Двухотсчетный вращающийся трансформатор Советский патент 1991 года по МПК H02K24/00 

ет первую квадратурную оЬмотку j возбуждения с р/2 парами полюсов, Последовательное встречное включение второй 24 и четвертой 26 частей образует вторую квадратурную обмотку 10 возбуждения с р/2 парами полюсов. Каждая из выходных

ONMuirv i3 и 14 точного отсчета выполнена в виде дьух час гей соответственно 27 и 28, 29 м JO Встречное последовательное включение указанных частей образует выходные обмотки с р парами полюсов Благодаря этому повышается точность. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности. Двухотсчетный вращающийся трансформатор содержит магнитопроводы ротора (статора). Обмотки 9 и 10 возбуждения точного отсчета выполнены в виде четырех частей 23-26. Последовательное согласное включение первой 23 и третьей 25 и встречное включение второй 24 и четвертой 26 частей образует одну с р парами полюсов обмотку возбуждения типа зубец - полюс. Последовательное встречное включение первой 23 и третьей 25 частей образусл С N Р ю о ю

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам автоматических систем, и вычислительной fCvMMKe и может быть использовано при создании высокоточных двухотсчетных вращающихся трансформаторов (ДВТ).

изобретения - повышение точно.. Г И

Чафиг. 1 показан схематически ДВТ; на Ли). 2 - эпектрическая схема ДВТ; на фиг. 3 - соединение выводов частей обмоток точного отсчета на выводных колодках ротора и статора для получения ДВТ, имеющего число пар полюсов р (как в известном трансформаторе) при одной обмотке воз- буждгния точного отсчета; на фиг. 4 - то же, для получения ДВТ, имеющего число пар полисов р/2 при двух квадратурных обмот- х. ьозбуждег ия точного отсчета

Предлагаемый ДВТ как и известный, с . стоит из соосно расположенных неподвижного корпуса 1 с магнитипроводом 2, статора 3 (фиг 1) и .тулки 4 ротора 5, несущей магнитопровсд 6. На магнитопрэводах 2 и 6 статора 3 и ротора 5 размещены обмотки грубого и точного отсчета. Обмотки возбуждений ДВТ могут быть размещены как на ротори Ь, так и на статоре 3. В данном примеое выполнения ДВТ обмотки возбуждения размещены нч роторе 5. а выхо/жые обмотки - на сгаторе 3.

I магнмтопроводе б ротора 5 разме- щени ц,зе квадратурные обмотки 7 и 8 возбуждения грубого отсчета и одна с р парами попюсов или две квадратурные обмотки 9 и 10 возбуждения точного отсчета (входные обмотки) с р/2 парами полюсов в зависимости ог схемы соединения выводов.

На магнитопроводе 2 статора 3 расположены две квадратурные синусоидально распределенные выходные обмотки 11 и 12 грубого отсчета и две обмотки 13 и 14 точного отсчета. ДВТ имеет число зубцов магни- топроводгЗ б, несущего обмотки 7-10 возбуждения, равное числу полюсов (2р) обмоток точного отсчета а другой магнитопро- од 2 статора 3 имеет произвольно зыбрэииое Ч1ч г о Квадратурные обмотки 7 и 8 возбуждения грубого отсчета имеют выводы соответственно 15 и 16, 17 и 18. Синусная выходная обмотка 11 грубого о счета имеет выводы 19 и 20, а косинусная

выходная обмотка грубого отсчета 12 имеет РМГОДК 21 и 22.

С5мотки 9 и 10 возбуждения точного (.. выполнены в виде четырех частей 23-26.

Последовательное согласное включение первой .j и третьей 25 и встречное включение второй 24 и четвертой 26 частей образует одну полюсную обмотку возбуждения с р парчми полюсов типа зубец-полюс,

как в известном трансформаторе. Последо- иат элькоо встречное включение первой 23 и ретьей 25 частей образует первую квадратурную оСк стку 9 возбуждения с р/2 парами полюсов, и последовательное встречное

включение второй 24 и четвертой 26 частей образует вторую квадратурную обмотку 10 возбуждения с р/2 парами полюсов

Выходные обмотки 13 и 14 точного отсчета выполнены в виде двух частей 27 и 28,

29 и 30 соответственно. Поспедовагепьно- согласное включение этих частей образует выходные обмотки 13 и 14 с р парами полюсов, и встречно-последовательное включение указанных частей обмоток образует

еьнодные обмотки 13 и 14 с р/2 парами полюсов

Числа витков частей обметок точного отсчета, охватывающих зубцы магнитопро- водов, определяются выражениями для частей 23-26 обмоток 9 и 10 возбуждения

-у-т-(1)

2+l-n(1)

2 ;

45

для частей 27 и 28 выходной синусной обмотки 13

WPC sin р а + (-1Г1 sin per (2)

pa ,

30 выходной косинусной

ri-l

+ (-) cos pa Ч. (3)

где п - номер части обмотки;

I и j - номер зубца магнитопровода, несущего соответственно обмотки 9 и 10 возбуждения и выходные обмотки 13 и 14;

Wmi , Wm2 - максимальное число пит- ков, охватывающих один зубец магнитопровода соответственно одной части обмотки 9 или 10 возбуждения йодной части выходной обмотки 13 или 14«|. 4

-ъ+

2л

О -1);

- я j. -4р- +

.т

-2-0-1):

Z - число зубцов магнитопровода 2, несущего выходные обмотки 11-14

Первая четвертая части 23-26 (фиг. 2) обмоток 9 и 10 возбуждения точного отсчета имеют выводы 31 и 32. 33 и 34 35 и 36, 37 и 38 соответственно.

п

Первая и вторая части синусных обмоток 13 точного отсчета имеют выводы 39 и 40. 41 и 42 соответственно, а первая 29 и вторая 30 части косинусных обмоток 14 точного отсчета - выводы 43 и 44, 45 и 46 соответственно.

Для использования ДВТ в режиме, когда точный отсчет имеет редукцию (число пар полюсов), равную р, на зажимы выходных колодок ротора 5 и статора 3. соответствующие выводам частей обмоток, следует поставить перемычки в соответствии с фиг. 3. При этом обмотка возбуждения точного отсчета имеет выводы 31 и 33, выходные обмотки 13 и 14 точного отсчета - выводы 39 и 42 (синусная обмотка 13), 43 и 46 (косинусная обмотка 14).

Для использования ДВТ в режиме, когда точный отсчет имеет редукцию (число пар голюсов), равную р/2, на зажимы выходных колодок ротора 5 и статора 3 следует поставить перемычки в соответствии с фиг. 4. При этом квадоатурные обмотки 9 и 10 возбуждения точного отсчета имеют выводы 31 и 35, 33 и 37 соответственно, синусная 13 и косинусная 14 выходные обмотки точного отсчета - выводы 39 и 41, 43 и 45 соответственно.

Покажем, что описанное разделение обмоток точного отсчета на части и схемы их взаимного включения для получения заданных обмоток действительно обеспечивает распределение получаемых обмоток по требуемым законам.

Используя выражение (1), определяют распределения обмоток возбуждения.

Для ofiMiji r ч .денмя с числом ПЧГР полюсов р ; е обмотки зубец полюс, по учают

, -w2i-i wVwY - wm1( i}i

5Это обмотка зубец - полюс, как в известном трансформаторе.

Для первой квадратурной обмотки 9 возбуждения гочного отсчета с числом пар полюсов р/2 получают

10Wi WV W i-Wn

1

1

mi )(-1 ) -

Это обмотка зубец-полюс с шагом в два зубцовых деления, т. е. с числом пар полюсов р/2 (секции обмотки охватывают нечетные зубцы).

Для второй квадратурной обмотки 10 возбуждения точного отсчета с числом пар полюсов р/2 получают

Wi W2i - W i 1

(Ч--ЈН)| + 1(-1)

Это обмотка зубец - полюс с шагом в два зубцочых деления, т. е. с числом пар полюсов р/2 (секции обмотки охватывают четные зубцы)

Используя выражения (2) и (3). определяют распределения выходных обмоток.

Для синусной обмотки 13 с числом пар полюсов р

Wjc wlc Wr,,2 sin + p - ( - 1 )

Для косинусной обмотки 14 с числом пар полюсов р

Wjk Wj1k + Wfk Wm2 со + P ( I - 1 )

Для синусной обмотки 13 с числом пар полюсов р/2

7( -

Wjc W)c - Wrc Wm2 sin , Л

ЈL 4- P- . л

45Для косинусной обмотки 14 с числом

пар полюсов р/2

wJk w/k-w k w,T л ° 2Jt

v,-n2 cos

4+i-2/( -1)l

0

Пример Зададимся числом пар полюсов обмоток точного отсчета, которое должно быть четным числом . Следовательно число зубцов магнитопровода 6 (ротора 5), несущего обмотки возбуждения p-16. Число зубцов другого магнито- провода 2 (статора 3), несущего выходные обмотки, которое может быть любым, зададим . Максимальные числа витков, охватывающих зубцы магнитопровода 6 и

магнитопровода 2, ротора 5 и статора 3, зададим Wmr Ю; Wm2- 20.

Числа витков в четырех частях 23-26 обмоток 9 и 10 возбуждения точного отсче- та, охватывающих зубцы магнитопровода 6. определяется формулой (1) и принимают вид: для первой части 23 (п-1)

((- )

для второй части 24 ()

w,

- 10

Г 1 1 ( П +1 1 Г1 1 (

J-7--2C-1) J (1) J;

для третьей части 25 ()

4-4((-о г.

для четвертой части 26 (п-4) wf-,(-1)(-о.

I-2 30

Результаты вычисления распределения витков на зубцах магнитопровода по ука- занным выражениям приведены в табл. 1 в графах 2-5. Распределение витков на зубцах магнитопровода б при последовательно-согласном включении первой 23 и третьей 25 и встречном включении второй 24 и четвертой 26 частей обмоток 9 и 10 для получения одной обмотки с числом пар полюсов приведено в графе 6 табл. 1. Как видно, получилась обмотка зубец-полюс. Распределение витков на зубцах магнито- провода 6 при последовательно-встречном включении первой 23 и третьей 25 частей для образования первой квадратурной обмотки 9 возбуждения с числом пар полюсов и последовательно-встречном вклю- чении второй 24 и четвертой 26 частей для образования второй квадратурной обмотки 10 возбуждения с числом пар полюсов , приведено соответственно в графах 7 и 8 табл. 1. Как видно, получились две квадратурные обмотки числом пар полюсов .

Числа витков в частях синусных выходных обмоток 13 точного отсчета, охватывающих зубцы магнитопровода 2 статора 3,

5

0

5

0

5

0

5 0 5 Q 5

вычисляемые по выражению (2), принимают вид:

для первой части 27 () W|1C 10 sin 8 о) + sin 8

для второй части 28 (п-2) Wfc 10 sln8o| -sin 8 of.

Числа витков в частях косинусных вы- хбдных обмоток 14 точного отсчета охватывающих зубцл магнитопровода 2 статора 3, вычисляемые по выражению (3), принимают вид:

для первой части 29 ()

WJV 10 cos 8 о) + cos 8

для второй части 30 ()

10 cos8o) -cos 8 of

Результаты вычисления распределения витков ча зубцах магнитопровода 2 в частях обмоток приведены в графах 2-5 табл. 2. Распределение чисел витков на зубцах при последовательно-согласном включении первой и второй частей синусных и косинусных обмоток для получения выходных обмоток с числом пар полюсов приведено соответственно в графах 6 и 7 табл. 2. Распределение чисел витков на зубцах при последовательно-встречном включении первой и второй частей синусных и косинусных обмоток для получения обмоток с числом пар полюсов р/2 4 приведено соответственно в графах 8 и 9 табл. 2.

ДВТ работает следующим образом.

При подаче напряжения переменного тока на обмотку возбуждения грубого отсчета на обмотках 11 и 12 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ назодят- ся соответственно напряжения, пропорциональные sin а и cos a. При подаче гитания на квадратурную обмбтку возбуждения грубого отсчета на обмотках 11 и 12 наводятся соответственно напряжения, пропорциональные sln(a+ 90 и cos(a + 90°).

При взаимном включении асгей обмоток точного отсчета по схеме на фиг. 3 при подаче напряжения переменного тока на выводы 31 и 33 на выводах 39 и 42, 43 и 46 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ наводятся соответственно напряжения, пропорциональные sin рай cos ра.

При взаимном включении частей обмоток точного отсчета по схеме на фиг, 4 при подаче напряжения переменного тока на выводы 31 и 35 на выводах 39 и 41, 43 и 45 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ наводятся соответственно напряжения, пропорциональные sin -&-СЕ и

Р . os - а Мри подаче напряжения на выводы 33 и 37 на вывода- Г11- и 41 43 и 45 в зависимости or углойого ппло/гчгия а ротора ДВТ наводя с,я соог вгстве IHO наг

ния пропорциональные sin 5-я +90°) и

Р,

cos(-Ј-a

90°)

Пррдлагаемый ДВТ отличзется от изве- сгного расширенными возможностями его использования Он МОЖРТ полностью вы- полчятьфункции известною Реформатора с одноЛ обмоткой возбуждения точного отсчет э при Ч1„сле пар полюсов р Кроме этого, ДВТ может быть использован при двух обмотках возбуждения точного отсчета при числе пэр полюсов р/2 Нт-и«ие двух квадратурны обмото точного отсчета позволяет прм использовании ДНУ в качестве первичного преобразователя тпа е преобразователе угол - код повысить его точность

Формула изобр:,ения Двухотсчетный вращающийся транс- форматор содержащий магнитопповоды статора и ротора при этом на одном из Mai нитопроводов число убцое, равное числу полюсов канала точного ог- счрта размещены обмотки возбуждения точного отсчета типа зубец-полюс, и две двухполюсные синусоидально распределенные квадратурные обмотки возбуждения грубого отсчета, а на другом магнитопроводе расположены две пэры квадратурных обмо- ток, одна из пар - двухполюсные синусоидально распределенные выходные обмотки грубого отсчета, а другая пара - обмотки точного отсчета с р парами полюсов, причем р - четное число, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, обмотка возбуждения точного отсчета выполнена в виде четырэх частей, а каждая выходная обмотка точного отсчета - в виде двух частей, при этом последовательно-со- гласное включение первой и третьей и

встречное включение второй и четвертом чз стей обмотки возбуждения, а также последовательно-согласное включение двух частей каждой из выходных обмоток образует систему с р парами полюсов, а последовательно-встречное соединение соответственно первой и третьей, второй и четвертой частей обмоток возбуждения образует две квадратурные обмотки возбуждения, и последовательно-встречное соединение двух частей каждой из выход- ны обмоток - две квадратурные выходные обмотки с р/2 пэрами полюсов, при этом числа витков частей обмоток точного отсчета определяются выражениями: для обмоток возбуждения

г 11i+n - 1,

J---l-(-i)

2 +1 -п

т-т(- ,

дг.я выходных синусных обмоток

Wfc --Ј sin р a j + (-1) sin pa ,, ДЛР выходных косинусных обмоток

WPk - - cos р а I + (-1)n 1 cos pa jj.

где n - номер части обмотки,

I и j - номер зубца магнитопровода, несущего соответственно обмотки возбуждения и выходные;

Wmi и Wm2 максимальное число витков, охватывающих один зубец магнитопровода, соответственно одной обмотки возбуждения и одной выходной обмотки , л 2ж

О -7Г7Г +

трп

0-D;

О 1)где Z - число зубцов магнитопровода, несущего выходные обмотки

Таблица 1

Таблица 2

8 3

///////ттт,

7

5

///////777/

Фиъ.1

31 33 35 37

о о

32

39 W t3

У V

о О ОТ О

0 tz м s

Фиь.З .

о о о о

32

6Wq36b38

3d U 4Jtf5

о о оо

м «г Фиг.+

Ј/