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

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

Цель изобретения - повышение точности двухканального вращающегося транс- Форматора (ДВТ).

На фиг. 1 показан принцип построения предлагаемого ДВТ: на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема предлагаемого ДВТ.

Предлагаемый ДВТ состоит из соосно расположенных неподвижного корпуса статора 1 (фиг. 1), несущего магнитопровод 2. и поворотного корпуса ротора 3. несущего магнитопровод 4. В пазах зубчатых магнитол роводов ротора и статора размещаются обмотки 5 грубого и точного каналов.

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.

Обмотки точного и грубого каналов размещены в одних и тех же пазах магнитопровода. но имеют разные законы распределения. Обмотки грубого канала имеют число пар полюсов, равное единице, а обмотки точного канала имеют число пар полюсов, равное р. Магнитопровод ротора, как и у известного, имеет число зубцов (пазов), кратное числу пар полюсов обмоток точного канала р.

ДВТ может иметь по одной обмотке возбуждения грубого и точного канала и может иметь по две квадратурные (сдвинутые по положению на магнитопроводе на 90

ч

го

GO N

эл.град.) обмотки грубого и точного каналов. В первом случае число зубцов магнитопро- вода ротора должно быть равным Zi 2р, а во втором Zi 4р.

В рассматриваемом примере будем считать, что ДВТ имеет по одной обмотке возбуждения грубого и точного канала. Маг- кмтопровод ротора, следовательно, имеет число зубцов Zi 2р. На магнитопроводе ротора размещена одна синусоидально распределенная обмотка б возбуждения (фиг. 2) грубого канала и одна сосредоточенная многополюсная обмотка 7 типа зубец - полюс точного канала.

Магнитопровод 2 статора 1 имеет число зубцов,кратное 30.

На этом магнитопроводе размещаются две пары синусоидально распределенных выходных обмоток: грубого канала синусная 8 и косинусная 9 и точного канала синусная 10 и косинусная 11. Выходные обмотки грубого канала имеют по одной паре полюсов и выходные обмотки точного канала имеют число пар полюсов и выполняются барабанного типа.

Выходные обмотки точного канала выполняются в соответствии с выражениями: для синусной обмотки

9тг Wi - Wm sin л/4 + р 4р (i - 1),

для косинусной обмотки W| - Wm cos л/А + р Щ.(1 - 1 И,

где Wi - число витков обмотки, охватываю щих 1-й зубец магнитопровода;

1 - номер зубца магнитопровода, несущего обмотку;

Z - число зубцов магнитопровода статора.

При расчете числа витков Wi их значения .округляются до целых чисел, при этом должны быть выполнены следующие соотношения для всех значений i от единицы до Z/2;

Wi Wi -i- Z/2(1)

для всех значений I от единицы до Z/6

iTwi-r-fo-D-o, (2) J.1 .

для всех значений I от единицы до Z/10

Z/67

2 ) 0(3) IU где j - переменная суммирования.

Такое выполнение распределения выходных обмоток точного канала в сочетании с выбором числа зубцов магнитопровода, кратным 30, приводит к повышению точности ДВТ за счет полного исключения искажения точности от действия поля обмотки

возбуждения грубого канала на выходные обмотки точного канала и за счет полного подавления искажающаего действия низких ((ЗриБр) гармоник обмотки возбуждения

точного канала.

Из теории известно, что взаимодействие между первичными и вторичными обмотками происходит только по совпадающим гармоникам намагничивающих сил (НС)

взаимодействующих обмоток. При синусоидальном распределении обмоток спектр гармоник, содержащихся в их НС, определен выражением ,

гдеп 1,2,3...

Z- число зубцов магнитопровода: р - число пар Полюсов обмотки. В рассматриваемом случае значения р, Z, Zt четные числа, поэтому обмотка возбуждения грубого канала, имеющая одну пару полюсов, будет содержать только нечетные гармоники. Обмотка возбуждения точного канала с Р парами полюсов, выполненная типа зубец-полюс, будет содержать только

четные гармоники порядка (Zn + 1)p, низшими из которых являются гармоники Зр и 5р. Выходные обмотки точного отсчета с парами полюсов будут содержать только четные гармоники.

Из представленного состава спектров гармоник НС рассматриваемых обмоток следует, что обмотки возбуждения грубого канала и выходные обмотки точного канала не имеют общих гармоник и не будут влиять

одна на другую. Обмотка возбуждения точного канала может иметь с выходными обмотками точного канала кроме основной гармоники р общие гармоники, но их порядок достаточно высок, что следует из неравенства чисел Zi и Z. Следовательно обеспечена высокая точность ДВТ.

Однако при определении Wj (числа витков, охватывающих зубцы магнитопровода. несущие выходные обмотки) в виде округления расчетных значений до целых чисел нарушается синусоидальное распределение обмоток и может появиться в НС выходной обмотки дополнительный спектр гармоник, которые исказят точность ДВТ. Выполнение

введеннного соотношения исключает подавление в НС выходной обмотки нечетных гармоник и обеспечивает отсутствие связи с обмоткой возбуждения грубого канала. Выполнение равенства (2) и (3) исключает возможное появление гармоник Зр и 5р в НС выходных обмоток точного канала при округлении расчетных значений Wi до целых чисел. Что исключает возможную связь по этим гармоникам с обмоткой возбуждения

точного канала, в которой гармоники Зр и 5р наиболее сильные.

Поясним построение синусной выходной обмотки точного канала на примере ДВТ с числом пар полюсов точного канала р 8. Число зубцов магнитопровода, несущего выходные обмотки, должно быть крат- но 30, например Z 30. Зададим максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода статора выходной обмотки Wm 10. Используя приведенное выражение для расчета распределения синусной обмотки точного канала получим

Wi- Wm sin | + p(i - 1)- 10 sin 45°+

+ 96° (i-1).v

Рассчитаем распределение витков на магнитопроводе. Расчет приведен в таблице.

Проверим полученный в графе А табли- цы закон распределения витков на зубцах магнитопровода (поспе формального округления расчетных значений до целых чисел) на соответствие выражениям (1) - (3).

Выражения (1) удовлетворены положи- тельно. Выражения (2) z/io7з

2 Wi + f 0 - 1) 2 Wi + 5 0 - 1):

1о -J 1

1Wi + We +

2W2 + Wy+ Wi2 0:

3Ws + We + Wi3 - 0 . 4 W«.+ W9 + Wi4-0

5 Ws + Wio- Wi5 -1.

j

Выражения (3)

Z/6-j

)

- x Wr+3(j-i); ) i

Wi + W4 + Wy + Wio + Wt3 -1: 1 2 W2 + W5 +We + Wn + Wi4 -1: 1 3 W3 + W6 + VV9 + Wi2 + Wi5 1. Так как выражения (2) и (3) удовлетворены не полностью, следует для их выполнения произвести nef вокругление WI, не нарушая выражение (1).

Все равенства (1) - (3) .огут быть, например, удовлетворены переокруглением значений Л/з, We, Wio, Wie, V 23. W25. Значения всех Wi после переокругления приведены в графе 5 таблицы.

ДВТ работает следующем образом.

5 0

5

0

5

о

5

0

5

0

При подаче напряжения возбуждения на обмотки б и 7 в зависимости от угла поворота ротора на выходных обмотках 8 и 9 грубого канала наводятся напряжения соответственно пропорциональные sin а и cosa а на выходных 10 и 11 обмотках точного канала наводятся напряжения соответственно пропорциональные sirPpo: и cos pa.

В отличие от известного предлагаемый ДВТ обладает за счет выбора магнитопровода с числом зубцов, кратным 30. и выполнения равенств (1) - (3) значительно повышенной точностью, так как полностью исключается влияние обмотки, возбуждения грубого канала на точный и полностью уничтожается действие двух низших (наиболее сильных) пространственных гармоник Зр и 5р от обмотки возбуждения точного канала.

Формула изобретения

Двухканальный вращающийся трансформатор, содержащий обмотки точного канала с четным числом пар полюсов, один магнитопровод с числом зубцов, кратным числу пар полюсов обмоток томного канала, несущий сосредоточенную обмотку возбуждения точного канала и синусоидально распределенную обмотку возбуждения грубого канала, второй мэгнитопровод, несущий синусоидально распределенные выходные обмотки точного и грубого каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, число зубцов второго магнитопровода выполнено кратным 30, а распределение витков выходной.обмотки точного канала на зубцах магнитопровода удовлетворяет соотношениям

для всех i от 1 до Z/2 Wi Wi + z/2:

2/10

для всех i от 1 до Z/6 Ј Wi + z/c о - i)

J i -0;

2/6

и для всех от 1 до2/10Ј Wn-z/io(j- )

J 1

0

где I - номер зубцов второго магнитопровода;

Wi - число витков выходной обмотки, охватывающей 1-й зубец магнитопровода;

Z - число зуЬцов второго магнитопрогю- да;

j - переменная суммирования.

Изобретение м.б, использовано в высокоточных информационных электрических 2 машинах. Для повышения точности предлагаемый двухканальный вращающийся трансформатор содержит обмотки точного канала с четным числом пар полюсов, один магнитопровод с числом зубцов, кратным числу пар полюсов обмотки точного канала, несущий сосредоточенную обмотку возбуждения точного канала и синусоидально распределенную обмотку возбуждения грубого канала. Второй магнитопровод несет синусоидально распределенные выходные обмотки точного и грубого каналов. Число зубцов второго магнитолровода выполнено кратным тридцати, а распределение витков выходной обмотки точного канала на зубцах магнитопровода удовлетворяет определенному соотношению. 2 ил.. 1 табл. сл

Фиг.1

Sin of.

11

- )

Фиг. 2

C0$OL

St/7/ od