Индукционный электромашинный многополюсный двухфазный фазовращатель Советский патент 1980 года по МПК H02K24/00 

фазе на угол 90 эл.град. В идеальном случае на выходной обмотке фазовращателя воэникаёт постоянное по амплитуде напряи ение, фаза которого, отсчитываемая относительно одной из фаз напряжения питания, пропорциональна углу поворота ротора.

Недостатками такого фазовращателя является дрейф фазы выходного напряжения от изменения параметров двухфазных источников питания (неравенства амплитуд, неортогональности векторов и несинусоидальности напряжения питания), а также значительная погрешность от нестабильности фазы при изменении температуры окружающей среды.

Цель изобретения - повышение точности двухфазных многополюсных электромашинных фазовращателей за счет исключения дрейфа фазы выходного напряжения в первоначсшьно выставленном нулевом положении ротора относительно статора при изменениях параметров источника питания за счет снижения максимальной ошибки от неортогональпости векторов питающих напряжений и за счет сведения к минимуму температурной погрешности.

Это достигается тем, что а индукционном фазовращателе,содержащем статор и ротор с равномерно распределенными пазами, в пазах статора или ротора которого расположены две квадратурные синусоидально распределенные

Обмотки возбуждения, на элементе, несущем обмотки возбуждения, уложена со сдвигом на 45 эл. град, по отношению к ним синусоидально распределенная обмотка опорного напряжения, относительно фазы которого отсчитывается фаза напряжения выходной обмотки.

На чертеже изображена принципиальная схема фазовращателя.

Фазовращатель содержит синусоидально распределенные квадратурные обмотки 1 и 2 возбуждения, синусоидально распределенную обмотку 3 опорного напряжения, выходную сосредоточенную обмотку 4.

Квадратурные обмотки 1 и 2 и обмотка 3 размещены в общих равномерно распределенных пазах магнитопроводов статора. Ёыходная обмотка 4 уложена в равномерно распределенные пазы магнитопровода ротора. Секции всех обмоток выполняются с шагом в одно зубцовое деление. Число витков в секциях обмотЛк 1, 2 и 3 выбирается пропорционально синус ам углов между заданным началом отсчета углов и осью соответствующего паза.

Так для одной из квадратурных обмоток возбуждения, например синусной 1, число проводников ХЯ в 1-ом пазу должно определяться соотношением

W - sin ((i -1) Р 45,

где i - номер паза,

Р - число пар полюсов, Zg - число пазов магнитопровода

статора.

Число проводников второй квадратурной обмотки возбуждения, коси.нусной 2, Для обеспечения сдвига на 90 эл. град, относительно первой обмотки, определяется при том же отсчете углов в соответствии с соотношением

360

45°.

W.- cos(i -D- Р

2.1 - -- J-/ ir

Число проводников обмотки 3 с целью получения сдвига на 45 эл.град. относительно обмоток 1 и 2 должно определяться при том же отсчете углов в соответствии с соотношением

W . ss±n(i -DP -4.

Выходная сосредоточенная обмотка 4 выполняется с равным числом проводников во всех пазах ротора (обмотка типа зубец-полюс). Число пазов ротора Zp равно числу полюсов 2р. Число витков выходной обмотки 4 целесообразно выбирать из условия получения величины амплитуды выходного напряжения Ugj,,равной величине амплитуды опорного напряжения и. На обмотки возбуждения подаются от двухфазного источника питания два синусоидальных напряжения, которые должны быть равны по амплитуде и сдвинуты по фазе на угол 90 Например, на обмотку 1 подается напряжение Ц, U з1пшЬ, а на обмотку 2 подается напряжение Цг U f osujt. Для режима холостого хода фазовращателя в идеальном случае, т.е. при отсутствии погрешностей как поворотного трансформатора, так и источника питания выражение для выходного напряжения будет иметь вид

,sin(u) Pct-bf), (Д)

ВНИ

где Up, - г плитуда напряжения

выходной обмотки; Ш - круговая частота напряжения питания;

j

Ц arctg - фазовый угол между то . ком и соответствующим

.напряжением питания;

-индуктивное сопротивНление обмотки возбуждения 1;

- активное сопротивление обмотки возбуждения 1;

-число пар полюсов фазоРвращателя;

oL - угол поворота ротора. Из выражения (1) ЁИДНО, что фаза напряжения выходной обмотки, отсчитываемая относительно фазы напряжения питания, например U U sinuut, равна

.---РЛ-4- 41-. (1) Выражение для напряжения опорной об мотки 3 будет иметь вид on --UonmSi -Vf . ) где UQO амплитуда напряжения опо ной обмотки. Из выражения (3) видно, что фаза напряжения опорной обмотки, отсчиты емая относительно фазы напряжения п тания и , будет равна (4) Из приведенных выражений (2) и (4) Следует, что фаза напряжения выходной обмотки 4, отсчитываемая относи тельно фазы напряжения опорной обмо ки 3, будет равна Vb-V -Vi-p т.е. пропорциональна углу поворота рютора и не зависит от фазы Ч. Следовательно, введение обмотки опо ного напряжения позволяет исключить температурную погрешность от нестабильности фазы %, которая вызывает ся изменением активного сопротивления обмоток 1 и 2 при изменении тем пературы окружающей среды. В реальных условиях возможны отклонения от идеального случая параметров двухфазного источника питания сдвиг по фазе питающих напряжений не равен 90, не соблюдается равенство амплитуд, питающие напряжение имеют отклонения от синусоидальной формы нелинейные искажения. Так, при неортогональности векторов напряжения фа:за напряжения выход ной обмотки, отсчитываемая относительно фазы напряжения питания U , будет равна V-i--p -vf--f-i:5 p( где - величина неортогональности векторов питающих напряжений Ц и УЗ, (знак минус в выражении (6) при угле между векторами больше 90°, а знак плюс - при угле меньше 90 ). Выражение для фазы напряжения опорной обмотки относительно фазы напряжения U; будет иметь вид выражений (6) и (7) следует, что фаза выходного напряжения, отсчи танная относительно фазы напряжения опорной обмотки, будет определяться выражением о п. 1 J. -pdL4 Vsin2Pdl. М-Ъ - 2 Сравнение выражений (6) и (8) показывает, что введение обмотки опорного напряжения, расположенной со сдвигом в. 45 эл.град. относительно обмоток возбуждения, позволяет исключить дрейф фазы в нулевом положении ротора (oL-0) при изменении величины неортогональности , а также уменьшить в два раза (с ±g до±-) максимальное значение «аибка от неортогональности векторов питакмцих напряжений. При неравенстве амплитуд питаиощих напряжений выражение для фазы выходного напряжения будет иметь вид - ---poL-vJ (5 где ди и п-Цгж разность амплитуд питающих напряжений. Выражение для фазы напряжения опорной обмотки будет; иметь вид ц -.-ч- Ъ-Л Л 4 2U следовательно, фаза напряжения выходной обмотки, отсчитанная относительно фазы напряжения опорной обмотки, будет определяться выражением - Cc052pdL-iy НМ(11) Сравнение выражений (9) и (11) пока зывает, что введение обмотки опорного напряжения, расположенной со сдвигом в 45 эл. град, относительно обмоток возбуждения, позволяет исключить дрейф фазы в нулевом положении ротора при изменении величины ли неравенства амплитуд питающих напряжений. Введение обмотки опорного напряжения, расположенной со сдвигом в 45 эл.град, относительно обмоток возбуждения, позволяет также исключить дрейф фазы в нулевом положении ротора при изменении величины нелинейных искажений напряжения питания, уменьшить максимальное значение ошибки от нелинейных искажений (высших временных гармоник) в напряжении питания. Формула изоб5 етения Индукционный электромашинный многополюсный двухфазный фазовращатель, содержащий подвижный и неподвижный злементы, на одном из которых установлены две квадратурные синусоидально распределенные обмотки возбуждения, а на другом-выходная обмотка, о т л ичающийся тем, что, с целью повьлаёния точности преобразования фазы, он снабжен синусоидально распределенной обмоткой опорного напряжения, установленной на элементе, несущем обмотки возбуждения и смещенной относительно их на 45 эл.граш. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР .387485, кл. Н 02 К 24/00, 1970. 2.Ахметжанов А.А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М., Энергия, 1975, с. 68.

О

d.sO

А i/fo/д л