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

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

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения погрешности, обусловленной неперпендикулярностью квадратурных обмоток.

На фиг. 1 показана принципальная конструкция многополюсного вращающегося трансформатора (ВТ); на фиг. 2 - схема выполнения и взаимного расположения одной пары квадратурных обмоток.

Многополюсный ВТ состоит из соос- но расположенных неподвижного корпуса статора 1 (фиг.1), несущего магни- топровод 2 и поворотного корпуса 3 ротора, несущего магнитопровод 4, На магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещены обмотки 5.

Один или оба магнитопровода 2 и 4 имеют числа зубцов не кратные числу пар полюсов многополюсного ВТ и не- сут на себе по две квадратурные (сдвинутые по положению на магнитопроводе

90 S

на град) синусоидально распреР

деленные обмотки. В данном случае будем считать, что оба магнитопровода имеют числа зубцов, не кратные р.

Согласно сутцествующей теории расчета синусоидально распределенных обмоток числа витков в секциях, охватывающих зубцы магнитопровода, должны определяться для первой квадратурной обмотки

W . .W| sin р

(1)

и для второй квадратурной обмотки

WI W cos р с/

(2)

де W

с(. Р

,, w;

максимальное число витков одной обмотки, охватывающее один зубец; угол между произвольно заданным началом отсчета углов при расчете распределения обмоток и осью i-ro зубца;

число пар полюсов; числа витков, охватывающих i-й зубец соответственно первой и второй квадратурных обмоток.

При расчете обмоток начало отсчета углов с1- на расточке магнитопровода можно задать произвольно, но при этом законы распределения квадратурных обмоток будут разные, что приводит к неравенству эл-ектрических параметров квадратурных обмоток. Поэтому начало отсчета углов задается так, чтобы ось первого зубца находитась от заданного начала отсчета углов

45 под углом 45 эл.град ( о().

В этом случае параметры и законы намотки квадратурных обмоток одинаковы и значения с/, определяются выражением

17 21

., -, (i-0

(3)

где Z - число зубцов магнитопровода, несущего квадратурные

обмотки.

При расчете сутцествуюнщх ВТ полученные значения W . и W . округляются до целых чисел и затем составляются схемы намотки.

Однако при округлении расчетных значений до целых чисел нарушается синусоидальное распределение чисел витков обмоток и поэтому заданные положения осей обмоток оказываются смещенными от расчетного положения. Это приводит к неперпендикулярности квадратурных обмоток.

В данном многополюсном ВТ при округлении расчетных значений чисел витков, охватывающих зубцы магнитопровода, значения витков первой квадратурной обмотки должны удовлетворять соотношению

|ZW. cos РС/.( / - ---5- tg -f,

U (Z/

(4)

a второй квадратурной обмотки - соотношению

Z W; sin р I /

W Z f

tg -2- (5)

где cf - допустимая величина неперпендикулярности квадратурных обмоток.

3 14326 Если числа зубцов обоих магнито- проводов не кргтны числу р, то эти соотношения должны быть выполнены как для обмоток статора, так и для с обмоток ротора.

При вьтолнении соотношений (4) и (5) неперпендикулярность осей квадра75

Допустимая величина значений этих сумм по заданной величине 2угл.с должна быть равна

tg

lOOjij S 2

tg 1

О.ООЗбА.

Изобретение о гносится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании многополюсных вращающихся трансформаторов (ВТ), фазовращателей и других информационных машин. Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения неперпендикулярности квадратурных синусоидально распределенных обмоток. ВТ содержит магнитопровод, несущий сину- .соидально распределенные квадратурные обмотки с числом пар полюсов р, с числом зубцов Z, не кратным числу пар полюсов. Число витков секций одной квадратурной обмотки удовлетворя2 ет соотношению | Z. W . cos р cf () tg f/2, а другой квадратурной обмотки соотношению . I EWJ sin Pel; U i:f () tg f/2, где i - номер зубцов магнитопровода; максимальное число витков одной обмотки, охватывающих один зубец магнитопровода; «t- - угол между началом отсчета углов и осью i-ro зубца; W; и W - число витков, охватывающих i-й зубец соответственно первой и второй квадратурных обмоток; Г- допустимая величина неперпендикулярности квадратурных обмоток. 2 ил., 2 табл. (Л 4ь 00 ф СП

турных обмоток не превьппает величины f. При выполнении соотношений (4) и (5) следует стремиться их левые части приблизить к нулю, однако абсолютного равенства нулю практически достигнуть нельзя ввиду дробных значений синусов и косинусов конкретных углов,

пример. Пусть магнитопровод, на котором размещена пара квадратурных обмоток.имеет число зубцов z 15, число пар полюсов р 4, максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода W 100, допустимая неперпендикулярность обмоток сГ 2 угл.с.

Расчет закона намотки без учета основного отличия изобретения для первой квадратурной обмотки при использовании выражений (1) и (3) приведен в табл. 1 (столбцы 1-5), а для второй квадратурной обмотки при использовании выражений (2) и (3) приведен в табл. 2 (столбцы 1-5). В столбце 5 табл. 1 и 2 даны расчетные данные округленных чисел витков, охватывающих зубцы магнитопровода. Так выполнялись квадратурные синусоидально распределенные обмотки у известного устройства.

Для проверки их соответствия новым отличительным признакам в табл. 1 и 2 введены столбцы 6 и 7, по данным которых можно определить суммы, составляющие левые части неравенств (4) и (5). Левые части равенств (4) и (5) определяются как суммы значений чисел, приведенных в столбцах 7 табл. 1 и 2.

Для приведенного расчета эти суммы равны

Z

I i-1

1 W. cos р o(- 0,48153;

2

Z w sin po(, 0,481531

i:1

1

10

0

5

0 5

Следовательно, полученные значения сумм левых частей неравенств (4) и (5) не удовлетворяют заданной величине cf , а они соответствуют неперпендикулярности, равной 265 угл.с.

ЛдТЯ обеспечения равенств (4) и (5) следует корректировать значения чисел витков, охватывающих зубцы магнитопровода, например, для первой обмотки: вместо Wo -84 принять Wg -85, вместо W 93 принять W (j 94, вместо W т 36 принять W, 35, вместо W 89 принять W ,з 90; для второй квадратурной обмотки: вместо Wg 89 принять Wg 90, вместо W 1C 36 принять W,a 35, вместо 93 принять W 94, вместо W

19

-84 принять W Jg -85.

0

5

0

5

После введения указанных корректировок получаем

2

I Z W . COS 0,003033 1 I

0,00364;

1

Т. W/ sin po(J 0,003033

0,00364.

Таким образом, ошибки неперпендикулярности предлагаемых квадратурных обмоток уменьшены по сравнению с известными примерно в 160 раз.

Трансформатор работает следующим образом.

При подаче на одну из квадратурных обмоток одного из магнитопрово- дов (например, ротора) напряжения питания переменного тока на квадратурных обмотках статора в зависимости от углового положения с ротора наводятся напряжения, пропорциональные з1про(исозро(. При подаче напряжения питания на другую квадратурную обмотку ротора при том же начале отсчета углов отсчета / на обмотках статора наводятся напряжения пропорциональные sin р (с/- -90 ) и cos р ().

Многополюсный ВТ может работать и при питании со стороны статорных обмоток, тогда роторные обмотки будут выходными и будут решаться ана- логичные зависимости. Изобретение без каких-либо дополнительных затрат позволяет уменьшить неперпендикулярность осей квадратурных обмоток и тем самъм повысить эксплуатационную точность ВТ. Так как погрешность от недерпендикулярности квадратурных обмоток в полной мере проявляется при любом режиме использования ВТ, ее уменьшение приводит к существенному повышению точности ВТ.

Фо.рмула изобретения

Многополюсный вращающийся трансформатор, содержащий магнитопровод с числом зубцов Z, не кратным числу пар полюсов, несущий синусоидально распределенные квадратурные обмотки с числом пар полюсов р, вьтолненные в виде секций, охватывающих зубцы магнитопровода, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения точности путем уменьшения погрешности от неперпендикулярности квадратур

ных синусоидально распределенных обмоток, числа витков секций одной квадратурной обмотки удовлетворяют соотношению

I L W ,. cos р с, I . 5- tg -fю

a второй квадратурной отношению

2

ZW. sinp с,| 4

1Эjnf

5 О

где 1

0W

m

d; номера зубцов магнитопро- вода;

максимальное число витков- секции, охватьшающей один зубец магнитопровода; угол между произвольно заданным началом отсчета углов при расчете распределения обмоток и осью i-ro зубца;

Wj,W| - числа витков секций, охватывающих i-й зУбец соответственно первой и второй квадратурных обмоток; допустимая величина неперпендикулярности квадратурных обмоток,

Таблица. 1

п

Продолжение табл.1

XXXXXXXi

x xTyxxyx

jf

CZZZZZZ

71 63 -65 -45 9. 26 -99 -5 100 -16 -97 35 SO -54 -78

ТПППВПРЛППРЛЛПГ

jHHyyHHyyHyyHHy

7i -78 -54 so 35 -S7 f6 100 -5 -99 26 fflf -W -85 63

РРЛРгПППРЛЛ/РРЛЛ 5

1 в ff fU 11 12 fS fit fS 15 ft f8 13 .

чшннщнщнйуу

-/

г

j

5 5