Многополюсный вращающийся трансформатор Советский патент 1988 года по МПК H02K24/00 

4

to

со

1чЭ

00 со

1

Изобре1:ение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин, вращаютцих ся трансформаторов (ВТ).

Цапь изобретения - повышение точности путем полного подавления в обмотках ротора низшей гармоники намагничивающей силы (н.с.) порядка ( р), где TJ (j число зубцов магнито- провода статора, и в обмотках статора низшей гармоники порядка ( р), где Z - число зубцов магнитопро- вода ротора и ряда высших гармоник

На фиг.1 показана обмотка ротора; на фиг о 2 - обмотка статора.

Многополюсный ВТ состоит из соос- но расположенных неподвижного.корпуса статора, несущего магнитопровод, и поворотного корпуса ротора, несущего магнито провод. На магнитопрово- дах статора и ротора размещены обмотки.

Оба магнитопровода имеют числа зубцов, не кратные числу пар полюсов р многополюсного ВТ, и несут на себе по две квадратурные (сдвинутые по положению на магнитопроводе на

90 ч

град) синусоидально распреде. Р

ленные обмотки о Обмотки ротора расположены в пазах 1-14, а обмотки статора в пазах 15-39,Наиболее сильными из искажающих точность гармоник и«с. являются гармоники порядка (Z - р) и ().

Многополюсный ВТ выполняют с числом зубцов магнитопровода ротора Ъ , имеющим общий множитель а с числом (Za. - р), и с числом зубцов магнитопровода статора Z2. имеющим общий множитель а с числом (Zx,-p), Числа витков в секциях каждой обмотки ротора j , охватывающих зубцы магнитопровода, занумерованные через j , должны удовлетворять соотношению g

Zwb -5i-(i.i) 0, (О

а

а числа витков в секциях Wj каждой обмотки, охватьшающих зубцы магнитопровода статора, занумерованные че- рез j,, должны удовлетворять

соотношению «г

Ъ. а

-i.

г

,.We 4мi-l)

о, (2)

где 1

li

переменная суммирования; числа, принимающие в каждом равенстве по одному значению из совокупности 1,2,.,,,

числа, принимающие в каждом равенстве по одному значению из совокупности 1,2,,,,, Z2./a2.;

0

5

0

5

0

O

5

+ (i-l) - числовые значения но меров зубцов J магнитопровода ротора; 1з.+ .

(iij) числовые значения номеров зубцов J- магнитопровода статора.

Выполнение этих условий обеспечивает полное подавление в разложении н.с, обмоток ротора, всех гармоник, кратных а, включая гармонику (Zj-p), так как (Z.,-p) по условию

+ -5 а.2.

кратно и в разложении Фурье н,с, обмоток статора всех гармоник, кратных , включая гармонику (),

Пример выполнения обмотки. Причем число пар полюсов р 4, число зубцов магнитспровода ротора Z, 14, число зубцов магнитопровода статора Z 25, W 10 и для ротора и для статора. Числа зуб-цов магнитопроводов

выбраны так, что между числами Z 14 и () 25 - 4 21 имеется общий множитель а 7, а между числами Z 25 и ) 14-4 10- общий множитель а е, 5,

Расчет чисел витков обмотки ротора представлен в табл,1; расчет чисел витков обмотки статора - - в табл,2,

В табл, 1 и 2 приняты обозначения: J - номера зубцов ротора и j - номера зубцов статора. Ось первого паза считается под углом к началу от- счета 45 эл, град, поэтому при расчете квадратурных обмоток их распределение пропорционально .

Округленные значения чисел витков охватьтают зубцы J ротора и ,1 ста- тора.

Проверяют рассчитанный закон распределения витков обмотки ротора на 5 удовлетворение равенству (О, Так

7 J 14 как --1- --- 2, проверяются два

а 4 7

равенства. Их левые части равны при 1. I

iTi ., ЧИ

амплитуду и там ее подавить невоэмож ,: + W, + W, + Wg ,„ + Че + «°314292394

и .2 Г- V / ч числа W и W,j , вместо -9 устанав- Д а7 ) ливают -10, Равенство () удовлетtc4 If

ворено. W, + Wj + Wj + WT + Wg + Wn + дд полное подавление в н.с.

+ +5-8+ 10-9 обмоток ротора гармоник, кратных 7,

т.е. гармоник 7,14,21,28,35 и т.д. Ко

. наиболее важным является подавление

при .lji i ,гармоники 21 , т.е. (2-р)-гармоники,так

v Z /. ° обмотках статора среди высТГ, а А: + z(i- ) ших гармоник н.с. имеет максимальную

литуду и там ее подавить невоэможПроверягот рассчитанный закон расп- ц iU-y-/-j-l+ g ределения витков обмотки статора удов- ц- 5 + 1.летворению равенству (2). Так как

Таким образом, равенство (I) не Z, Щ проверяются пять вьтолнено.а 5

После переокругления чисел витков, равенств. охватывающих б-й и 13-й зубцы, т.е. 20 Их левые части равны при Ig, 1

„.b(i.i) .w,.,..,)w/+w. +w,, ,,,-

, 1

7 + 9-2-10-5

при W, + -|i- (i-1) « ilw,,,f,.) W, + W, + W,, + W,, + W,, i, a- l

-2 + 9 + 8-4-10

i „ 4- при 1 3 V -b. (i-1) 2: ,,5 (,H) Wj + W, + W,, + ,, + ,,

tr

-9 0 + 10 + 6 - 6 +1;

a,5при 1 4 W, + -b-(i-) 2 W,, (i. W + W, + W,, + W,, + ,

- a - 8 + 3 + 10 + 3 0;

при 1 5 V, + -b- (i-) «. .(г-1) 5 + Чо W,, + ,,+ W,,

t i-- i 1 - 9 -.7 + 5 + 10 0.

1

Как видно из вьгчислений, равенст-кратных 5, т.е. гармоник 5,0,15,

на -(2) удовлетворены не полностью Q 7.0,.... и т.д. Но наиболее важным яви требуется корректировка распределе-ляется подавление гармоники Z - р

ния обмоток, О она наиболее сютьная в

Данные после изменения округленияобмотках ротора, имеет максьтмальную

чисел витков до целых чисел с выпол-амплитуду, там ее подавить невознением всех равенств (2) приведеныgg можно.

в табл.2. Примеры выполнения обмоток по

Проведенные изменения распределе-окончательным данным табл. 1 и 2 приния витков статорных обмоток даетведены для ротора на фиг, 1 и для

полное подавление в их н.с. гармоник,статора на фиг.2. Пазы магнитопров доз занумерованы так, что первый зубец расположен между 1-м и 2-м пазами, второй зубец мелду 2-м и 3-м пазами и т.д У лобовых частей обмоток против каждого зубца написаны числа охватмвакящх -их витков.

t Трансформатор работает следующим

; образом

I При подаче на одну из квадратур- I яызс обйоток ротора напряжения пита- НИИ на выходных обмотках -статора в зависимости от углового положения «f ; ротора наводятся напряжения, пропор- i циояальные sin prftt сой ре. При пода- ; че напряжения питаний на другую (квадратурную) обмотку ротора при I том же начале отсчета углов о( напря I хения на обмотках статора будут про- 1 порцирналыш sin р (t « 90) и cos р (с( 90) Многополюсный ВТ может работать и при питании со стороны статорных обмоток, тогда выход- HUNOt обмотками будут роторные обмотки

Предлагаемый трансформатор без каких-либо дополнительных затрат позволяет существенно повысить точность воспроизведения синусно-косину ного преобразования по сравнению с известным за счет полного исключения в 1выходных напряже1шях-гармоник, кратных значениям общих киожитеяей а и а, в спектр KOTOIWX включаются низшие гармоники разложения н.с, обмоток, принципиально имеющихся при идеальном синусоидальном выполнении обмоток.

4292396

Формула изобретения Многополюсный вращающийся транс- форматор-, содержащий магнитопроводы ротора и статора с числами зубцов соответственно Z, и Z, не кратными числу пар полюсов р, на которьпс уста- . новлены секции синусоидально распределенных обмоток, отличаю-.

10 щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, число зубцов магнито- провода ротора Z имеет общий множитель а с числом (), число зубцов магнитопровода статора Z ц име15 ет обпцтй множитель а, с числом (), числа витков в секциях W,. каждой обмотки, охватывающих зубць

магнитопровода рртора, где J - номера зубцов магнитопровода ротора, удовлетворяют соотношениям ч

21

,л

1г(-Г.

а числа витков в секциях Wj каждой обмотки, охватывающих зубцы магнитопровода статора, где J. - номера зубцов магнитопровода статора, удовлетворяют Zj /Qj соот ношениям

«4

i;wvi(fH)FO,

t.

где 1 - переменная суммирования; 1 1,2,..., ,;

5

-i - , . л г - -Ц.

u;- + (i-l) a-i

.54..

а«

Числовые значения

магнито0

номеров зубцов J, провода ротора;

7 Lg + -i-(i-l ) - .числовые значения

номеров зубцов J, магнитопровода статора.

Изобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании многополюсных вращающихся трансформаторов, фазовращателей и других информационных машин. Данью изобретения является повышение точности многополюсных вращающихся трансформаторов (МВТ). МВТ состоит из магнитопровода ротора, имеющего Z зубцов, магнитопровода статора, имеющего г зубцов, на которых размещаются синусоидально распределенные обмотки с числом пар полюсов р. Числа Z я ( р) имеют общий множитель а, числа Й и () имеют общий множитель а, числа витков Wj , охватьшающих зубцы магнитопровода ротора, каждой обмотки i удовлетворяют соотношениям JZ (t + {.1 + (, )(i-l) О, a числа витков Wj , охватывающих зубцы магнитопровода статора, каждой обмотки удовлетворяют соотношениям «. иТ с + ()(i-l) О, где 1/ 1, , , 1 1, 2,.,., Zj/aj, «51 и J г номера соответственно зубцов ротора и статора. 2 ил.2 табл. сл с

Таблица 1

Т а б л и ц а 2

9

U2923910

Продолжение, табл..