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.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей трансформатора.

На фиг.1 показан принцип построения конструкции вращающегося трансформатора (ВТ); на фиг.2 - электрическая схема ВТ; на фиг.З - схема соединения выводов частей обмотки на выводных колодках ротора и статора; на фиг.4 - схема размещения частей кольцевых обмоток в пазах магнитопрово- да.

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

4. На магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещены обмотки 5

На каждом магнитопроводо (ротора и статора) размещено по две квадратурные- (сдвинутые по положению на магнитомриоо- це на 90 электрических градусов) оЬмоии. которые могут иметь (в зависимости от схемы соединения их выводов) число пар полюсов P Pi ИЛИ Р Р2.

Обмотки могут быть как барабанными, так и кольцевыми. Обмотки возбуждения могут размещаться как на роторе, так и на статоре. В описываемом примере выполнения ВТ обмотки возбуждения размещены на роторе, а выходные - на статоре

Каждая квадратурная обмотка роюра ч статора выполняется из двух частей, последовательное согласное включение которых образует обмотку с числом пар полисов и последовательное встречное включение которых образует обмот г/ с числом пjp

I «gaA

о

1СЛ

полюсов Р-Р2. Значения Pi и Рг могут быть выбраны любыми.

Первая 6 и вторая 7 (фиг.2) масти первой квадратурной обмотки ротора имеют соответственно выводы B/Bz и ВэВ4. Первая 8 и вторая 9 части второй квадратурной обмотки ротора имеют соответственно выводы BsBe и .

Части 10 и 11 первой и 12 и 13 второй квадратурных обмоток статора имеют соответственно обозначения выводов CiCz, СзС4 и CsCs, .

Числа проводников в рабочих пазах магнитопроводов частей обмоток определяют. выражениями:

для первых квадратурных обмоток ротора

и1 N.f о 27,- Л

{« + р(Г

™} }

Ро

, .

для вторых квадратурных обмоток ротои - т Г

a

-.эд.

Г7 .

- -I J

N™ Г ъ п 2/iv

У; -ГЧ4+р т; - 1Г72 -1

-c°4T p vl)i

(2)

для первых квадратурных обмоток статора

,, . rf п 27 ,. Л

Ni,e-T-l5inL 4p 2;(i-oj

(3)

J

с I о 1

,

для вторых квадратурных обмоток статора

«ч.,

(. H3, V 1

(4)

в(чгр wr ri -coSLT4piT7J),

ах яо

о)

а)

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

I и J - номера пазов магнитопроводов

20 соответственно ротора и статора;

Zi и 2.2 - число пазов магнитопровода соответственно ротора и статора.

Значения чисел проводников частей обмоток в пазах магнитопровода, получаемых

25 в равенствах (1)-{4). имеют знаки + . Это говорит о том, что при протекании тока по части обмотки его направление в проводниках, имеющих знак -, должно быть противоположно направлению тока в

30 проводниках, имеющих знак +. Знак проводников определяется схемой нанесения части обмотки. Например, при обмотках кольцевого типа знак и число проводников соответствуют знаку (направлению) намот35 ки и числу витков кольцевой секции обмотки, лежащей в данном пазу (пример схем нанесения частей обмоток для частного случая показан на фиг.4).

При последовательном согласном вклю40 чении частей в полученной общей обмотке знаки проводников в частях сохраняются для всей общей обмотки, т.е. проводники двух частей в пазах складываются алгебраически. При последовательном встречном

45 включении частей и проводниках встречно подключенной части знаки меняются на обратные, т.е. происходит алгебраическое вычитание проводников в пазах.

Для использования предлагаемого ВТ с

50 числом пар полюсов следует включить части всех обмоток последовательно согласно, т.е. соединить выводы В2 с Вз. Be с Вт. Сг с Сз и Се с С, как показано на фиг.За, где изображены выводные колодки ротора и

55 статора. При этом выводами первой квадратурной обмоткой ротора будет BiB4, а второй BsBe. Выводами статорных квадратурных обмоток будут соответственно и CsCe.

Для использования предлагаемого ВТ с числами пар полюсов следует части всех обмоток включить последовательно встречно, т.е. соединить В2 с В4, Be с Be, Сз с Сд и Се с Се, что показано на фиг.36. Выводами квадратурных обмоток ротора и статора будут соответственно 8183, BsB и СтСз, СвСт.

Покажем, что описанное построение квадратурных обмоток ротора и статора в виде двух частей обеспечивает при их согласном соединении действующее распределение обмоток с периодичностью Pi, a при встречном соединении - с периодичностью Ра. При соединении обмоток по фиг.За (получение P-Pi) распределение роторных обмоток NH и М|2 следующее:

м;Д г 5Чгр Т - 1

,,f (;-,,

Г

Л /V

VVV%-4VP,(4Поясним образование и размещение1 частей обмоток в пазах магнитопроводз :|т

примере первых квадратурных обмоток ноз- буждения вращающегося трансформатора, имеющего и . Число пазов магни топровода, несущего обмотки возбуждения. принято . Максимальное заданное число проводников обмотки возбуждения с и с задано равным Nml 100. Числа проводников в пазах для частей перпнх квадратурных обмоток и рассчитываются по выражениям (1).

Расчет проводников в пазах магнию провода для частей обмоток приведем в иб

1):

лице, где

о,5 + 4(,

( 4

25

+ )

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 двух самостоятельных частей, последовательное согласное включение которых образует обмотку с числом пар полюсов P₁, а последовательное встречное включение образует обмотку с числом пар полюсов P₂. Части обмоток имеют распределение по пазам магнитопровода, определяемым в соответствии с приведенными выражениями. 1 табл., 4 ил.

распределение статорных обмоток Мц и

М)2

ГГП

«i..-N-.nr..

Ni -Nn n N T p f И

При соединении обмоток по фиг.36 (получение ) распределение роторных обмоток Мц и Ni2 следующее

N;((;b .,

Nj2

распределение статорных обмоток NH и

Ni.-Ni.-N..),

0

5

0

Размещение первой и второй частей оО моток в пазах магнитопровода показано ответственно на фиг.4а и 46, где нумерация пазов принята от 14 до 30. У лобовых частей кольцевых секций написаны с учетом знака числа проводников в пазу

Для получения обмотки с Ргг4 сле/woi соединить В2 с Вз, а выходными клеммами с этой обмотки будут . Для получения обмотки с следует соединить В2 с B/i, a выходными клеммами этой обмотки будут клеммы BiBs.

Соединения на колодках показаны ил

0 Фиг 3.

ВТ работает следующим образом.

В случае включения частей обмоток по фиг.За при подаче напряжения возбуждения переменного тока на выводы ротора BiB4 на выводах статорных обмоток CiCi и CsCe в зависимости от углового положения а ротора наводятся напряжения, пропорциональные соответственно sin Pi а и cos Pi a.

При подаче напряжения возбуждения на выводы ротора BsBs на выводах статорных обмоток CiC4 и CsCe в зависимости от углового положения а ротора народятся напряжения, соответственно пропорцпонаш,5 ные sin(Pi a + 7)ncos(Pi « + J

В случае включения частой обм.мок по фиг.36 при подаче напряжения ,1 + ;,j- ния переменного тока на выксд.: poiu;jp 8163 на выводах статорных , к С м

CsC в зависимости от углового положения «ротора наводятся напряжения, пропорциональные соответственно slnPjcn cosP- tt

При подаче напряжения возбуждения на выводы ротора BsB; на выводах СтСз и CsC в зависимости от углового положения а ротора наводятся напряжения, соответственно пропорциональные sln(P2tt4--) и л;,

cos(P2a + ).

ВТ может использоваться при дзух электрических редукциях (число пар полюсов) PI и Р2, обеспечивая его использование в разных требуемых на практике решениях, вместо постановки для этой цели двух отдельных ВТ.

Формула изобретения

Вращающийся трансформатор, содер- жащий магнитопроводы ротора и статора, несущие синусоидально распределенные квадратурные обмотки с Р парами полюсов, отличающийся тем, что, с цепью расширения функциональных возможно- стей, каждая обмотка ротора и статора выполнена в виде двух частей, выводы которых подключены к клеммным колодкам ротора и статора, числа проводников частей обмоток в пазах магнитопровода определяются со- ответственно выражениями:

для первых квадратурных обмоток ротора

sinlTtp.-H;-)

i 2

т/

zT1 - ,

ki W, Г , Г1Г 2

м;г ,Vi

г л ;

.nlдля вторых квадратурных обмоток ротоi,1 Г Г n 1Ъ,. л

N,z vHU44(Mr

с л с ii ч ( к , | т Т71 - М),

, -N

г 9

m, Г n W

Г5144р т;(1 ,/ -О 4Ц п /- II I,

Т4Р z7f|-°jj,

для первых квадратурных обмоток r,Td

тора

, Г t 27 ,. -j i -2-pnL44P.-(J-OJ

(i-0,

N

: , f; Ol

J. 2 Г Ч4 ( 29

,;„и,Рг.,; oil

для Biopux хоэдрату,ни/ oC 1OlOk ста

тора

i--

(,

и I - r« , n r; /

Sr -rlc°4TlD T2-fj (1

,11,

0

5

0

где Nml, Mm2 максимальное заданное число проводников одной обмотки с P-Pi и с мзгнитопровода соответственно ротора и статора;

i, j - номера пазов магнитопровода соответственно ротора и статора;

Zi, 2.2 число пазов магнитопровода со- ответствеччо ротора и статора.

причем последовательное согласное включение двух частей каждой обмотки перемычками на клеммных колодках ротора и статора образует обмотку с числом пар полюсов PI, а последовательное встречное включение двух частей каждой обмотки перемычками на клеммных колодках ротора и статора образует обмотки с числом пар полюсов Р2,

Z

со (N

-3 m оо «- О чО f -- J

t

CSI T CNJ

Г г-1 -

чО

О - Г Г г

LOГ- U1 О

LA СМ Г Гч| INI ) 03 ( Г4 LT ( Г ОС

Г l-Пr

чЈ) чО ТГ

Г Г Г С rw -г

O sOr-

-3 чО- ГО - .TO r vOLr -oo tcOrn CO - -Г10ОО «чОГМ

«о о « «-- . .

Г-1

J Г-ТООчО

СГ г- -СОчС-J-СО

Х)С-ТГ-- -

- OOOtOO - f О С - О

1Л

г

-3 ОО1Пи 11ОчС 1. « О .(-

-О

Г С - Г Г - t

vD

CJ О Г СС О Г О - -Д- С чС л #. С7 . о f О -- «-О -

Г О

1 СС

I - чф 7 CN LO Г- чО СТ

С ч С (N - ч СС г чООС

Г- --ТГ -СчСГ

-с; -с «о « «о

с г о t с с о о сг

- -a- LO

СС СГ С г- Ю см

cTs о с сс о о- о

- с: «с -о СГО С Г

Т

с

и и

«О

б

чТГ

L ОС--- Г -ШС

ц-,

C sOtOCOC- rjCT - rC r lC f -- OOCCvC «м

«СС74 - л. огч Л

-О О ««ОС «««ОС « «ОО

О С f ГООГ ОСО t ООГ Г

«5QO

-Гч1«- mc clr -LPiCTNCOvO

« «ч..«s .. «CN

У «ГОчОСМ4- «чО «LPi

LT4 С) СТ- «r - ti/ CMCNJC ОГ Г иОчОгЛ

4TCMCSI - ГО - ГО -CN - CN СО CSI чО CSI

1ПГч1О --ОО ОчОГ)

. .00 « « « -vT« « - Гч| .

«СОГОГ -чО «Гч)

1ЛОч| - «Г -Г4-LO- D

СМСМСМ - ч- CNCSIOO-Гч1С |чС - S| ГЛ

ГиПчОГ ООч7 О - СЧ1ГО-чТЮчОГ-ОООО

- - - CNCMCMCMfNCMCNCMCSICMfO

СО Э-

Г О

ос

- , v

а в, бг BS 8S

О JO О

8S °h «87 °fy

oCroC °CsQCg 3 °C % °Cg

Фиг.З

7f /0 -8 -55 22 Ы -21 -25 -30 8В -J7 -/ -65 96 -J4 4 -73 П П П П П П П П П П П П П П П П Г1 /4 15 16 11 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

-I

В,

5 67 -48 -JZ 16 41 4 -24 34 12 51 -96 34 -4 7J -87 д

П П П П П П П Г П П П П Р П П П М 15 1В П 18 I 19 20 21 21 23 24 25 26 27 28 Я Ю

б,

5i&2 &5вб

оо оо

ОООО

CtС2 С5Cs

оо оо

„ftК

в.

Фиг 4