Resolverul Sin Cos Pi

Embed Size (px)

DESCRIPTION

resolver

Text of Resolverul Sin Cos Pi

  • 4.RESOLVERUL "SIN-COS" FUNCIONND CA TRADUCTOR DE POZIIE ROTORIC AL UNUI MOTOR SINCRON AUTOCONDUS

    (Partea I) 1. Elemente teoretice

    Resolverele sin-cos sunt micromaini de curent alternativ, cu rol de traductoare de poziie unghiular. Constructiv sunt asemntoare cu mainile asincrone bifazate cu rotor bobinat, avnd n principiu dou nfurri pe stator i dou pe rotor, cu acelai numr de poli, pres, sinusoidal distribuite i decalate la 90

    0el una fa de alta, fig. 1.

    A1A2

    e1

    a1

    e2

    a2

    d

    k1

    b1

    k2

    b2

    d

    d

    q

    q

    q

    q

    s

    s

    B1

    B1

    B2

    TR

    B2

    s

    s

    Fig. 1 Schema de principiu a resolverului SIN-COS.

    A1 A2

    d

    **

    *

    **

    *

    *

    *

    *

    *

    Fig. 2 Schema de principiu a resolverului SIN-COS funcionnd ca traductor de

    poziie rotoric, alimentat prin transformator rotitor, TR.

    Resolverele sin-cos funcioneaz pe principiul unui transformator rotativ la care unghiul dintre axele nfurrilor cuplate magnetic (primar - de excitaie

    i secundar - indus) este variabil, fiind determinat de unghiul de poziie, , al rotorului n micare (la pres=1 cele dou unghiuri coincid).Raportul tensiunilor la borne, respectiv valoarea tensiunii secundare, de ieire, depinde de funcia sinus sau cosinus a acestui unghi , fiind astfel posibil determinarea valorii unghiului

    de poziie rotoric , prin msurarea unei tensiuni de ieire din traductor.

  • O aplicaie important a resolverelor este cea de traductor de poziie rotoric instantanee utilizat pentru comanda buclei interne a motoarelor cu comutaie electronic autocondus (MCEA) cu alimentare cvasi-sinusoidal PWM, numite frecvent motoare sincrone autoconduse (MSA). Alte utilizri sunt ca traductor de poziie unghiular pentru semnalul de reacie (feedback) n sisteme automate de poziionare precis a unui organ mecanic mobil, n sisteme automate de urmrire, n dispozitive indicatoare etc. aparinnd unor domenii aplicative importante precum maini unelte, robotic industrial, medical, navigaie etc. n sisteme avansate, de reglare numeric, semnalul de ieire din resolverul traductor de poziie este prelucrat n convertoare analog-digitale numite convertoare "resolver-to-digital" (convertoare RTD) care furnizeaz la ieire valoarea instantanee a unghiului sub form numeric. Cu ajutorul convertoarelor RTD se poate obine suplimentar informaia privind viteza rotorului; resolverul plus convertorul RTD au astfel rolul suplimentar de

    traductor de vitez.

    1.1. Construcia i principiul de funcionare a resolverelor sin-cos Construcia resolverelor sin-cos. Pentru MCEA cu cureni sinusoidali (MSA) resolverele se utilizeaz cel mai frecvent ca traductor de poziie rotoric avnd alimentare monofazat pe rotor i ieire bifazat pe stator, fig. 2. Cele dou nfurri statorice (secundare) au terminalele scoase la borne de pe stator, A1-A2, respectiv B1-B2 i constituie nfurrile de ieire din resolver. Pentru alimentarea nfurrii rotorice de excitaie (primar) se evit folosirea contactelor glisante (inel-perie) i se utilizeaz un transformator rotitor axial, concentric, TR (fig. 2, fig. 3, fig. 6). nfsurarea rotoric (primar) a resolverului are terminalele e1-e2 conectate direct la nfurarea rotoric (secundar) a transformatorului rotitor TR n timp ce nfurarea statoric (primar) a acestuia este alimentat cu tensiunea de excitaie; aceasta este o tensiune sinusoidal, de ordinul volilor (5 - 10 V), i frecven de 5 - 10 kHz.

    nfurrile primar i secundar ale transformatorului rotitor TR de excitare a resolverului sunt de form circular (inelar) concentrice, n acelai plan. Miezul magnetic este din tole subiri (0,15 - 0,2 mm) de permeabilitate mare, pentru a putea realiza o inducie magnetic de valoare convenabil cu o solenaie redus. Alimentarea cu frecven ridicat, favorizeaz reducerea dimensiunilor. Prin modul de construcie a circuitului magnetic i a nfurrilor, n secundarul TR nu se induce t.e.m. de micare de rotaie. Cea de a doua nfurare rotoric a resolverului, k1-k2, conectat n scurtcircuit n fig. 2, atunci cnd exist, are rol de compensare a erorii resolverului cauzat de funcionarea n sarcin a nfurrilor statorice, de ieire.Avnd n vedere cerinele de miniaturizare pe de o parte i pe de alt parte faptul c cele dou nfurri statorice (secundare), de ieire funcioneaz n regim foarte apropiat de mersul n gol (fiind conectate la amplificatoare operaionale cu impedan mare de intrare) se renun la construirea nfurrii rotorice k1-k2.

  • Fig. 3 Schema constructiv a unui resolver SIN-COS fr contacte.

    Resolverele au circuitul magnetic realizat lamelat pe ambele armturi, din tole din material de foarte bun calitate, (de ex. aliaje de tip permalloy) cu permeabilitate ridicat i pierderi n fier sczute chiar la frecvene ridicate. nfurrile statorice i cea rotoric, sunt repartizate, plasate n crestturi uniform distribuite la partea spre ntrefier a armturii. Se realizeaz o ct mai bun apropiere de distribuia spaial ideal sinusoidal a pturii de curent, a solenaiei i a cmpului magnetic creat de fiecare nfurare n parte, precum i decalajul spaial riguros de 900el. ntre nfurrile statorice. Pentru miniaturizare se recurge frecvent la construcia cu o singur pereche de poli, pres = 1. Avnd n vedere nivelul sczut al tensiunilor i necesitatea miniaturizrii, izolaia crestturilor se face prin depuneri de pulberi izolante.

    Pentru obinerea unui grad nalt de precizie a resolverului se impune respectarea unei tehnologii superioare: tanarea precis a tolelor, mpachetare corect a miezurilor, eliminarea excentricitilor. De asemenea, se cere alegerea numrului optim de conductoare n crestturi, a tipului de nfurare, a mrimii optime a ntrefierului.

    Din punct de vedere al construciei mecanice resolverele pot fi construite n carcas proprie, cu ax i lagre proprii, fig. 3, sau n construcie separat stator-rotor, care se integreaz n motorul sau mecanismul al crui unghi urmeaz s se msoare, fig. 4.

    Fig. 4 Ansamblu de resolver sin-cos cu

    construcie integrat, realizat de ICPE-Bucureti.

    Principiul de funcionre al resoverelor sin-cos. Construcia nfurrilor se realizeaz n aa fel nct inductanele mutuale dintre nfurrile statorice i

  • rotorice s varieze sinusoidal cu unghiul . Aceast condiie determin inducerea de tensiuni la gol n nfurrile statorice, A1-A2 respectiv B1-B2, ale cror

    valori efective variaz armonic cu unghiul n cazul alimentrii nfurrii rotorice e1-e2 cu o tensiune sinusoidal.

    Se consider c rotorul este imobil i c nfurrile A1-A2, B1-B2 sunt deschise, iar nfurarea e1-e2 este alimentat cu tensiunea sinusoidal,

    tUu eee sin2 . (1.1)

    Fluxul creat de nfurarea monofazat e1-e2 este alternativ, fix fa de rotor i induce pe cale static (transformatoric), n nfurrile A1-A2 respectiv

    B1-B2, t.e.m. de frecvena )kHz105(2/ eee ff care constitue

    tensiunea de ieire la borne, la mersul n gol:

    .cossin2

    sinsin2

    0

    0

    tEu

    tEu

    eAmA

    eBmB (1.2)

    Valorile efective ale acestor tensiuni depind de funciile sin respectiv cos ale unghiului de poziie rotoric, adic de poziia relativ a nfurrii de excitaie n raport cu fiecare din cele dou nfurri de pe stator conform relaiilor:

    ,cos

    sin

    0

    0

    AmA

    BmB

    EE

    EE (1.3)

    unde EAm, EBm sunt tensiunile efective induse la gol n cele dou nfurri statorice A1-A2, B1-B2 cnd axele lor coincid cu axa nfurrii rotorice de excitaie e1-e2. Pentru 0 , t.e.m. indus este maxim n nfurrea A1-A2 i

    este nul n B1-B2. Pentru =900 electrice, t.e.m. indus n B1-B2 este maxim

    i este nul n A1-A2. Se remarc faptul c n intervalul =1800 la 3600, datorit inversrii semnului inductivitii mutuale, t.e.m. indus n nfurrile statorice devine n opoziie de faz cu cea de excitaie de 7KHz din nfurarea rotoric e1-e2 (vezi fig.5 i oscilogramele 1a, 1b).

    Cnd rotorul este n rotaie, n nfurrile statorice, tensiunile induse cu frecven purttoare de 7 kHz sunt modulate n amplitudine de dou sinusoide defazate la 90

    0.

    1.2. Funcionarea resolverului sin-cos n regim static n fig. 2 se consider nfurarea de pe rotor e1-e2 alimentat cu o

    tensiune alternativ sinusoidal ue i o singur nfurare de pe stator, B1-B2.

    Unghiul de rotaie a rotorului se ia ca fiind unghiul fcut de axa nfurrii de excitaie e1-e2 considerat axa rotoric d, n raport cu axa perpendicular pe axa nfurrii B1-B2, considerat axa statoric ds. Adoptnd convenia de sensuri de la receptoare pentru nfurarea primar, rotoric i cea de la generatoare pentru

  • nfurarea secundar, statoric obinem ecuaiile de tensiuni n regim static (cu rotor imobil):

    sstsss

    rrstrr

    iReu

    e iRu (1.4)

    unde Rs, Rr sunt rezistenele nfurrilor statoric, respectiv rotoric, stre i

    stse - t.e.m. totale de inducie static ,

    te

    t

    rsts

    sstre

    d/d

    /dd, (1.5)

    exprimate cu ajutorul fluxurilor totale (proprii plus mutuale), rotoric, r i

    statoric, s, date de:

    iMiL

    iMiL

    srsrrr

    rsrsss (1.6)

    unde LLL ssus i LLL rrur sunt inductivitile proprii, statoric, i

    rotoric, reprezentnd sume dintre inductivitatea util i de scpri a fiecrei nfurri, statoric, respectiv rotoric, iar inductivitile mutuale, stator-rotor i rotor-stator sunt egale i dependente sinusoidal de poziia rotorului conform:

    ,sinMMM rssr (1.7)

Recommended

View more >