ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ Советский патент 1974 года по МПК H02K29/12 

1

Изобретение относится к электроприводам и может быть применено для управления электрическими машинами постоянного тока с полупроводниковой коммутацией.

Известны трансформаторные датчики положения для электрических машин постоянного тока с полупроводниковой коммутацией. Такие датчики содержат две синхронные машины, безобмоточные роторы которых расположены на общем валу и магнитно не связаны между собой, на статорах уложены первичные обмотки и вторичная многофазная обмотка с электрически соединенными между собой секциями.

Однако при использовании таких датчиков отсутствует возможность регулирования в электрической машине угла в между векторами э.д.с. и напряжения, а это мешает работе электрической машины с максимальным к.п.д. в широком диапазоне изменения нагрузки.

В предлагаемом датчике роторы синхронных машин устанавливают на валу с фиксированным смещением, первичные обмотки подключают к раздельно регулируемым источникам напряжения, а вторичная обмотка выполняется общей для синхронных машин.

На фиг. 1 изображен трансформаторный датчик положения, продольный разрез; на фиг. 2 - датчик положения для электрической машины с Р-2; на фиг. Я - расположение векторов э.д.с., наведенных во вторичной обмотке относительно магнитных потоков, созданных первичными обмотками.

Трансформаторный датчик положения содержит две синхронные двухпакетные машины индукторного типа, каждая из которых состоит из двух пар элементов статора 1, 2 и 3, 4, раз.мещенных в магнитомягком корпусе 5, и из двух пар элементов ротора 6, 7 и 8, 9

укрепленных на валу 10, вращающемся в подшипниках 11 и 12, установленных в крышках 13 W 14. Вал датчика жестко соединен с валом двигателя (на чертеже не показан). Элементы статора 1, 2, 3, 4 представляют

собой пакеты листов из электромашинного железа, в пазах которых размещена обо;ая для всех элементов вторичная т-фазная обмотка 15, подключенная к фазочувствительному демодулятору 16. Первичные обмотки 17

и 18 размещены в корпусе 5 между элементами пар статора и подключены к устройству 19, обеспечивающему раздельное регулирование первичных обмоток по напрян-сению. Па валу между элементами пар ротора установлены магнитопроводящие прокладки 20 и 21, а между парами элементов роторов - немагнитные прокладки 22. Немагнитные прокладки могут быть также установлены в корпусе между парами элементов статора.

Число пар полюсов ротора, например 6, 7,

равно числу пар полюсов электрической машины ностоянного тока. Так, например, на фиг. 2 представлен трансформаторный датчик положения ротора для электрической машины постоянного тока, имеюи1,ей число пар полюсов 2р - 4. Как видно из фиг. 2 роторы синхронных машин 6, 7 и 8, 9 сдвинуты на 90 эл. град., что соответствует 45°.

Смещение роторов синхронных машин не является строгим и допускается отклонение в пределах от 60 до 120 эл. град.

Трансформаторный датчик работает следующим образом. При обесточенной первичной обмотке 18 магнитный поток, созданный переменным током первичной обмотки 17, наводит э.д.с. во вторичной обмотке 15 с частотой протекающего тока. Амплитуда э.д.с. модулирована по величине в соответствии с положением ротора, а при каждом повороте ротора на 180 эл.град. фаза э.д.с. инвертируется, что может служить сигналом о положении ротора двигателя.

Подключим к источнику переменного тока первичную обмотку 18 и установим в ней ток, равный току в первичной обмотке 17. В силу идентичности физических процессов, происходящих во второй синхронной мащине датчика и поскольку ее магнитная система смещена Относительно первой на 90 эл. град., моменты инвертирования фазы э.д.с. вторичной обмотки будут происходить при других положениях ротора, а именно, будут смещены на 45 эл. град, относительно тех положений, при которых происходило инвертирование фазы э.д.с. при отключенной обмотке 18.

Регулируя величины токов в первичных обмотках 17 и 18, можно в широких пределах регулировать угловые моменты инвертирования фазы э.д.с., т. е. угол 0 от О до 360 эл.

град. Действительно, пусть вектора 23 и 24 (см. фиг. 3) условно обозначают вектора смещенных в пространстве на 90 эл. град, магнитных потоков, создаппых первичными обмотками 17 и 18. Во вторичной обмотке результирующим магнитным потоком 25 будет наведена, например, трехфазная э.д.с., ее система векторов 26, 27, 28. Здесь условно принято, что вертикальная ось является осью отсчета углов и

что вектор 26 совпадает с вектором результирующего магнитного потока 25. При таком соотнощении намагничивающих сил первичных обмоток 17, 18 трехфазная система векторов э.д.с. вторичной обмотки будет смещена относительно начала отсчета на угол Эь При другом соотношении намагничивающих сил первичных обмоток 17, 18 указанная система век.торов э.д.с. (26, 27, 28) будет уже смещена на угол 62.

Предмет изобретения

Трансформаторный датчик положения, например, для электрической машины постоянного тока с полупроводниковой коммутацией, содержащий две синхронные мащины, безобмоточные магнитно не связанные роторы которых расположены на общем валу, а на статорах уложены первичные обмотки и многофазная вторичная обмотка с электрически соединенными между собой секциями, отличающийся тем, что, с целью повышения к.п.д. электрической мащины постоянного тока, роторы установлены на валу с фиксированным смещением, первичные обмотки подключены к раздельно регулируемым источникам напряжения, а вторичная обмотка выполнена общей для указанных синхронных мащин.

26

Фи J