Вращающийся трансформатор

 

Изобретение относится к электротехнике , и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин типа вращающийся трансформатор (ВТ). Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения неперпендикулярности квадратурных обмоток ВТ. ВТ состоит из ротора и статооа с обмотками, имеющими Р пар полюсов. ВТ содержит магнитопровод с числом пазов, не кратным 4 Р, несущий синусоидально распределенные квадратурные обмотки кольцевого типа. Числа проводников в пазах этого магнитопровода одной квадратурной обмотки удовлетворяют соотношению, приведенному в описании. 2 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (йц5 Н 02 К 24/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4659296/07 (22) 06,03.89 (46) 15.06.91. 6юл, М 22 (72) Б,П. Леонов и А,И. Милюков (53) 621,313.334,654.94(088.8) (56} Авторское свидетельство СССР

М 1141524, кл. Н 02 К 24/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N. 382203, кл. Н 02 К 24/00, 1973. (54) ВРАЦАЮЩИЙСР ТРАНСФОРМАТОР (57) Изобретение относится к электротехнике, и может быть использовано при создании высокоточных информационных

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин, типа вращающийся трансформатор (ВТ), Цель изобретения — повышение точности путем уменьшения взаимной неперпендикулярности квадратурных обмоток.

На фиг. 1 показана конструкция ВТ; на фиг„2 — принципиальная электрическая схема ВТ, ВТ состоит иэ соосно расположенных неподвижного корпуса статора 1, несущеlo магнитопровод 2, и поворотного корпуса

3 ротора, несущего магнитопровод 4. На магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещены обмотки 5. Один или оба магнитопровода 2 и 4 имеют числа рабочих пазов (пазы со стороны зазора между ротором и статором) не кратные 4Р, и несут на себе по две квадратурные (сдвинутые по положе,, Ю,, 1656639 А1 электрических машин типа вращающийся трансформатор (ВТ). Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения неперпендикулярности квадратурных обмоток ВТ. ВТ состоит из ротора и crarooa с обмотками, имеющими P пар полюсов. ВТ содержит магнитопровод с числом пазов, не кратным 4 Р, несущий синусоидально распределенные квадратурные обмотки кольцевого типа. Числа проводников в пазах этого магнитопровода одной квадратурной обмотки удовлетворяют соотношению, приведенному в описании. 2 ил., 2 табл.

Q0 нию на магнитопроводе на = град.) синуP соидально распределенные обмотки, На роторе размещены обмотки 6 и 7 (фиг. 2), нэ статоре — обмотки 8 и 9. ВТ может возбуждаться как со стороны роторных обмоток, так и со стороны статорных обмоток, Допустим, обмотки 6 и 7 — обмотки возбуждения, а обмотки 8 и 9 — соответственно выходные синусная и косинусная обмотки.

Согласно теории расчета синусоидально-распределенных кольцевых обмоток числа проводников в рабочих пазах магнитопроводов должны определяться для первой квадратурной обмотки по формуле

° Nj =Nm з!и Ра1, (1) для второй квадратурной обмотки

Nj =NmcosРсц, (2) где Nl u Ni — числа проводников в 1-м пазу

1 магнитопровода соответственно первой и второй обмотки;

Nm — максимальное число проводников одной обмотки в пазах магнитопровода;—

1656639 д — допустимая величина неперпендияулярности квадратурных обмоток, При выполнении соотношений (4) и (5) неперпендикулярность осей квадратурных

5 обмоток не превышает величины д . При выполнении соотношений (4) и (5) следует стремиться приблизить их левые части к нулю, однако абсолютного равенства нулю достигнуть практически нельзя из-за дробных

10 значений синусов и косинусов конкретных углов.

Пусть магнитопровод, на котором размещена пара квадратурных обмоток, имеет число пазов Z=17; число пар полюсов ВТ

15 Р=4, максимальное число проводников одной обмотки в пазу Nm=100, допустимая неперпендикулярность д = 1 угл.с.

Расчет закона намотки для первой квадратурной обмотки при использовании

20 выражений (1) и (3) приведен в табл, 1, а для второй квадратурной обмотки при использовании выражений (2) и (3) — в табл. 2.

Левые части равенств (4) и (5) определяются как суммы значений чисел, приведен25 ных в столбцах 7 табл. и 2. Для приведенного расчета эти суммы равны

Nl Cos P а =0,047995;

I 1

NI Sin Р а1 = 0,047995;

1=1

Допустимая величина значений этих сумм по заданной величине д - 1 угл.с, должна быть равна — g 0 5 = 0 00204. (4) 40 а второй квадратурной обмотки — соотношению

Nl" Sin P Q — 2 g 2 (5)

I.= 1 где 2 — число пазов магнитопровода, несущего обмотки;

i — номер паза; 50

NI u NI — число проводников в 1-м

I ll пазу магнитопровода соответственно первой и второй квадратурных обмоток;

N — максимальное число проводников одной обмотки в одном пазу магнитопрово- 55

Аа:

P — число пар полюсов; а1 — угол между произвольно заданным началом отсчета углов на расточке магнитопровода и осью симметрии I-го паза, При расчете обмоток начало отсчета углов а1 на расточке магнитопровода можно задать произвольно, но при этом законы распределения квадратурных обмоток— разные, что приводит к неравенству электрических параметров квадратурных обмоток, Поэтому, начало отсчета углов задается так, чтобы ось первого паза находилась от заданного начала отсчета углов под углом

45 град, (a = геометрических градур сов). В этом случае параметры и законы намотки квадратурных обмоток одинаковы и значения al следует определять из выражения а1=4 +- (i-1). л 2л (3)

При расчете существующих ВТ рассчитанные значения Nl u Nj округляются до целых чисел и по полученным данным составляются схемы намотки.

Однако при округлении рассчитанных значений до целых чисел нарушается синусоидальное распределение чисел проводников обмоток по паэам магнитопровода, поэтому заданные положения осей обмоток оказываются смещенными от расчетного положения. Это приводит к неперпендикулярности квадратурных обмоток.

При скруглении рассчитанных значений чисел проводников в пазах магнитопровода значения чисел проводников первой квадратурной обмотки должны удовлетворять соотношению

tg2, 1 2N д

l =1

ai — угол между произвольно мданным началом отсчета углов на расточке магнитопровода и осью симметрии 1-го паза;

Следовательно, полученные значения сумм левых частей неравенств (4) и (5) не удовлетворяют заданной д = 1 угл.с. и соответствуют неперпендикулярности, равной 23 угл.с.

Для обеспечения равенств (4) и (5) следует корректировать числа проводников в пазах магнитопровода. Примеры одной из возможных корректировок: — для первой обмотки: вместо NJ = -57 принять N) = — 58; вместо N)s - 49 принять

N)s= 50; — для второй обмотки: вместой Й4 - 49 принять1ч1 = 50; вместо МЦ = -57 принять

11

МЦ- -58, После введения указанных корректировок

/ NI1Cos P а = 0.0063 (0,00204;

I =1

1656639

/ и "Я!и P oV = 0,00063 (0,00204.

При питании со стороны обмотки 7 на

1=1

000204 выходных обмотках 8 и 9 соответственно т.е. неперпендикулярность предложен- наводятся напряжения, пропорциональные ных квадратурных обмоток по сравнению с жен - sinP(a+90 ) и cosP(a +90 ). неперпендикулярностью прототипа умень-5 Т аким образом, уменьшением неперюена примерно в 70рази составляет 0 30 пендикУлЯРности осей квадРатУРных обмоугл.с. ток можно добиться повышения ч ле эксплуатационнои точности BT. Так как посоответствии с,выражением (3) обеспе - Ре ность от непеРпендикУлЯРности осей

10 ются одинаковые законы распределения квадратурных обмоток в полной мере прок адра рных обмоток и одинако ые в Я лЯетсЯ пРи юбо Режиме использованиЯ денные корректировки, но с обратным о ВТ, то ее Уменьшение пРиводит к сУщестпервого nasa следованием чисел проводни венному повышению точности ВТ, ков. В этом случае расчеты по табл, 2 можно

Формула изобретения не проводить, так как они фактически повто- ращающийся трансформатор, содер15 В ряют расчеты по табл. 1 если сменить на- жащий магнитопРовод с числом пазов, не правление отсчета номеров пазов от кратным4Р,несущийсинусоидальныеквадпервого паза. ратурные обмотки кольцевого типа, о т л иПравильность установленных соотно- ч а ю Щ и и с Я тем, что, с Целью повышениЯ шений(4 и(5) подтверждается разложени- 20 очности пУтем УменьшениЯ взаимной неем в ряд Фурье закона распределения пеРпендикУлЯРности квадРатУРных обморо одни ов о fl333f4 MBf нито ровода числ и глового положения осн внои магнитопровода одной квадратурной обгармоники относительно заданного углово- мотки удовлетворяют соотношению го положения начала отсчета углов при рас- д " р, Ц Соз P ail< tg —. чете обмоток. Это также подтверждается экспериментально при проверке многих ча- в второй квадратурной обмотки — соотстных образцов ВТ с обмотками кольцевого ношению типа.

Неперпендикулярность квадратурных 1 < N1 Sin P и tg —, 30 » . ZNт д обмоток определяется суммарным смеще2 2 нием осей первой и второй квадратурных где Z — число пазов магнитопровода, несуобмоток относительно расчетного(заданно- щего синусоидальHûå обмотки, го) начала отсчета углов. Поэтому для обес-, 1 — номер паза; п ч е ения заданнои неперпендикулярности d NI,Ni — число проводников в I-м пазу .35 1 11 предложены соотношения (4) и (5), обеспе- соответственно первой и второй квадратурчивающие смещение осей каждой квадра- ной обмоток, имеющие знаки выражед

„рной обмотки на величину не более ни" соответственно знакам з!пР а и созР

Устройство аботает сле

P дующим o6pa- Nm — максимальное число проводников в пазу магнитопровода одной обмотки;

При подаче напряжения переменного а !— а — угол между произвольно эадантока на обмотку 6 в зависимости от углового положения рото а а н

В наводится напр ия ротора а на выходной обмотке ным началом отсчета углов на расточке магнитопровода и осью симметрии i-го паза; наводится напряжение, пропорциональ- Д— — допустимая величина неперпендиное з и а, а на обмотке 9 — напряжение, к ля ности ква т у р к дратурных обмоток.

1656639

6 ли ца I

>!

) )! Х сов 4o)y

8in 44>

Паз, Is

Угловое половение оси пяэя эл, г ряд. (441 ) Число проводников в

1-м пвэу

Расчетное

100 sin 4к!

0,7071 07 40>7

I 45

2 129,706

Э 2) 4,412

0,707107

0,638853

-0,824994

0,486609

0,9!4793

-0,317793

-0,973438

0,138157

0,998933

0,0461832

-0,99041

-0,22895

50>204597

-49,191 681

47,024658

-42,334983

0,769334

-0,565136

76,9

-56,5

-0,873622 -87,4

0 403921 40,4

0,948)61 94,8

-0,22895 -22,9

4 299, 118

5 23.894

-87

36,591 72

-30,1 90!335

22,389074

l08,529

193,235

277,941

2,647

-23

-0,99041

-99,0

-99

-13,677543

4,994665

4,61 8Э2 — 13,86574

22,2081 5

-30,34))52

36,7$Ь811

-42,807478

46,906288

-49,237396

0,0461832 4,6

0,998933 99,9

0,138157 13,8

-0,973438 -97,3

-0,317793 -31,8

0,914793 91,5

0,486609 48,7

-0,824994 -82,5

-0,638853 -63,9

87 353

100

10.

ll 172,059

256,765

-97

34),470

66,176

-32

0,948)Ы

0,403921

9I

49

150,882

235,588

320,294

-0,873622

-0,565)Э6

0,769334

-83

-64

Таблица

Nisin 4s(i

Cos 4 >)ф

Паэ, Ф

Угловое поЧисло проводников в i-м пазу

81п 4>(1 по>кение оси паза, эл. град. (4>1! ) Расчет-

Округленное й„ ное

100 сов 4

1 45

0,707107

-0>638853

70,7

71

-64

0>707107

0,769334

-0,565136

-0,873622

50,204597

-49,237396

46,906288

-42,807478

) 29>706

2I 4,41 2

-63,9

-82, 5

-0 ° 824994

0>486609

-83

299,)18 °

48,7

23,824

108,529

0,914793

-0 317793

0,40392) 36,7568)l

91,5

-31,8

-97,3

-32

0,9481 6)

-0,2289$

"0,9904)

0,046183

0,998933

0,128157

-0,973438

7 193,235 -0,973438

-97

13,8

99,9

100

4,6

-99,0

-22,9

-99

-23

0 ° 317793 30 ° 1 90335

94,8

36,59172

40>4

0 ° 914793

0,486Ь09

-0,824994

-О,638853

-87,4

-56,5

-87

-42,334983

47,024658

-49,19)681

-57

76,9

8 277,941 0,)38157

9 2,647 0,998933

10 87,353 0,04Ы 832

Il 172Р59 -0,99041 0

12 256,765 -0,228950

13 341,47) 0,9481 6)

14 66,176 0,403921

15 150,882 -0,873622

16 235,588 -0,565136

17 320,294 0,769334

-30,3411 52

22,20815

-13,86574

4,61832

4,994665

-13,677543

22,389074

1656639 чЪМ

Составитель В, Комаров

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Моргентал

Корректор Т. Малец

Заказ 2056 Тираж 330 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101