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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовяно при создании высокоточных информационных электрических маишн.

Целью изобретения является повьшш- ние точности двухканального вращающегося трансформатора (ДВТ) за счет уменьшения влияния цепи возбуждения грубого канала на выходные обмотки точного канала.

На фиг, 1 показана схема расположения магнитопроводов ДВТ; на фиг,2- принципиальная электрическая схема ДВТ на фиг. 3 - выходная обмотка точного канала.

Лвухканальнь й трансформатор состоит из соосно расположенных неподвижиого корпуса статора 1 (фиг. 1) несущего магнитопровод 2 и поворотного корпуса ротора 3, несущего магнитопровод 4, На магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размеп5аются обмотки 5,

Пррищипиально обмотки возбуждения могут размещаться как на роторе, так и на статоре, В ДВТ обмотка возбуждения размещена на роторе, а выходные обмотки - на статоре.

На роторе размещены две обмотки возбуждения (фиг.2). Обмотка возбуждения грубого канала 6, имеющая синусоидальное распределение витков, выполнена двухполюсной. Обмотка 7 I возбуждения точного канала выполнена I с числом пар полюсов р и может быть как синусоидально распределенной, ; так и сосредоточенной по типу зубец полюс, В данном случае обмотка воз- бу кдения канала точного отсчета выполнена по типу зубец-полюс.

На магнитопроводе 2 статора 1 размещены две пары синусоидально распре : деленных выходных ква дратурных обмо- .ток: синусная 8 и косинусная 9 обмотки грубого канала, и синусная 10 и косинусная 11 обмотки точного канала Выходные обмотки грубого канала имеют по одной паре полюсов, а выходные обмотки точного канала - р пар полюсов. Выходная обмотка точного канала расположена на зуб7дах 12-32 (фиг,3). При расчете синусоидального распределения выходных обмоток точного канала числа проводников, охватьшаю- щих зубцы магнитопровода.) должны выполняться в соответствии с выражением

W,- W гпр cos ро/ь(1)

где W; - число витков, охватывающих i-й зубец; i - номер зубца; W,p - максимальное число витков,

охватывающих один зубец; сх ; угловое расположение оси i-ro зубца на расточке магнитопровода.

Известно, что для получения равенства параметров синусной и косинусной выходных обмоток и одинакового закона их намотки значения о определяются выражением

, 1Г 2iT .. 1 .

i 7- (i - о)

4р Z 2

(2)

где Z - число зубцов магнитопровода , несущего данную обмотку (в данном случае магнитопровода статора),

В известных ДВТ рассчитанные величины округляются до целых значений и по полученным данным составляется схема намотки. При округлении расчетных значений W- до целых чисел нарушается распределение витков секций выходных обмоток точного канала, пропорциональное cos ро(-. В результате этого намагничивающая сила (НС) этих обмоток содержит помимо основной гармоники р так же первую гармонику, которая-при наличии возбуждения грубого канала связывается с ним, что приводит к появлению дополнительной погрещности.

На округление чисел витков выходных обмоток точного канала в данном устройстве устанавливается условие, приводящее к значительному подавлению первой гармоники, В соответствии с этим условием числа витков в секциях выходных обмоток точного канала должны удовлетворять неравенству

.

т(2 W.cosc/;) + ( W.sino(-)2

; 1 I r I

50

-t А sin ptf.

(3)

pf

ITTI IP l P

2-1 mp mpSin sin -где A

2 p a W. sinsin

7 7

/i,

i - номера зубцов магнитопровода, несущего выходные обмотки;

HZ -числа зубцов магнитопроводов, соотве ственно несутцих обмотки возбуждения и выходные; число витков секции, охватывающей i-й зубец магнитопро- вода;

угол по расточке магнитопро- вода между заданным началом отсчета углов и осью i-ro ю зубца;

число пар полюсов точного канала;

допустимая угловая погрешность, вносимая влиянием об- 15 мотки возбуждения грубого канала;

W- d: Р.р.

- максимальное число витков секций, охватывающих зубец 20 магнитопровода соответствен- но обмотки возбуждения точного канала, выходной обмотки точного канала и обмотки возбуждения грубого канала; 25 а - отношение величин токов возбуждения грубого и точного каналов.

Выполнение неравенства (3) достигается корректировкой (переокруглением) рассчитанных значений W.. Принципиально следует стремиться получить левую часть неравенства практически близкой к нулю.

Выполнение неравенства (3) в реальных конструкциях вьтолнимо при значениях «/на уровне, меньшем 1 ,

.Поясним принцип формирования выходных обмоток точного отсчета на примере расчета синусной обмотки. Пусть заданные числа зубцов магнитопровода ротора, несущего обмотки возбуждения, Z 20; число зубцов магнитопровода статора, несущего выходные обмотки, zi 21; число пар полюсов обмоток точного канала р 10; максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода статора для выходных обмоток точного канала, W , 50, для обмоток возбуждения точного канала 100, грубого канала W fr,, 5.

Пусть обмотки возбуждения грубого и точного каналов включены последовательно (это наиболее целесообразно), т.е. а 1. Допустимая погрешность от влияния обмотки возб ждения грубого канала ( 3.

5

5

0

5

0

При заданных параметрах правая часть неравенства (3)-равна

21 -100-50 sin -|- sin 86° 2 T02 TTT5 sIn 9° sIn 876

« sin 10-3 0,102.

Характеристика ДЕТ представлена в табл. 1 и 2.

Расчет витков, охватывающих зуб1д 1 магнитопровода статора синусной обмоткой при использовании ранее приведенных выражений (1) и (2), представлен в графах 1-4 табл. 1. В графе 5 этой же таблицы приведены значения чисел витков в секциях, охватывающих зубцы маг нитопровода, полученные (так же, как и в известных ДВТ) путем округления расчетных чисел витков (графа 4) до ближайших целых чисел.

Обмотка с числами витков секцирЧ, приведенными в графе 5, содержит полный спектр гармоник намагничивающей силы. Однако наибольшее влияние на снижение точности работы ДВТ от действия поля возбуждения грубого канала оказывает первая пространственная гармоника (), так как является основной гармоникой НС грубого канала. Степень влияния первой гармоники с требуемой точностью (с/) и отражает неравенство (3), правая часть которого нами уже вычислена.

Для определения влияния первой гармоники вычислим величину левой части неравенства (3) для определенного в табл. 1 распределения витков W. Результаты вычислений приведены в табл. 2, где при сложении коэффициентов в столбцах 6 и 7 получаем ,

45

21

W- sino 0,840572;

ii

50

W- cos c. 2,129631,

55

тогда левая часть неравенства (3) -(-0,840572)2 + (2,129631)2 2,29.

Поскольку эта величина превьшает величину 0,102 в 22,5 раза, а должна

51

с(гласно условию (3) не превьпиать ее то требуемая точность не обеспечена.

Необходимо провести корректировку (переокругление) значений W.,

Задача решается при изменении чисел витков, охватывающих, например, следующие зубцы: на зубце 19 вместо -17 принимаем W ,5 -16, на зубце 29 вместо Wjg 48 принимаем Wjg -А9, на зубце 30 вместо W 46 принимаем с 45, на зубце 32 вместо Wj2 38 принимаем W, 39. Тогда

21

W,. sin 0. 0,08664;

W. cos d. -0,0271 ;

326746

точности от действия тюля возбуждения грубого канала.

. Формула изобретения 5

Двухканальньгй вращающийся трансформатор, содержащий магиитопроводы статора и ротора, на одном из кото10 рьгх установлены обмотки возбуждения точного и грубого каналов, а на другом - выходные обмотки обоих каналов, обмотки выполнены в виде секций, ох- ватываюпщх зубцы магнитопроводов,

15 отличающийся тем, что,

с целью повыщения точности за счет

уменьшения влияния цепи возбуткления

грубого канала на выходные обмотки

точного канала, числа витков каждой

20 выходной обмотки точного канала удовлетворяют соотно ению

Изобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании двухканаль- ных вращающихся трансформаторов (ДВТ), имеющих на единой магнитной цепи обмотки грубого и точного каналов. Целью изобретения является повышение точности ДВТ. ДВТ содержит на одном и том же магнитопроводе обмотки точного и грубого каналов. Число витков каждой выходной обмотки точнот о канала удовлетворяет соотношению / ZiZ,. ( 2 W,- cos ) + ( 4 W; )2 t А sin рсГ, где А (7.. piT/ /z,sin pIT/z ,, /2p2 aW,sin ff/z, sill i - номер зубцов магнитопровода, несущего выходные обмоткн; z,, 7. ., - число зубцов магнитопроводов, соответственно несуищх обмотки возбуждения и выходные; W - - число витков секций, охватывающих i-й зубец магнитопровода; o(j - угол rto расточке магнитопроБода между заданным произвольно началом отсчета углов и осью i-ro зубца; р -число пар полюсов точного канала; cf - допустимая угловая погрешность, вносимая влиянием обмотки возбуждения грубого канала; W I х W , максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода соответственно обмотки возбуждения точного канала, выходной обмотки точного канала и обмотки возбуждения грубого канала; а - отношение величии токов возбуждения грубого и точного каналов. 3 ил., 2 табл. (Л 4 00 ьо а 1 4

КО,08664)2 + (-0,02471)2 - 0,0905,

Т:.е. после введенной корректировки выполнено неравенство (3) .

Схема намотки рассчитанной выходной синусной обмотки точного канала после введения корректировки приведена на фиг. 3.

Первым является зубец находящийся меж,ду 12-м и 13-м пазами, вторым зубцом является зубец между 13-м и 14-м пазами и т.д. Около лобовых частей каждого зубца написано число витков, охватывающих данньй зубец и знак (направление) нанесения витков.

Устройство работает следуюпщм образом.

При подаче -напряжения возбу кдения на обмотку 6 (возбуждения грубого канала) на выходных обмотках грубого канала 8 и 9 в зависимости от углового положения oi ротора наводятся напряжения, соответственно nponopiqio- нальные sin о( и cos /.

При подаче напряжения на обмотку 7 возбуткдения точного канала на выходных обмотках точного канала 10 и 11 в зависимости от углового положения d ротора наводятся соответственно напряжения, пропорциональные sin р с( и cos р с(,

ДВТ при одновременном возбуждении обмоток грубого и точного каналов обладает повьшенной точностью, так как в нем значительно (.более чем десятичный порядок) уменьщено искажение его

1

Т-1

25

(Z(W oosc/;l(.,) /

i:: 11 -

-2 А Sin р с/ -,

z,,p5, n

SinZ-1

0

., Sin

1Г . IT

Si n

-L,22

5

W

0

5

где 1 - Номера зубцов магнитопровода, несущего выходные обмотки;

z.,z - числа зубцов магнитопроводов соответственно несугцих обмотки возбуждения и выходные; число витков секции, охватывающей i-й зубец магнитопровода;

угол по расточке магнитопровода между заданным началом отсчета углов и осью i-ro зубца;

-число пар полюсов точного канала;

-допустимая угловая погрешность, вносимая влиянием обмотки возбуждения грубого канала;

о/; Р

W J,

а

максимальное число витков секций, охватывающих зубец магнитопровода соответственно обмотки возбуткдения точного канала, выходной обмотки точного канала и обмотки возбуждения грубого канала; отнощение величин токов возбуждения грубого и точного каналов.

Таблица 1

Таблица 2

Фиг.1

1ППППППППППППППППППППГ

12 13 /4 15 W 17 /8 19 20 21 22 23 2 25 26 27 28 29 30 31 32

Cos рл.

Sin pjL