Ротационный регулируемый дифференциальный трансформатор

Вращающийся регулируемый дифференциальный трансформатор ( RVDT ) — это тип электрического трансформатора, используемого для измерения углового смещения . Трансформатор имеет ротор, который можно вращать под действием внешней силы. Трансформатор действует как электромеханический преобразователь, который выдает напряжение переменного тока (AC), пропорциональное угловому смещению вала его ротора.

В процессе работы на первичную обмотку трансформатора подается напряжение переменного тока для подачи питания на RVDT. При подаче постоянного переменного напряжения передаточная функция (выходное напряжение в зависимости от углового смещения вала) любого конкретного RVDT является линейной (в пределах заданного допуска) в заданном диапазоне углового смещения.

В RVDT используется бесконтактная электромагнитная связь, которая обеспечивает длительный срок службы и надежное, повторяемое определение положения с высоким разрешением даже в экстремальных условиях эксплуатации. с обмоткой Большинство RVDT состоят из ламинированного статора и выступающего двухполюсного ротора . Статор с четырьмя пазами содержит как первичную обмотку , так и две вторичные обмотки, которые в некоторых случаях могут быть соединены вместе. RVDT обладают такими преимуществами, как прочность, относительно низкая стоимость, небольшой размер и низкая чувствительность к температуре, первичному напряжению и изменениям частоты.

Операция

Схема

Характеристики

Два наведенных напряжения вторичных обмоток, $V_{1}$ и $V_{2}$, изменяются линейно в зависимости от механического угла ротора θ:

$\theta \ =G\cdot \ \left({\frac {V_{1}-V_{2}}{V_{1}+V_{2}}}\right)$

где $G$ это усиление или чувствительность. Второе напряжение можно определить по:

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

Разница $V_{1}-V_{2}$ дает пропорциональное напряжение:

$\Delta \ V=2\cdot \ G\cdot \ \theta \$

а сумма напряжений является постоянной величиной:

$C=\sum \ V=2\cdot \ V_{0}$

Следовательно, угловая информация, выдаваемая RVDT, не зависит от входного напряжения, частоты и температуры .

Облекая приведенные выше математические уравнения в некоторую теоретическую форму, работу RVDT можно объяснить следующим образом.

Основная конструкция и работа RVDT обеспечиваются за счет вращения подшипника со стальным сердечником, поддерживаемого внутри статора в корпусе. Корпус изготовлен из пассивированной нержавеющей стали. Статор состоит из первичной катушки возбуждения и пары вторичных выходных катушек.

Возбуждение фиксированным переменным током подается на первичную катушку статора, которая электромагнитно связана со вторичными катушками. Эта муфта пропорциональна углу входного вала. Выходная пара устроена так, что одна катушка синфазна с катушкой возбуждения, а вторая сдвинута по фазе с катушкой возбуждения на 180°.

Когда ротор находится в положении, которое одинаково направляет доступный поток как в синфазную, так и в противофазную катушку, выходные напряжения компенсируются и приводят к образованию сигнала с нулевым значением. Это называется электрическим нулевым положением или EZ. Когда вал ротора смещается от EZ, результирующие выходные сигналы имеют величину и фазовое соотношение, пропорциональные направлению вращения.

Поскольку RVDT работают по существу как трансформатор, изменения напряжения возбуждения будут вызывать прямо пропорциональные изменения выходного сигнала (коэффициента трансформации). Однако соотношение выходного напряжения и напряжения возбуждения останется постоянным. Поскольку большинство систем формирования сигнала RVDT измеряют сигнал как функцию коэффициента трансформации (TR), дрейф напряжения возбуждения более 7,5% обычно не влияет на точность датчика, и строгое регулирование напряжения обычно не требуется. Для обеспечения точности частота возбуждения должна контролироваться в пределах ±1%.

Хотя RVDT теоретически может работать в диапазоне ±45°, точность быстро снижается после ±35°. Таким образом, его эксплуатационные пределы лежат в основном в пределах ±30°, но в некоторых случаях и до ±40°. Некоторые типы могут работать до ±60°.

Разновидности

RVDT , одна из также может быть спроектирован с двумя пластинами которых содержит первичную, а другая — вторичную обмотку. Эти типы могут работать с большими оборотами.

Подобный трансформатор называется вращающимся переменным трансформатором и содержит только одну вторичную обмотку, дающую только одно напряжение:

$V=G\cdot \ \theta \$

См. также

• LVDT , аналог RVDT с линейным перемещением.
• Поворотный энкодер
• Резольвер — датчик угла, работающий на все 360°.
• Synchro , трёхфазный вариант резольвера