что такое резольвер в электроприводе
Резольвер принцип работы
Резольверы. Их назначение
Резольвером в электротехнике называют электрическую микромашину переменного тока, предназначенную для преобразования углового положения её ротора в электрическое напряжение, амплитуда которого при изменениях угла поворота меняется по законам функций синус и косинус, или пропорционально.
Резольверы работают по принципу синусно-косинусного вращающегося трансформатора, сокращённо СКВТ.
Упрощённая функциональная схема управления электродвигателем с использованием резольвера в качестве датчика обратной связи, изображена на рисунке ниже:
Связь системы управления (motor controller) с резольвером (resolver) осуществляется при помощи специальной интерфейсной платы (electronics), которая может выполняться как отдельный выносной блок или может быть вмонтированной непосредственно в систему управления.
Конструктивно резольверы могут выполняться как с наличием коллекторного узла для подачи напряжения на “вращающуюся” обмотку ротора, так и без него:
Обмотка Uг ротора связана с обмоткой возбуждения Ue на статоре без применения коллекторного узла, индуктивно, как показано ниже:
Отличия между резольверами и фотоимпульсными датчиками (энкодерами и кодовыми датчиками):
Принцип работы
Резольвер работает на принципе измерения взаимоиндукции между двумя обмотками (рис. 2.5).
Ротор резольвера соединен с вращающимся объектом. На первичную обмотку ротора подается переменное напряжение vref. Статор состоит из двух обмоток, развернутых на 90° друг относительно друга. Напряжение на этих обмотках
Рис. 2.5. Принцип работы резольвера
Выходные напряжения vо1 и vо2 представляют собой напряжение vref промодулированное величиной угла θ. Используя одно из выходных напряжений, можно однозначно измерить углы лишь в диапазоне 0-90°, оба сигнала позволяют однозначно измерять углы от 0е до 360°.
Выход резольвера есть тригонометрическая функция угла. Но эта нелинейность не всегда является недостатком. Например, при управлении вращающими моментами в роботах требуются именно тригонометрические функции углов поворота. Поэтому выходной сигнал резольвера можно непосредственно использовать для управления без дополнительного преобразования в реальном времени, которое увеличило бы загрузку управляющего контроллера.
Проблемы при работе резольвера могут возникать только из-за щеток ротора (износ, дополнительные шумы и механические нагрузки).
Резольверы широко используют в качестве ДПП в системах управления оборудованием, роботами и манипуляторами.
Совместно с АЦП ВТ разработаны и широко используются прецизионные датчики положения: (12-20) разрядные.
Пример серийно выпускаемого ВТ 100.
Резольверы широко используют в качестве ДПП в системах управления оборудованием, роботами и манипуляторами.
Что такое резольвер в электроприводе
Резольверы с числом полюсов больше 2 предоставляют только информацию об абсолютном положении вала.
Резольвер обеспечивает получении информации как о скорости так и обратную связь по положению. Это очень надежное устройство с широким диапазоном температур.
Конструкция и эксплуатация
Резольвер подобен вращающемуся трансформатору, который состоит из первичной обмотки, установленной на валу ротора, и двух вторичных обмоток, установленных на статоре. Первичная обмотка также называется «обмотка возбуждения», потому что напряжение возбуждения подается на первичную обмотку. Две вторичные обмотки сдвинуты на 90 ° относительно друг друга. Сигнал переменного тока постоянной частоты подается на обмотку возбуждения, называемую «сигналом возбуждения». Это создает соответствующий сигнал на вторичных обмотках, пиковый сигнал которых изменяется по амплитуде при вращении вала, что дает непрерывное угловое положение вала. Пиковая амплитуда сигнала на вторичных обмотки варьируется, потому что эффективное отношение витков изменяется при вращении первичной обмотки. Выходные сигналы на вторичных обмотках не совпадают по фазе друг с другом, поэтому одну из них можно назвать синусом, а другую косинусом.
Из синусоидальных и косинусоидальных сигналов можно определить положение вала. Это делается вне обратной связи резольвера с помощью электроники преобразования. Знак синуса и косинуса
сигнал используется для определения того, в каком квадранте (от 0 ° до 90 °, от 90 ° до 180 °, от 180 ° до 270 ° или от 270 ° до 0 °) расположен вал. Используя аналого-цифровой преобразователь, эта информация преобразуется в цифровой формат. Два старших значащих бита представляют, в каком квадранте находится вал. Остальные биты представляют угол, под которым вал находится от края квадранта. При каждом включении электроника может получить текущее положение вала, считывая сигналы синуса и косинуса для обратной связи. 14 бит типичны для входа резольвера, который дает разрешение 212 или 4096 PPR. Для одного механического оборота двигателя доступно 16 384 CPR (214) дискретных позиций.
Резольверы доступны с различным коэффициентом оборота первичной и вторичной обмоток. Обычно это соотношение входов и выходов 2: 1 или 3: 1. Некоторые производители резольверов монтируют
первичные обмотки на статоре в сборе и вторичные обмотки на вращающемся валу, но теория работы все та же.
Резольверы доступны с различным количеством полюсов. Если число полюсов резольвера не равно 2, тогда резольвер может работать только с двигателем с таким же числом полюсов (например, 6-полюсный резольвер с 6-полюсным двигателем). 4-полюсный резольвер даст два электрических цикла в течение одного механического оборота. Поэтому 4-полюсный резольвер не может обеспечить абсолютное положение (механическое), поскольку сигналы идентичны в двух положениях в пределах одного механического поворота на 360 °. Аналогично, 6-полюсные, 8-полюсные и т. Д. Резольверы не могут обеспечить абсолютное положение (механическое) по той же причине.
Варианты крепления к двигателю
1) Встроенный монтаж непосредственно на вал двигателя без использования муфты
2) Сплошной вал
Подходящий диаметр фланца резольвера должен быть вставлен в отверстие сопрягаемой пластины, а винты должны быть затянуты через отверстия для винтов фланца. Муфта используется для соединения резольвера и ответного вала двигателя.
При монтаже/демонтаже с осторожностью обращаться с ротором резольвера
Выходной сигнал
Обратная связь резольвера требует сигнала возбуждения от привода. К примеру Unidrive SP, оснащенный модулем SM-Resolver, обеспечивает синусоидальный сигнал 6 кГц 4 В или 6 В для возбуждения, которое подается на резольвер. В зависимости от соотношения витков преобразователя резольвера выбирается значение 6 кГц 4 В или 6 В среднеквадратичного значения (6 В для 3:1 и 4 В для 2:1). Выход резольвера представляет собой синусоидальную и косиносоидальную волну, модулированную на 2 В, как показано на рисунке. Абсолютное положение вала можно получить с помощью сигналов sin и cos.
Некоторые из недостатков использования резольвера:
Резольвер является одним из самых дешевых устройств, но электроника, необходимая для аналого-цифрового преобразования (модуль SM-Resolver), может сделать весь пакет дорогим.
Разрешение резольвера зависит от максимальной требуемой скорости и эквивалентных линий резольвера на оборот (ELPR). В таблице 3-2 перечислены возможные распознаватели ELPR, доступное разрешение и максимальная скорость, доступная при использовании с Unidrive SP и Digitax ST.
Связь с электроникой
Модуль обратной связи необходимо для возможности обработки аналогового сигнала от резольвера и его конвертацию в цифровой сигнал. Цифровой сигнал дальше может быть обработан в плк посредством получения через полевую шину (PROFIBUS/PROFINRT/CAN и т.п.)
На фото ниже представлен модуль резольвера для приводов фирмы TDE MACNO OPDE
Типичная схема подключения к преобразователю
Сигнал, снятый через ПО OPDExplorer при вращении электродвигателя встроенным осциллографом
Обучающее видео YouTube
Резольвер (электротехника)
Распознаватель понятие обозначает в электротехнике в электромагнитный преобразователь для изменения угла в виде ротора в электрические стоимости.
Резюме
Основной принцип
Описанная ниже операция соответствует преобразователю со скоростью 1, который используется в основном.
Внешне резольвер выглядит как электродвигатель с ротором и статором. Внутри все по-другому.
Ротор и статор состоят из пучка намотанных листов.
Ротор обычно содержит первичную обмотку. Статор состоит из двух вторичных обмоток (двухфазная обмотка, то есть смещенная на 90 °).
Резольвер работает как трансформатор, связь которого зависит от механического угла ротора. Когда на обмотку ротора подается переменное напряжение, на вторичных обмотках восстанавливаются два переменных напряжения.
Амплитуда сигнала
Взяв компоненты в фазе с входным напряжением, не совпадающим по фазе на φ:
Бесщеточный резольвер
Самым популярным типом преобразователя сегодня является преобразователь бесщеточного передатчика. Это резольвер, который включает в себя вращающийся трансформатор.
Когда обмотка трансформатора статора находится под напряжением, во вторичной обмотке ротора индуцируется напряжение. Это запитает катушку ротора резольвера. В этом случае операция идентична передающему преобразователю.
Этот тип резольвера позволяет питать обмотку ротора, не проходя через кабели, которые ограничивают вращение, или через систему коллекторных щеток, которая является изнашиваемой деталью.
Многоскоростной резольвер
Многоскоростные резольверы обеспечивают несколько электрических циклов за один оборот: например, 16 для 16-скоростной (2×16 = 32 полюса).
электрический угол = механический угол * p
Таким образом, механическая угловая точность становится более точной, но информация больше не является абсолютной. Таким образом, резольвер скорости 1 может иметь точность 5 ‘дуги, в то время как скорость 16 может достигать 10 дюймов дуги.
Некоторые резольверы содержат обмотку со скоростью 1 для абсолютного положения и многоскоростную обмотку для точности.
Функции
Представленная выше функция является функцией передатчика.
Другие функции резольверов:
Эти резольверы используются в обратном порядке передающего резольвера. На две двухфазные обмотки подается переменное напряжение. Отношение между синусоидальным напряжением и косинусоидальным напряжением определяет электрический угол. Система поворачивает ротор для получения нулевого напряжения на обмотке ротора. В этом положении механический угол ротора равен электрическому углу, приложенному к статору.
Эти резольверы объединяют в себе первичную двухфазную обмотку на роторе, такую как приемник, и двухфазную обмотку на статоре, такую как передатчик, или наоборот. Электрический угол, измеренный на вторичной обмотке, представляет собой разницу между механическим углом ротора и электрическим углом первичной обмотки. Этот решатель можно использовать для выполнения тригонометрических операций.
Резольверы. Их назначение и основные отличия от энкодеров
Резольвером, в электротехнике, принято называть электрическую микромашину переменного тока предназначенную для преобразования углового положения её ротора, в электрическое напряжение, амплитуда которого, при изменениях угла поворота, чаще всего меняется по законам функций синус и косинус, или пропорционально. Резольверы работают по принципу синусно-косинусного вращающегося трансформатора, сокращённо СКВТ.
Механическое соединение, например, при помощи муфты, вала ротора резольвера с каким-либо другим валом (валом электродвигателя), даёт возможность определять текущее угловое положение последнего, а также получать информацию о скорости вращения и количестве выполненных оборотов. Поэтому резольверы достаточно широко используют в качестве датчиков по скорости и положению в приводной технике и системах ЧПУ, хотя и далеко не так часто как, например энкодеры (фотоимпульсные датчики). Достаточно хорошо отработанная технология производства резольверов, с высокими техническими характеристиками, и интерфейсных плат для связи с ними, по-прежнему делает этот датчик востребованным в различных отраслях деятельности человека, особенно там, где имеют место тяжёлые условия эксплуатации. Отсутствие электронных компонентов в самом корпусе датчика (резольвера), позволяет применять его в более широких температурных диапазонах, чем например энкодеры. Поэтому, а также и по ряду других причин, многие фирмы, в том числе и хорошо известные (как например “Siemens”), продолжают широко применять резольверы.
Упрощённая функциональная схема управления электродвигателем с использованием резольвера в качестве датчика обратной связи, изображена на рисунке ниже:
Как показано на рисунке, связь системы управления (motor controller) с резольвером (resolver) осуществляется при помощи специальной интерфейсной платы (electronics), которая может выполняться как отдельный выносной блок или может быть вмонтированной непосредственно в систему управления.
Конструктивно резольверы могут выполняться как с наличием коллекторного узла для подачи напряжения на “вращающуюся” обмотку ротора, так и без него:
Обмотка Uг ротора связана с обмоткой возбуждения Ue на статоре без применения коллекторного узла, индуктивно, как показано ниже:
Не смотря на то, что области применения и выполняемые функции резольверами и фотоимпульсными датчиками (энкодерами и кодовыми датчиками) практически идентичны, по принципу работы это различные устройства. Основные три отличия:
Схема оцифровки сигналов резольвера довольно сложная (рисунок ниже), что не может быть плюсом. Поэтому, и не только, стоит ещё раз напомнить, что лишь в небольшой части современных приводов переменного и постоянного тока в линии обратной связи возможно применение резольверов, в остальном же применяются, в большей мере, энкодеры. Функциональная схема преобразования выходных аналоговых сигналов резольвера в цифровой, “положение в бит” показана ниже:
Что такое резольвер в электроприводе
Волга Электро Сервис
Ремонт промышленной электроники
Ремонт электро двигателей
+7 927-718-44-77
РФ г.Тольятти ул.Фрунзе 2А
Вместе с этим читают:
Наша компания занимается ремонтом энкодеров резольверов более 15 лет. За это время был полностью изучен принцип работы резольверов. Богатый опыт, в этом направлении, помогает нам разрабатывать схемы управления и диагностики для всевозможных проверок резольверов после ремонта. Как происходит установка резольверов на двигатели Вы можете перейдя по ссылке:
Резольвер принцип работы.
При работе резольвера, в пределах одного, полного оборота ротора, форма амплитуд ЭДС вторичных обмоток резольвера однозначно(!) характеризует угол поворота ротора. Данное утверждение верно только для резольверов с одной парой полюсов. Именно поэтому однопараполюсные резольверы наиболее рапостранены. Это основное значение в функционировании датчика обратной связи двигателя и его краткое описание принципа работы.
Такой датчик, конструктивно, очень похож на двигатель с возбуждаемым (переменным током) ротором. Например резольвер resolver TS2651N141E78 производства TAMAGAWA.
Описание работы резольвера ts2651n141e78
Для работы резольвера, например resolver TS2651N141E78, необходимо возбуждение его первичной обмотки. Данную задачу выполняет электронная схема. Активные компоненты схемы создают колебания на первичной обмотке, так называемой обмотке возбуждения. Частота колебаний заранее известна (указывается в паспорте резольвера) и применяется для расчётов. Основной принцип работы электронной схемы, к которой подключены вторичные обмотки, является преобразование сигналов. Наиболее часто данную работу выполняет аналого-цифровой преобразователь, при участии операционного усилителя.
Электронная схема для работы резольвера расположена отдельно и подключена через кабель, то есть, внутри двигателя нет полупроводников, что является ключевым преимуществом резольвера как технического решения в качестве датчика обратной связи.
Всё это в целом выглядит идеальным инструментом в тематических аспектах разработки промышленного оборудования. Вращающаяся часть резольвера крепится к валу двигателя. Статичная его часть установлена на статоре двигателя.
Существуют различные комплектации резольверов. Рассмотрим, подробно наиболее распространённый вариант:
На двигателях LENZE часто установлен Резольвер TS2651N141E78. Существуют разные модификации резольверов. Например на рисунке ниже изображены статор и ротор резольвера TS2620N21E111 серии BRX производства TAMAGAWA. 
На двигателях SIEMENS (например 1FK7042-5AF71-1TH0) часто устанавливаются резольверы resolver tyco V23401-T2629-E202 или (1FK7015-5AK71-1SA3 resolver LTN RE-15-4-S03). При этом если на бирке мотора указано resolver p=1, то это значит что на моторе установлен резольвер с одной парой полюсов. Обозначение resolver p=3 говорит о том, что резольвер имеет три пары полюсов. В большинстве случаев для работы резольвера, частота колебаний на первичной обмотке варьируется от 1000Гц до нескольких сотен кГц. Наиболее распространены резольверы с рабочими частотами 4 и 10кГц.
Коэффициент трансформации большинства резольверов равен 2. Это значит что амплитуда сигнала на обмотках SIN и COS будет в 2 раза ниже амплитуды поданной на обмотку REF. Реже встречаются резольверы с коэффициентом трансформации 3. В среднем (на резольверах сервомоторов), для возбуждения первичной обмотки требуется мощность порядка одного Ватта. Колебания создают транзисторы, управляющий сигнал для них может быть спроектирован как в виде схемы генератора импульсов, так и использоваться сигнал управления от микроконтроллера.
Сигналы с обмоток синуса и косинуса поступают на аналоговые цепи преобразования. В подавляющем большинстве случаев, для данных задач, используются операционные усилители. Преобразованный сигнал передаётся на АЦП. В результате программисту доступна точная информация о физическом положении ротора в цифровом виде.
Существуют готовые решения для создания схем подключения резольверов. Достаточно часто можно встретить схемы на базе специализированных микросхем AD2S90 и AU6802N1. Купить такие микросхемы можно во многих интернет-магазинах.
Резольвер очень надёжный датчик положения. Поэтому его активно используют в разных приложениях промышленности. В зависимости от задач, требуемое разрешение и точность может варьироваться от точного, до умеренного и грубого результата измерения. Например, в станках ЧПУ необходимы точные значения положения вала серводвигателя, а в промышленных стиральных машинах будет достаточно и грубых.
Бывает, что в работе серводвигателей возникают проблемы. Зачастую это связано с датчиком положения – резольвером. Для того чтобы произвести ремонт резольвера необходимы отработанные методики по перемотке и настройке, а также специфические инструменты и специально обученные специалисты. Сервисный центр ООО «Волга Электро Сервис» располагает всем необходимым для того чтобы быстро и качественно восстановить работу неисправного резольвера.
Все материалы на сайте защищены авторским правом.
При размещении материалов с нашего сайта, ссылка на источник обязательна.
Волга Электро Сервис ©
Ремонт промышленной электроники
Ремонт электродвигателей
2018-2021