Obrotowy zmienny transformator różnicowy

Obrotowy zmienny transformator różnicowy ( RVDT ) to rodzaj transformatora elektrycznego używanego do pomiaru przemieszczenia kątowego . Transformator ma wirnik, który można obrócić pod wpływem siły zewnętrznej. Transformator działa jak przetwornik elektromechaniczny, który wytwarza napięcie prądu przemiennego (AC) proporcjonalne do przemieszczenia kątowego wału wirnika.

Podczas pracy napięcie prądu przemiennego (AC) jest przykładane do uzwojenia pierwotnego transformatora w celu zasilenia RVDT. Przy zasilaniu stałym napięciem przemiennym funkcja przenoszenia (napięcie wyjściowe w funkcji przemieszczenia kątowego wału) dowolnego konkretnego RVDT jest liniowa (w ramach określonej tolerancji) w określonym zakresie przemieszczenia kątowego.

RVDT wykorzystują bezdotykowe sprzęgło elektromagnetyczne, które zapewnia długą żywotność i niezawodne, powtarzalne wykrywanie położenia z wysoką rozdzielczością, nawet w ekstremalnych warunkach pracy. Większość RVDT składa się z uzwojonego, laminowanego stojana i wystającego dwubiegunowego wirnika . Stojan, zawierający cztery szczeliny, zawiera zarówno uzwojenie pierwotne , jak i dwa uzwojenia wtórne, które w niektórych przypadkach mogą być ze sobą połączone. RVDT oferują takie zalety, jak solidność, stosunkowo niski koszt, mały rozmiar i niska wrażliwość na temperaturę, zmiany napięcia pierwotnego i częstotliwości.

Operacja

Schemat

Charakterystyka

Dwa indukowane napięcia uzwojeń wtórnych i , zmieniają się liniowo wraz z mechanicznym kątem wirnika θ: $}$$\ displaystyle V_$

${\ Displaystyle \ theta \ = G \ cdot \ \ lewo ({\ Frac {V_ {1} -V_ {2}} {V_ {1} + V_{2}}}\right)}$

gdzie $jest$ lub czułością . Drugie napięcie można określić poprzez:

${\ Displaystyle V_ {2} = V_ {1} \ pm \ G \ cdot \ \ theta \}$

Różnica daje proporcjonalne napięcie: ${\ displaystyle V_ {1} -V_ {2}}$

${\ Displaystyle \ Delta \ V = 2 \ cdot \ G \ cdot \ \ theta \}$

a suma napięć jest stała:

${\ Displaystyle C = \ suma \ V = 2 \ cdot \ V_ {0}}$

W związku z tym informacja kątowa wysyłana przez RVDT jest niezależna od napięcia wejściowego, częstotliwości i temperatury .

Umieszczając powyższe równania matematyczne w jakiejś formie teoretycznej, działanie RVDT można wyjaśnić jak poniżej.

Podstawowa konstrukcja i działanie RVDT opiera się na obracającym się łożysku z rdzeniem żelaznym osadzonym w zespole stojana z obudową. Obudowa wykonana jest z pasywowanej stali nierdzewnej. Stojan składa się z pierwotnej cewki wzbudzenia i pary wtórnych cewek wyjściowych.

Do pierwotnej cewki stojana, która jest elektromagnetycznie połączona z cewkami wtórnymi, przykładane jest stałe wzbudzenie prądem przemiennym. Sprzęgło to jest proporcjonalne do kąta wału wejściowego. Para wyjściowa jest skonstruowana w taki sposób, że jedna cewka jest w fazie z cewką wzbudzenia, a druga jest przesunięta w fazie o 180° z cewką wzbudzenia.

Kiedy wirnik znajduje się w położeniu, które równomiernie kieruje dostępny strumień zarówno w cewce w fazie, jak i poza fazą, napięcia wyjściowe znoszą się i dają sygnał o wartości zerowej. Nazywa się to elektryczną pozycją zerową lub EZ. Gdy wał wirnika zostanie przesunięty z EZ, powstałe sygnały wyjściowe mają wielkość i zależność fazową proporcjonalną do kierunku obrotu.

Ponieważ RVDT działają zasadniczo jak transformatory, zmiany napięcia wzbudzenia spowodują wprost proporcjonalne zmiany na wyjściu (współczynnik transformacji). Jednakże stosunek napięcia wyjściowego do napięcia wzbudzenia pozostanie stały. Ponieważ większość systemów kondycjonowania sygnału RVDT mierzy sygnał jako funkcję współczynnika transformacji (TR), dryft napięcia wzbudzenia przekraczający 7,5% zazwyczaj nie ma wpływu na dokładność czujnika i zazwyczaj nie jest konieczna ścisła regulacja napięcia. Aby zachować dokładność, częstotliwość wzbudzenia powinna być kontrolowana w zakresie ±1%.

Chociaż teoretycznie RVDT może pracować w zakresie ±45°, dokładność szybko spada po ±35°. Zatem jego granice operacyjne mieszczą się głównie w granicach ±30°, ale w niektórych przypadkach nawet do ±40°. Niektóre typy mogą pracować do ±60°.

Odmiany

RVDT można również zaprojektować z dwoma warstwami , jedną zawierającą warstwę pierwotną, a drugą wtórną. Te typy mogą pracować na większych obrotach.

Podobny transformator nazywa się obrotowym transformatorem zmiennym i zawiera tylko jedno uzwojenie wtórne, dające tylko jedno napięcie:

${\ Displaystyle V = G \ cdot \ \ theta \}$

Zobacz też

• LVDT , odpowiednik RVDT o ruchu liniowym
• Enkoder obrotowy
• Rezolwer , czujnik kąta działający w pełnym zakresie 360°
• Synchro , trójfazowy wariant resolwera
• Wysoka celność