Вращающийся трансформатор Советский патент 1991 года по МПК H02K24/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники, и может быть использовано при создании высокоточных вращающихся трансформаторов (ВТ).

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей трансформатора.

На фиг.1 показан принцип построения конструкции ВТ; на фиг.2 - электрическая схема ВТ; на фиг.З - схема соединения выводов частей обмоток на выходных колодках ротора и статора; на фиг.4 - схема размещения частей кольцевых обмоток Б пазах магнитопровода.

ВТ состоит из соосно расположенных неподвижного корпуса 1 статора (фиг.1), несущего магнитопровод 2. и поворотного клппуса 3 ротора, несущего магнитопровод

4, На магнитопроводах 2 и 4 ст эторз и ротора размещены обмотки 5.

На каждом магнитопроводе (ротора и статора) размещено по две квадратурные (сдвинутые по положению на магнитопросо- де на 90 электрических градусов) обмотки, которые могут иметь (в зависимости от схемы соединения их выводов) числа пар полюсов Pi, Раи Рз.

Обмотки возбуждения могут размещаться как на роторе, так и на статоре. В описываемом примере выполнения ВТ будем считать, что обмотки возбуждения размещены на роторе, а выходные - на статоре

Каждая квадратурная обмотка ротор.з и статора выполнена в виде четырех частей. Первая-четвертая части 6-9 первых роторных обмоток (фиг 2) имеют соответственно выводы BiB2, ВзВ4, ВБВбиВтВв Части 10-13 вторых роторных обмоток имеют соответстОч

4D О

СП

XS

I-.

венно выводы ВдВю, BnBi2, 813814 и BisBie. Части 14-17 первых статорных и части 18-21 вторых статорных обмоток имеют соответственно выводы CiCj, СзС4, CsCe, CvCe и CgCio, CnCi2, Ci3Ci4, CisCie.

Число проводников в пазах магнито- проводовдля каждой части обмотки определяется соответственно выражениями:

для первых квадратурных обмоток ротора

-N-f(Py; + nP %5inP :); (s nPXrsinPae 5JnP5),

N;, (sinPX nPz P3O

N fanPXV.nPX-sinPj 1), для вторых квадратурных обмоток рото --(совРУИс°5РХ РХ ),

pa

a 4 ,a N

N;(coePX;-o PX osP,);

.совр Г-со5р :;Р

N - cosP l-cosP J-cosP 1;),

тора

M

для первых квадратурных обмоток ста-

2/ . п

Ni, - - 9;nP i ;nP r5inP i); N(9lnPyrsinP2ci; s;nPa),

Nb- 1UmP1ed; 9 nPz -rs,) N nMj-smP i -s .),

(3)

для вторых квадратурных обмоток статора50

N -lcoePX cosP JtcosPjOt J1),

,2 N

г- р1собРУГсо5Р СобРз),

(

N-.- tcos cobP J-cosP J ), N; W/reosP2 -cosP3);

где Nmi и Nm2 максимальное заданное число проводников одной обмотки с , с и с в пазу магнитопровода соответственно ротора и статора;

I и J - номера пазов соответственно маг- нитопроводов ротора и статора;

, v 2,. s %Vz7(l

/ fr 2f,. . . 4T z7l - b

), о,

20

;

Р

),

25

30

а- 35

4°

,

3)

45

а50

4) 55

;

,

j Р/ z7(K h

Zi и 7.1 - числа пазов магнитопровода соответственно ротора и статора.

Значения чисел проводников частей обмоток в пазах магнитопровода, получаемых в выражениях (1)-(4) имеют знаки + или -, это говорит о том, что при протекании тока по частям обмотки его направление в проводниках, имеющих знак -, должно быть противоположно направлению тока в проводниках, имеющих знак +. Знак проводников осуществляется схемой нанесения части обмотки. Например, при обмотках кольцевого типа знак и число проводников соответствуют знаку (направлению) намотки и числу витков кольцевой секции обмотки, лежащей в данном пазу.

Пример схем нанесения частей обмотки для частного случая показан на фиг.4. При последовательном согласном включении частей в полученной общей обмотке знаки проводников в частях сохраняются для всей общей обмотки, т.е. проводники разных частей в пазах складываются алгебраически, При последовательном встречном включении частей в проводниках встречно подключенной части знаки меняются на обратные, т.е. происходит алгебраическое вычитание чисел проводников в пазах.

Последовательное согласное включение всех четырех частей каждой обмотки ротора и статора, показанное на фиг.За, образует все обмотки с Pi парами полюсов. Последовательное согласное включение первой и третьей и встречное включение второй и четвертой частей каждой обмотки, показанное на фиг.36, образует все обмотки с Р2 парами полюсов. Последовательное согласное включение первой и второй и встречное третьей и четвертой частей каждои обмотки, показанное на фиг.Зв, обрает все обмотки с числом пар полюсов РЗ

Покажем, что описанное распредение и включение частей обмоток обеспевает синусоидальное действующ распределение проводников по пазам с тбуемой периодичностью.

Получение числа пар полюсов PL Распределение роторных обмоток

,-Nm,,.(;-o,

VNiVM a N i M iUГ п / J

eNm, Р,-jrt -OJРаспределение статорных обмоток .4

ь-.,.,- Mmie;n I P, (i-i),

. Р,°Ј(Н,

Получение числа пар полюсов Р2. Распределение роторных обмоток

Ni.-Hl.-Nj/HX-Nt,

Nm, 5in -J-tP2 -f(;-0 )

ii44«-N Ntt«M,,(,(i-.l. Распределение статорных обмоток

Ni.-Nj,-M. + Ni1- Nb- Mmt « Р(И,

j,-NS,-|li.+l i...r - Qf

тгсо5 т(Рг -

(j-ч.

Получение числа пар полюсов РЗ- Распределение роторных обмоток

М; N; +N; -N|-N;

м м ч | ч Nw, sin ft P3 0-0,

, -MWlco5 |vP8(,--.).

Распределение ст торпых обмою..

J

,ЧХ. т ч

-1

0

5

0

5

0

0

5

0

5

,

i

J2 N,

- M . u

,Х.Г u n z i ,, . I .тйС05| ч-Р3-(l-Oj

Поясним образование и размтамч-me ч. стеи обмоток в пазах магнитопрополч на примере первых квадратурных обмот pii тора вращающегося трансформатооа, имр- ющего , , .

Число пазов магнитопровода, не уи:- о обмотки принято . Максимальное -i- данное число проводников обмоток с , с Ру - Л и с Рз 8 задано равным fj,n1 - 10П Числа проводников в пазах для первых квадратурных обм оток рот-фь

Nii 1- NH 2, NII 3 и NII 4 рассчитывмотгя IK выражениям (1) Расчет представлен з .: двух таблиц . в табл.1 начало и о . конец расчета

Размещение первом-четвертой част. первых квадратурных обмоток ритор и i , зал магнитопровода по результату ряс ч i показано на фиг 4 соответственно з Г%, и, г, где нумерация пазов принята от 2 до С , лобовых частей кольцевых секции написать- с учетом знака числа проводников секции данной части в данном мзгнито: ро- п да.

Для получения обмотки с следует соединить В2 с Вз, В.1 с Bs. Be с Вт, но показано на фш За, а выводными клемм, i ти этой обмотки будут BiEe. Для получен обмогки с следует соединить В2 с B/i Вз с Вв, Be с Be, что показано на фмг.Зь, выводными клеммами этой обмотки бу-Т BiB. Для получения обмотки с след; . соединить В2 с ВБ, Вз с Вт, Вв с Вв, показано на фиг.Зв, а выходными клеммгмп этой обмотки будут ВтВз.

ВТ работает следующим образом. При включении частей обмоток по фиг.За и подаче напряжения возбуждения переме того тока на выводы BiBe на выходных обмотках, имеющих выводы CiCe и СоСтб, в зависимо сти от углового положения а ротора наво дятся напряжения, пропорциональнее соответственно sin PI аи cos PI a . При подаче напряжения возбуждения на вывс,н ВэВю на выходных обмотках, имеющих выводы CiCe и CgCi6i R зависимости от углтро го положения а ротора мл„одт -т

напряжения, пропорциональные coorpem

вечно sin (Pi a+ Ј) и cos ( - N-JKi(собP,tf1 со Рэв/),

При включении частей обмотки п зи

фигЗб и подаче напряжения возбуждения -,f. - JUj/Cg5 р .V qp . р ,ш

на выводы Бутили BgBiSHp выходньх 4 -Ob г2« ;-COS 3К; ),

мотках, имеющих выводы CiC и CoCis. Б,, MM

загисимости.о углового положения ротораJ ,, ,( ; -гОБ -cos )

in напряжения пропорциональные о п ве С i ярг.но s n p,i u и cos Р я или sin 10

ff r/ -J-)i,ros г Ч -)дг пеРвых квадратурны, обмоток ста22 торз

Прм екшсчгнии частей обмоток по

dm 1в , подаче напряжения возбужгенияfj U,q р ,, ,n p e,n p

на выводы Rib или ВоВп на выходных оо-1 3 h 4 l l J ) ;

мо а ,оамх Рс1Роды ГтСз и СдСц з„ и

k . / п П I D ,

М1 чсчм сl 1 от г ювого положения а ро. оN - - sin t(o( -ып гг(х .t Sm ij1. j; PC изводятся напряжения пропорциональные соответственно 1п Рз и и cos Pj a ИПИi Ъ/ ,-, ( р, , ,1 , о ,Ш -I , ,- шг, oi.-tb г Рл -bin , 1, ,n jrt j)-,cos(Fjr f|)z° 4 г J 3 Jb

,н,ое вы.оп,,ние вращэ-ощ. геяи j.L(5, С;ИГ ocJ-bin C ),

трсЭнсфорг итора 1/)еспечивзе i возмп.-J, 1 vJ ° ;

Ни ТЬ Lin «IL П Ч11 ПрИ ТрвХ I pCh П

в J(.o RIJ jHHti лечениях исел ч р н;д 1Я иорк- кп дрнгурн,-/ оСмотич ста

inrafuj inn г ix, анемии паряме ров пзве(jpi

усгр (Исгв о ofifcne 1ивает MHOffк

, вое иг сгюо i. 1е трансформг;юр. -, ( Г i . V),

Ь о р м v л и ч о , р е г в i

ятзи - оци сч rpd форматор ,с 3JЬ -,

, цмг. мягнмюпрооиды рогсра и аг ( ш- 7 +с тб Рлй; , ).

i гчусоиадльмо р спрел тем ч

,рнь е обмсг. и с Г парами но с «с

tu , j соя P5 V ),

личающи ся ieri и П1 ю7

ьл/ррния 1оеальнь1х с i- Ju

tu , j соя P5 V ),

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных вращающихся трансформаторов (ВТ). Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. ВТ содержит магнитопроводы ротора и статора, несущие по две квадратурные обмотки. Каждая обмотка выполнена в виде четырех самостоятельных частей, последовательное согласное включение которых образует обмотку с числом пар полюсов P₁. Согласное включение первой и третье и встречное включение второй и четвертой частей каждой обмотки образует обмотку с числом пар полюсов P₂, а согласное включение первой и второй и встречное включение третьей и четвертой частей каждой обмотки образует обмотку с числом пар полюсов P₃. Приведено распределение проводников частей обмоток по пазам магнитопровода. 2 табл., 4 ил.

т i i чждчя Г1 ii-чк3 ротора и сгэтор 1 ы+ MITlf)

юлнсна ь ри/it г ыоех . ых вN - с тьКо. cij -:os ) , . п. и I- р/ хе паз л частей выводы и подключена леммным колодкс м ро-где ип1 и N - чаксчмал ыь заданные

Ра м статора проводников «а -сиi- и,сп„ 0оВОДчиков одной оЬмстки а лаоу

гчмо- ок в паза магмигппровода опр .сля-гсо г, гтремно магнитопрпзодов ротора и

.) I, c тстзе io гажьничмиС| т эп

.b.v.rx,p гныхобм-токрого ° , ° ,,ОМеРа пазов соогьетств-,. и рото

рр и laiopa,

IN ,, / о . о i Т Л

, 4 ( Jl -i , ) ,- ГР,

0 Nm(/ А р .if ,п ./ n- d Ь

, Ь((У , tSUI Ь5(Х , , . z

Рч

- ( М

чМч ,-Т+-Ч 0:

I ГПд /,1г-,|г,( 4 h j(

ч .1(с.и ..t. ,cx ;)7

S%V -zT i- b

S%V -zT i- b

., + M-TH / л i г II i) i/

N. - - lemh, , I,& 21i ,

,ri tr-p n }-11

bor±

. и

i

длявтооп слдрат ррых оОнсио ротоJ гг

t Гп,n (|,Zl /2 - ЧИСЛО ПТЗОВ МаГНИГОГфОСЮДс

x (1 - i - , -LO J , лсоц I 3 c«-, | rocn Beri ipenno ротора и отатора.

Л

- ( М

S%V -zT i- b

. и

причем последовательное согласное включение четырех частей каждой обмотки перемычками на клеммных колодках ротора и статора образует обмотку с числом пар полюсов PI, согласное включение первой, третьей и встречное включение второй и четвертой частей каждой обмотки перемычками на клеммных колодках ротора и CTaio ра образует обмотку с числом пар полюсов Р2 и согласное включение первой и второй и встречное включение третьей и четвертой частей каждой обмотки перемычками на клеммных колодках ротора и статора образует обмотку с числом пар полюсов Рз.

Таблица 1

фиг.

65 67 вд 6ц

вю Bts 8г fa

ct с се с8 Фиг. 2

2 1

5 5

С

В1 Bj 8s 67 вд 8ft 8п 8/5 о

/

о

Вг Bit В в 8в 8to 812 8jn 8к

сг сг о о сг сг а о

Ci Сз С; С С9 С// C,j Ci$

WVo

V с0 CioCnCnCte

5

Bt B3 65 87 89 ff/f 8/3 Sts

о о

В2 Вь В в В в 8jo В 12 8w 8/s d Сз С5 С 7 С д Си Си Cfs

о о-о о о оо о

О о О О О--О О--О

С г С if С в С8 Сю С 12 Cft Cfs

6f Вз 8$ В 7 49 6fi 8f3 etf

о о

V &ISО

б 2 В QS &8 &Ю fa 8f4 Ci C3 Cs Ci CgCnCfiC/i

О О Cf V -OfTCf OО

Сг eg СюСггСщС16 Фиг.3

JJ 28 21 -4 J/ 39 -10 -16 -29 24-43 25-55 32-20 J

a П П п. п П П П П п П n, n, ni П П П П

22 2Г 24 25 26 27 2в 29 30 J/ | 32 JJ| J5l J5 I J7 j J8

1ЛЛИ

ID

A

7fl -Я7 10 -8 1 J/ -J/ -26 -50 23 -39 -14 -45 45 5

0ПППППППППППППП ППП

«| г Ъ 27 18 29 A J/ i JJ , J5J J5 j J7 38

18 56 1 8 28 32 6 -43 J -15 1 -73 -5 -18 29 -42 15

П H П п. П П П П п п п п П П П П п

22 23 24 | 25 26 21 26 29 30 31 32 , 33 JS J7 , 38

LU I C.1 I ЈJ tU I С I

МШ1

4

0/л

ID

5,

А