Вращающийся трансформатор.

На нашем сайте можно получить общую информацию об индукционных датчиках углового положения (вращающихся трансформаторах, сельсинах), о специализированных аналого-цифровых преобразователях напряжений вращающихся трансформаторов, используемых в преобразователях угол-параметр-код, а также о поставляемых нами датчиках тока.

Вращающийся трансформатор

К вращающимся трансформаторам относят информационные электрические машины малой мощности тока, предназначенные для преобразования угла поворота ? в напряжение, пропорциональное функциям угла (sin ? и cos ?).

Вращающиеся трансформаторы, называемые иногда поворотными, широко используются в автоматических следящих системах и регуляторах, робототехнике, системах навигации и других областях техники.

По выполняемым функциям вращающиеся трансформаторы подразделяются на следующие группы:

• синусно-косинусные;
• линейные;
• масштабные;
• датчики и приемники трансформаторных систем дистанционной передачи угла;
• фазовращатели.

Наиболее универсальными являются синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы, которые практически могут выполнять любую из приведенных функций.

Наибольшее распространение получили двухполюсные вращающиеся трансформаторы, имеющие конструкцию близкую к двухфазным асинхронным двигателям. В полузакрытых пазах статора и ротора располагаются по две обмотки, пространственно сдвинутые на 90 электрических угловых градусов относительно друг друга. Обе обмотки статора, так же как и обмотки ротора, имеют одинаковое число витков. Взаимоиндуктивность между первичными обмотками статора и вторичными обмотками ротора при повороте ротора меняется по синусоидальному (косинусоидальному) закону от угла поворота ?. Это обеспечивает соответственное изменение амплитуды ЭДС на выходе вторичных обмоток. Двухполюсный вращающийся трансформатор представлен на рис. 1.

Рис. 1. Двухполюсный вращающийся трансформатор типа ВТ-5

Погрешность большинства современных двухполюсных синусно-косинусных вращающихся трансформаторов находится в пределах ± 0.005…0,2 %, а для вращающихся трансформаторов, предназначенных для работы в качестве датчиков (приёмников) трансформаторных систем дистанционной передачи угла ± (1…10) угловых минут. К прецизионным двухполюсным вращающимся трансформаторам относятся, например, изделия типа ВТ-5 с погрешностью до ± 0.005% или ± 1 угловой минуты.

Для тех областей техники, где необходима погрешность, соизмеримая с долями угловых минут и даже с единицами угловых секунд, используют многополюсные вращающиеся трансформаторы. В них заложен принцип электрической редукции. Коэффициент электрической редукции обычно соответствует значению из ряда: 4; 16; 32; 64; 128; 256. Чаще всего конструктивно они выполнены в виде отдельных узлов ротора и статора.

Многополюсный двухотсчетный вращающийся трансформатор представлен на рис. 2.

Рис. 2. Двухполюсный двухотсчетный вращающийся трансформатор типа ВТ-71.

Погрешность наиболее распространенных многополюсных двухотсчетных вращающихся трансформаторов находится в пределах ± 10…30 угловых секунд.

Сельсины

По-прежнему альтернативой двухполюсным вращающимся трансформаторам являются сельсины. В последние десятилетия они не получили существенного развития, но серийные образцы сельсинов, разработанных в семидесятые годы прошлого столетия, продолжают находить применение в радиоэлектронной аппаратуре.

Конструктивно сельсин представляет собой информационную электрическую машину с однофазной обмоткой возбуждения на статоре (роторе) и трехфазной вторичной обмоткой, называемой обмоткой синхронизации, на роторе (статоре). Фазы обмоток синхронизации смещены в пространстве относительно друг друга на 120 электрических угловых градусов. ЭДС фаз обмоток синхронизации Еk пропорциональны значению:

Еk cos (?-120°(k-1)), где k представляет собой порядковый номер обмотки синхронизации.

Различают два основных режима использования сельсинов. Одним из них является индикаторный режим, предусматривающий непосредственную синхронную работу пары сельсинов: датчика и приемника. В этом режиме датчик поворачивается приложенным внешним усилием. Приемник же под воздействием синхронизирующего момента самостоятельно приходит в согласованное с датчиком положение. Механическая нагрузка на валу приемника индикаторного сельсина-приемника бывает, как правило, незначительной, например, стрелка указателя угла поворота. Погрешность передачи угла в паре датчик-приёмник достигает порядка 0,5°-1,5°.

Вторым распространенным режимом работы сельсинов является трансформаторный режим. Как и в индикаторном режиме, сельсин-датчик и сельсин-приемник работают в паре. При развороте вала датчика на выходе трансформаторного сельсина-приёмника формируется ЭДС, амплитуда которой соответствует функции угла рассогласования датчика и приемника. Напряжение рассогласования через усилитель мощности подается на вход обмотки управления электродвигателя, который осуществляет доворот вала сельсина-приемника до согласованного с датчиком положения. Погрешность трансформаторных сельсинов существенно ниже погрешности индикаторных сельсинов. Вместе с тем трансформаторные сельсины уступают по точности вращающимся трансформаторам.

Рис.3. Сельсин типа БС-151А

Погрешность большинства отечественных сельсинов находится в диапазоне ± 3…30 угловых минут.

В нашу программу поставок датчиков угла входят разнообразные информационные электрические машины малой мощности, в том числе:

вращающиеся трансформаторы:

ВТ-5, 5БВТ, 2,5ВТ, 2,5БВТ, ВТ-100, ВТ-71, ИПУ-Д; ИПУ-Т; БВТО и др.;

сельсины:

БД-160; БС-151А и др.

индукционные фазовращатели:

БИФ-112; БИФ-114 и др.

индукционные датчики угла:

15Д-32; 45Д-20 и др.

Наше предприятие является официальным представителем ОАО «Завод «Фиолент» - лидера в производстве вращающихся трансформаторов и сельсинов.

Вращающиеся трансформаторы: аналогово-цифровые преобразователи напряжений

В современных робототехнических устройствах, цифровых системах управления широкое применение находят преобразователи угол-параметр-код. Первичными аналоговыми датчиками угла таких преобразователей чаще всего являются вращающиеся трансформаторы. Выходное напряжение вращающихся трансформаторов с помощью специализированных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) преобразуется в цифровой код угла.

Нашим предприятием поставляются аналого-цифровые преобразователи напряжений вращающихся трансформаторов (АЦПВТ), представленные в приведенной ниже таблице.

Датчики тока

В современных устройствах автоматики и контроля широко используются датчики тока. С их помощью измеряют значение как переменного, так и постоянного тока. Конструкция поставляемых нами датчиков предусматривает наличие магнитопровода, имеющего зазор, компенсационной обмотки, магниточувствительного датчика на основе эффекта Холла и схемы обработки сигналов. Сигнал с датчика Холла, находящегося в зазоре магнитопровода, поступает в электронный усилитель.

Измеряемый ток протекает по шине. Шина охвачена магнитопроводом, в котором наводится магнитная индукция. Датчик Холла в ответ на появившееся магнитное поле формирует на своем выходе соответствующее напряжение. Это напряжение усиливается в электронном усилителе и направляется на обмотку компенсации. В результате величина тока компенсации пропорциональна измеряемому току и соответствует ему по форме. Магнитное поле от компенсационной обмотки и от измеряемого тока компенсируются, а датчик Холла выполняет функцию нуль-органа. Полоса частот датчика, построенного на этом принципе, находится в диапазоне 0…200 кГц.

Ниже приведено более подробное техническое описание применительно к одному из распространенных на практике датчиков тока типа ДТХ.