Двухканальный вращающийся трансформатор Советский патент 1992 года по МПК H02K24/00 

Изобретение относится к злектротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин.

Известен двухотсчетный вращающийся трансформатор, содержащий магнитопровод с обмотками возбуждения каналов точного и грубого отсчетов и магнитопровод с выходными обмотками, в цепь возбуждения одного из каналов которого введено фазосдвигающее устройство.

Недостатком этого устройства явл яется низкая точность в режиме преобразования угол-код.

Известен двухотсчетный вращающийся трансформатор, выполненный в виде двух электрических машин, каждая из которых содержит магнитопроводы статора и ротора, на двух одно;1менных магнитопроводах обеих электрических машин установлены две пары взаимно перпендикулярных синусных и косинусных обмоток с различными числами пар полюсов. Взаимное включение обмоток двух электрических машин для совместной работы осуществляется так, что в выходных обмотках точного отсчета устройства в целом вычитаются сигналы, наводимые обмотками возбуждения грубого отсчета первой и второй электрических машин. Этим достигается повышение точности.

Недостатком устройства является/;ложность конструкции и удвоеннь1й осевой габарит.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и функциональному использованию является двухканальный вращающийся трансформатор (ДВО. принятый за прототип. Содержащий на одном и том же магнитопроводе обмотки точного (многополюсного) и (двухполюсно го) каналов, в котором | азнрполюсные обмотки выполняются разнотипными. Недостатком устройства-прототипа является недостаточная точность за счет наведения дополнительных сигналов в выходные О0МОТКИ точного канала от цепи возбуждения грубого канала. Целью изобретения является, повышение точности ДВТ За счет уменьшения влияния обмотки воз ждения грубого канала на выходные обмотки точного канала. Эта цель достигается тем, что в двухканальном вращающемся трансформаторе, содержащем статор и ротор, в пазах одного из которых уложены распределенная кольцевая обмотка возбуждения канала и обмотка воз1буждения точного канала, а в пазах другого - синусоидалын) распределенные обмотки и точного каналов, кольцевая обмотка аозбуждёН14я грубрго канала выполнена с распределением провод НИКОВ по пазам магнитопровода Ь удовлетворением соотношения T(j;N.eo,( с,I, 1 А ship д. где д.,± 1М±1;1 ,p,teZJ - номера nasfOB магнитопровода, несущего обмотки воз)ткдения; , Z1, Z2 - числа лазов магнитопроводов, несущих соответственно обмотки воэб)ркдения м вы}ш4ные; HI - число проводников Обмотки возбуждения rpiii o канала в 4-м пазу магнитопровода;р - число пар полюсов обмоток точного канала; .- ;. ;, .-, . ; , / W ffit макс имальное число витков, охваТыкающих зубец магнитопровода обмотки возбуждвнуш точного канала;. а-отношение величины токов возбуждения и точного каналов; 41$- допустимая угловая погрешность, вносимая влиянием гармоник цепи возбуждения грубого канала. На «fmr. показан принцип построения npejDinaraeMoro ДвТ; ма фиг.2 - принципиальная злектрическая схема ДВТ; на фиг.З пример схемы обмотки вОзбухэденИя грубого канал|р1. Дв ка«альный вращающийся трансформатор СД8Т), как и прототип, состоит из соосно расположенных неподвижного корпуса статора 1 (фиг. 1), несущего магнитопровод 2, и поворотного корпуса ротора 3. несущего магнитопровод 4. На магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещены обмотки 5. Принципиально обмотки возбуждения могут размещаться как на роторе, так и на статоре. В описываемом примере выполнения ДВТ обмотки возбуждения размещены на роторе, а выходные обмотки - на статоре. На роторе (фиг.2) размещены две обмотки возбуждения: обмотка возбуждения грубого канала 6 выполнена двухполюсной кольцевого типа; обмотка возбуждения точного канала 7 выполнена с числом пар полюсов р и можёт быть как синусоидально распределенной, так и сосредоточенной, типа зубец - полюс. В рассматриваемом Примере обмотка возбуждения канала точного отсчета выполнена синусоидально расп деленной барабанного типа. На магнитопроводе 2 статора 1 размещены две пары синусоидально распределенных выходных обмоток: Грубого канала синусная 8 и косинусная 9 и точного канала -синусная 10и косинусная 11. Выходные обмотки грубого KaHaiia имеют по одной паре полюсов и выполняются обычно кольцевыми, хотя в принципе могут выпОлня1;ься и барабанными. Выходные обмотки точного канала имеют число пар полюсов р И выполняются барабанного типа. При синусоидальном распределении выходных обмоток точного канала в распределении их намагничивающих сил (НС) наиболее сильными искажающими точность являЮтсй гармоники. Имеющие порядок гг ±р, где Z2-число зубцов Магнитопррвода, несущего выходные обмотки. Поэтому для обеспечения высокой точности зтих гармоник не должно быть в распределении НС цепи возб кдения грубого канала. Однако при расчете синусоидального распределения обмотки возбуждения грубого канала и округлении значений чисел проводников в пазах магнитопровода (в кольцевых секциях) до целых значений получается дополнительный спектр гармоник, который обычно содержит и гармоники Z2 ±р. Для устранения ЗтИХ гармоник в отличие от прототипа в предлагаемом ДВТ числа проводников в пазах магнитопровода (Nf) обмотки возбуждения гр убоги канала должны удовлетворять соотношению 1Н|,),|,н..и() SAtMtpA. (1) (a±p)wn..in .I - номера пазов магнитопровода, несущего обмотки возбуждения; Z1, Z2 числа пазов магнитопроводов, несущих соответственно обмотки возбуждения и выходные; N{ --числа проводников обмотки возбуждения грубого канала в j-M пазу магнитопровода;р - число пар полюсов точного канала; vvmp-Максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода обмотки возбуждения точного канала; а-отношение величин токов возбуждбния грубого и точного каналов; d - допустимая угловая noipeuiHOCTb, вносимая влиянием гармоник цепи возбу к дения грубого канала. Выполнение соотношения (1) для каждои гармоники (z2 - р) и (zz + р) достигается корректировкой (переокруглением) рассчитанных значений Ni, Принципиально следует стремй1;ься получить левую часть соотношения (1) практически равной нулю. Поясним на примере выполнение предлагаемого двухканального ВТ. Пусть задано: число пазов магнитопровода .ротора, несущего обмотки возбуждения, Z1 21, число зубцов магнитопровода статора. несущего выходные обмотки, Z2 23; Число пар полюсов обмоток точного канала р 8; максимальное число витков обмотки возбуждения точного канала Wmp 100 и максимальное число проводников в пазу магнитопровода кольцевой обмотки возбу 1Ч01ения грубого канала Nm 10. Обмотки возбуждения грубого и точного каналов соединены последовательно, т.е. коэффици ента 1. Задано, что допустимая погрешность от влияния гармоник Z2 - р и гг + р не более 2угл.сек. . Числа проводников обмотки возбуждения грубого канала в пазах магнитопровода вычисляются, по выражению ,nSln| |. (2) Расчет проводников в пазах магнитопровода по выражению (2) сведен в табл.1 (графы 1-5). При заданных параметрах правая часть неравенства (1) )l,WmpSi«|,Sm|f tlu «...ir Vsin- ib-EL ЛПЯ гармоники Z2 - p будет равна 1S -2t-1006mj SOS 0,05f« ДЛЯ гармоники. Z2 + P 31 -2i-WO 77 sins 0,, lЭти числа являются допустимыми величинами, меньше которых должны быть левые части неравенства (1), для гармоник 15 и 31. Вычислим для рассчитанного распределения чисел проводников обмотки возбуждения (табл.1, графа 5) значения левых частей неравенства (1). Для гармоники Z2 - р 15 левая часть неравенства(1) будет , f isWef; t,c«,ifi 1,563662. 31 левая часть Для гармоники Z2 + р неравенства(1) будет rJJ2Ti -,2 .atavr .-.Г Ojsinaf - Njcos3t jj J Ы,5ош Поскольку эти значительно превышаютдопустимые (0,0511 для 15-й и 0,1711 для 31-й гармоники), то требуемая точность не обеспечена. Необходимо провести корректировку (переокругление) значений Ni. Эта задача решается, например, изменением чисел проводников в пазах (см. табл.2). Откорректированный закон распределения проводников в пазах магнитопровода обмотки возбуждения приведен в графе б табл.1. Указанные изменения обеспечивают выполнение неравенства (1) для обеих гар моник(15 и 31). При этом 1аконе левь1е части неравенства(1) будут jt,|,W,cos,s|f.,.,,n15|f,V|-0. {lf |lj:CO 3l|f.+ ,srn3t|fl I 0,02437, Схема выполнения полученной кольцевой обмотки возбуждения грубого канала приведена на фиг.З. На схеме у лобовых частей кольцевых секций каждого написаны значения чисел лроводников в пазу (или витков кольцевой секции со знаком намотки). На чертеже номера пазов с первого по 21-й обозначены пазами с 12 по 32.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения возбуждения на последовательное вкл1рчение обмотки 6 и 7 в зависимости от углового положения а ротора на выходных обмотках грубых каналов 8 и 9 наводятся напряжения, соответственно пропорциональные sin иг и cos а, а на выходных обмотках точных каналов 10 и 11 - напряжения, соответственно пропорциональные sinp аи cosp се.

В отличие от прототипа предлагаемый ДВТ обладает повышенной точностью за счет значительного уменьшения влияния действия обмотки возбуждения грубого канала на выходные обмотки TO4Hj3ro канала.

Этот аффект получается за счет выполнения соотношения (1) при расчете обмотки возбуждения, так как при этом подавляются в НС обмотки возбуждения две наиболее сильные гармоники, имеющиеся в НС выходных обмоток точного канала.

Формула изобретений

Двухканальный вращающийся трансформатор, содержащий статор и ротор, в пазах одного из которых уложены синусоидально распределенная кольцевая обмотка возбуждения грубого канала и обмотка возбуждения точного канала, а в пазах другого - распределенная обмотка грубого и синусоидальмо распределенная обмотка точного каналов, причем обмотки точного канала выполнены барабанными, о т л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния грубого канала на точный, кольцевая обмотка возбуждения грубого канала выполнена с распределением проводников по пазам магнитопровода. удовлетворяющим соотношению

И{,1,««( f - ,|,«()1г 1

SAilnpd.

где д .. W ,

I - номера пазов магнитопровода, несущего обмотку возбуждения;

Z1, Z2 - число пазов магнитопроводов, несущих соответственно обмотки возбуждения и выходные;

Ni - число проводников обмотки возбуждения грубого канала в 1-м пазу магнитопровода;

р - число пар полюсов точного канала; wmp - максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода обмотки возбуждения точного канала;

а-отношение величин токов возбуждения грубого и точного каналов;

д - допустимая угловая погрешность, вносимая влиянием гармоники Z2 ±р цепи возбуждения грубого канала.

Таблица 1

Таблица 2

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности за счетуменьшения влияния грубого канала на точный. Двухканальный вращающийся трансформатор состоит из ротора и статора, в пазах одного из которых расположены кольцевая обмотка возбуждения грубого канала и обмотка возбуждения точного Кана* ла, а в пазах другого - синусоидально распределенные выходные обмотки грубого и точного каналов. Кольцевая обмотка возбуждения грубого канала имеет распределение проводникЪв по пазам магнитопровода, удовлетворяющее соотношению, приведенному в описании. 3 ил., 2 табл.9^