函數(shù)）的模擬電信號(hào)，屬于一類精密控制的微電機(jī)。由于基本實(shí)際使用的都為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，所以以正余弦變進(jìn)行討論。
正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器其繞組分別放在定、轉(zhuǎn)子上，兩側(cè)繞組之間的電磁耦合程度與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角密切相關(guān)。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器正是利用它們之間的不同相對(duì)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(zhuǎn)θ成正、余弦函數(shù)關(guān)系的端電壓。正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器如圖1所示。
圖1 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器電氣原理圖
實(shí)際使用中，一般采用轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的方式。 R2-R4作為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組，R1-R3作為交軸繞組（一般短接，實(shí)現(xiàn)交軸補(bǔ)償，也稱為補(bǔ)償繞組），兩者空間互相垂直且匝數(shù)、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(jié)構(gòu)也完全相同。對(duì)正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的勵(lì)磁繞組、正弦繞組和余弦繞組的輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和分析，可以計(jì)算出旋轉(zhuǎn)變壓器的電氣角和旋轉(zhuǎn)速度，從而得到被測(cè)電機(jī)的角度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。
旋轉(zhuǎn)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(huán)的接觸、極對(duì)數(shù)的多少、轉(zhuǎn)子有無繞組、輸入輸出相數(shù)、裝配方式等，各種分類方法不是獨(dú)立的。
一按有無電刷和滑環(huán)分類
按有無電刷和滑環(huán)，可將旋轉(zhuǎn)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(huán)將繞組和外電路進(jìn)行連接。無接觸式旋變是通過環(huán)型耦合變壓器來取代電刷和滑環(huán)的作用將繞組和外電路進(jìn)行連接，也被稱為無刷式旋轉(zhuǎn)變壓器，如圖2所示。
圖2無刷旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖
環(huán)型耦合變壓器（簡(jiǎn)稱環(huán)變）在旋轉(zhuǎn)變壓器部分的前端將勵(lì)磁電壓（一般7V，10KHz）傳遞至旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子部分，從而在定子側(cè)將感應(yīng)的正余弦信號(hào)輸出，以此來實(shí)現(xiàn)無刷的功能。
早期的旋轉(zhuǎn)變壓器都是有刷結(jié)構(gòu)，由于接觸式旋變存在電刷和滑環(huán)，兩者之間的滑動(dòng)接觸使得其壽命和可靠性受到限制，而且會(huì)產(chǎn)生噪聲，所以被無刷式旋變所取代，如今所說的旋轉(zhuǎn)變壓器，基本指的是無刷旋轉(zhuǎn)變壓器。
二按極對(duì)數(shù)的多少分類
旋轉(zhuǎn)變壓器按極對(duì)數(shù)的多少，可以分為單對(duì)極旋變和多對(duì)極旋變兩種。其中多對(duì)極旋變是為了提高角度測(cè)量的精度，一般使用時(shí)與被測(cè)電機(jī)的極對(duì)數(shù)匹配一致。
既有單獨(dú)使用的多對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器，也有和單對(duì)極旋變組成統(tǒng)一系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器。在組成的統(tǒng)一系統(tǒng)中，如果單對(duì)極旋變和多對(duì)極旋變各自獨(dú)有自己的定、轉(zhuǎn)子鐵芯，這種結(jié)構(gòu)被稱為單通道旋轉(zhuǎn)變壓器；如果單對(duì)極旋變和多對(duì)極旋變?cè)谕惶锥?、轉(zhuǎn)子鐵芯中，而分別有自己的單對(duì)極繞組和多對(duì)極繞組，這種結(jié)構(gòu)被稱為雙通道旋轉(zhuǎn)變應(yīng)器，一般雙通道結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)變壓器較多。
所以，目前按極對(duì)數(shù)來分類的旋轉(zhuǎn)變壓器，主要應(yīng)用的是：?jiǎn)螌?duì)極旋變，多對(duì)極旋變，雙通道旋變。
補(bǔ)充說明：旋轉(zhuǎn)變壓器的極對(duì)數(shù)也被稱為軸倍角，極對(duì)數(shù)為n時(shí)的軸倍角表示為nX。即：?jiǎn)螌?duì)極旋變的軸倍角是1X，軸倍角2X以上為多對(duì)極旋變，單對(duì)極與多對(duì)極組合的旋變的軸倍角表示為1X-nX。單對(duì)極旋變、多對(duì)極旋變、組合旋變亦被稱為單速旋變、多速旋變、復(fù)速旋變。
三按轉(zhuǎn)子有無繞組分類
按轉(zhuǎn)子上有無繞組，可以將旋變分為無刷旋轉(zhuǎn)變壓器和磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。無刷旋變通過環(huán)型耦合變壓器來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組和外電路的連接，但是，由于環(huán)型耦合變壓器的存在，造成旋轉(zhuǎn)變壓器的尺寸、體積、重量較大，在一些空間有限的場(chǎng)合應(yīng)用受到限制。磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器（VR旋轉(zhuǎn)變壓器）轉(zhuǎn)子上不安置繞組，而是把激磁和信號(hào)繞組都安放在定子上。
磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器根據(jù)磁阻變化原理設(shè)計(jì)的一種無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器，隨著轉(zhuǎn)子位置角的變化，氣隙磁導(dǎo)不斷變化，氣隙磁密也不斷變化，從而導(dǎo)致定子上信號(hào)繞組的感應(yīng)電勢(shì)不斷變化。磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器如圖3所示。
圖3磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器
補(bǔ)充說明：磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子上的齒（極靴）數(shù)，決定了磁阻式旋變的極對(duì)數(shù)。一般磁阻式旋變都是2對(duì)極（2X）及以上的多對(duì)極旋變。磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子外形如圖4所示。
圖4磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子外形
四按輸入輸出相數(shù)分類
按照勵(lì)磁電壓輸入及輸出電壓的相數(shù)，可以將旋轉(zhuǎn)變壓器分為1相勵(lì)磁/2相輸出（BRX）, 2相勵(lì)磁/1相輸出（BRT），2相勵(lì)磁/2相輸出（BRS）。
其中1相勵(lì)磁/2相輸出（BRX）是應(yīng)用最廣的形式。
五按按裝配方式分類
按照旋轉(zhuǎn)變壓器的裝配方式可以分為分裝式和組裝式。將旋轉(zhuǎn)變壓器的定子、轉(zhuǎn)子組合固定在同一個(gè)殼內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸引出，測(cè)量電機(jī)的角度時(shí)，通過軸連器與電機(jī)軸相連。一般應(yīng)用的是分裝式旋轉(zhuǎn)變壓器，由用戶自由安裝。
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