Двухканальный вращающийся трансформатор

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Н 02 К 24/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° аааЪ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4824508/07 (22) 07.05.90 (46) 23.03.92. Бюл. М 11 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (72) Б. П. Леонов и А, И, Милюков (53) 621.313(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1312695, кл. Н 02 К 24/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N. 1467685, кл. Н 02 К 24/00, 1989.

Авторское свидетельство СССР

М 1432674, кл. H 02 К 24/00, 1988. (54) ДВУХКАНАЛ6НЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ

TPAH СФОРМАТОР (57) Изобретение м.б, использовано в высокоточных информационных электрических. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин.

Цель изобретения — повышение точности двухканального вращающегося трансформатора (ДВТ).

На фиг. показан принцип построения предлагаемого ДВТ; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема предлагаемого

ДВТ.

Предлагаемый ДВТ состоит иэ соосно расположенных неподвижного корпуса статора 1 (фиг. 1), несущего магнитопровод 2, и поворотного корпуса ротора 3. несущего магнитопровод 4. В.пазах зубчатых магни. топроводов ротора и статора размещаются обмотки 5 грубого и точного каналов.,, Я2„„1721737 А1 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 магнитопровода выполнено кратным тридцати, а распределение витков выходной обмотки точного канала на зубцах а магнитопровода удовлетворяет определен-. ному соотношению, 2 ил.. 1 табл.

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

1721737 эл.град,) обмотки грубого и точного каналов.

В первом случае число зубцов магнитопровода ротора должно быть равным 2> - 2р, а во втором 2> - 4р.

В рассматриваемом примере будем считать, что ДВТ имеет по одной обмотке возбуждения грубого и точного канала. Магнитопровод ротора, следовательно, имеет число зубцов Zi - 2р. На магнитопроводе ротора размещена одна синусоидально распределенная обмотка 6 возбуждения (фиг, 2) грубогО канала и одна сосредоточенная многополюсная обмотка 7 типа зубец - полюс точного канала.

Магнитопровод 2 статорэ 1 имеет число зубцов, кратное 30, На этом магнитопроводе размещаются две пары синусоидэльно распределенных выходных обмоток: грубого канала синус-. ная 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

Wi Ял sin fл/4+р — (i — 1), 2л

Z для косинусной обмотки

Wi = Wm eos f.я/4 + р —. (l — 1Д, 2ж

2 где Wi — число витков обмотки, охватываю-. щих i-й зубец магнитопровода;

i — номер зубца магнитопровода, несущего обмотку;

Z — число зубцов магнитопровода статора.

Рри расчете числа витков Wi их значения,округляются до целых чисел, при этом должны быть BbtllORHGHbl следующие соотношения для всех значений i ot единицы до

Z/2

Щ - Wl+ Z/2 (1) для всех значений ) от единицы до Z/6 / о

g Wi+ 0-1)-0. (2)

6 для всех значений i от единицы до Z/10 г/в „Щ + — (j — 1) = 0 (3)

10 где / — переменная суммирования.

Такое выполнение распределения выходных обмоток точного канала в сочетании с выбором числа зубцов мзгнитопровода, 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

1(3р и 5р) гармоник обмотки возбуждения

5 точного канала.

Из теории известно, что взаимодействие между первичными и вторичными обмотками происходит только по совпадающим гармоникам намагничивающих сил (НС) 10 взаимодействующих обмоток. Рри синусоидальном распределении обмоток спектр гармоник, содержащихся в их НС, определен выражением и 2+р где и 1,2,3...

2 — число зубцов магнитопровода;

p — число пар полюсов обмотки.

В рассматриваемом случае значения р, 2, Z> четные числа. поэтому обмотка возбужполюсов. будет содержать только нечетные гармоники. Обмотка возбуждения точного канала с Р парами полюсов. выполненная типа зубец-полюс, будет содержать только

25 четные гармоники порядка (Z + 1)р, ниэшими из которых являются гармоники 3р и 5р.

Выходные обмотки точйого отсчета с парами полюсов будут содержать только четные гармоники.

Иэ 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 иэ нера40 венства чисел Z1 и Z. Следовательно обеспечена высокая точность ДВТ.

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

50 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 И/ до целых чисел, Что исключает возможную связь по этим гармоникам с обмоткой возбуждения

20 дения грубого канала, имеющая одну пару

1721737 точного канала, в которой гармоники Зр и 5р При подаче напряжения возбуждения наиболее сильные. на обмотки 6 и 7 в зависимости от угла

Поясним постро-:ние синусной выход- поворота ротора на выходных обмотках 8 и ной обмотки точного канала на примере 9 грубого канала наводятся напряжения соДВТ с числом пар полюсов точного канала 5 ответственно пропорциональные sfn a u р - 8. Число зубцов магнитопровода, несу- cosa а на выходных 10 и 11 обмотках точнощего выходные обмотки, должно быть крат- го канала наводятся на р в дятся напряжения соответстно 30, например 2 30. Зададим венно пропорциональные sir)pa u cos ра. максимальное число витков; охватывающих В отличие от из чие от известного предлагаемый зубец магнитопровода статора выходной 10 ДВТ обладает за дает за счет выбора магнитоо мотки m О. Используя приведенное провода с числом зубцов, кратным 30, и выражение для расчета распределения си- выполнения равенств (1) — (3) значительно нусной обмотки точного канала получим повышенной точнос

X и точностью, так как полностью

+ 1)1 <0 f„(4 о исключается влияние обмотки. возбуждения

+96 (! — 1)), -6015 грубого канала на точный и полностью унич06 (JJ,, тожается действие двух низших (наиболее

Рассчитаем распределение витков на сильных) пространственных гармоник 3р и м тки воэ уждения точного канала. магнитопроводе. Расчет приведен в табли- 5р от обмотки во б

Формула изобретения нальный вращающийся трансПроверим полученный в графе 4 табли- 20 Двухканальный вра цы закон распределения витков на зубцах форматор, содержащий обмотки точного камагнитопровода (пос 1е формального округ- нала с четным с четным числом пар полюсов, один д с числом зу цов, кратным ления расчетных значений до целых чисел) магнитопровод с чи б на соответствие выражениям (1) -(3), числу пар полюсов обмоток точного канала, ыражения (1) удовлетворены положи- 25 несущий сосредоточенную обмотк возб жтельно. Выражения (2)

2/10 Э дения точного канала и синусоидально распределенную o6oV возбуждения рубс го

+ 6 и 1/ д, 1 0: канала, второй мзгнитопровод, несущий cui=1 W1+W +W =0;

1=2 УЧ2+Ч/7+ W12 = О.

30 нусоидально распределенные выходные обмотки точного и грубого каналов, о т л и ч ai=3 Ws+We+W1s=О ю шийся тем, что, с целью повышения

f 4 ЧЧ4 + В/9+ П14 = О точности, число зубцов второго магнитопро1 = 5 Ws + И1о ч 1/Ч15 = 1. вода выполнено кратным 30, а распределеВыражения (3) ние витков выходной обмотки точного

2/6

35 канала на зубцах магнитопровода удовлст8

i =1 i -1

WJ+ — (j — 1) =, „WI+ 3() — 1) для всех i от 1 до Z/2 Wf = Wi+ zn;

1= 1 W1+ W4+ Н7+ WJO+ Wu = -1:

Zl 1O

i - 2 йэ + Ws + We + W11+ W14 = -1; для всех i от 1 до 2/6, . W1 + z/c if - 1)1= 3 We+ We+ Vg+ W1g+ W16=1

l =1

Так как выражения (2) и (3) удовлетворены не полностью. следует для их выполне- идл СЕ i 1 2/10 W у/О 1= ния произвести пегеокругление Wi, не идл се 1 Р/ 7/ о/1-11= нарушая выражение (1). =0

45 где! — номер зубцов второго магнитопровоВсе равенства (1) — (3) л.огут быть, на- да; пример, удовлетворены переокруглением Wf — число витков выходной обмотки, значений W Ю 1л/ 1.а .л ч ни э, е, 1с, -/18, л 23, w26, Значе- охватывающей 1-й зубец магнитопровода; ния всех Щ после переокруп ения приведе- 2- число зубцов второго магнитопровоны в графе 5 таблицы.

ДВТ работает следующ м образом. — переменная суммирования.

1721737

2

4

6

9

11

12

13

16

17

1Â

19

21

22

23

24

26

27

28

29

sin (45о + 96о(-1)) 0,707

0,629

-0.839

-0,454 . 0,934

0,259

-0,988

0,052

0,999

-0,156

-0.966

0.358

0,891

-0,545

-0,777

0,707

0,629

-0.839

-0,454

0,934 .

О;259

-0,988

-0,052

0,999

-0,156

-0,966

0.358

0,891

-0,545

-0,77Т

Расчетное

7,07

6,29

-8.39 .4,54

9,34

2,59

-9,88

-0,52

9,99 . -1,56

-9,66

3,58

8,91

«5,45

-7.77

7,07

6,29

-8,39

-4,54

9,34

2,59

-9,88

-0,52

9.99

-1,56 .-9,66

3,58

8,91

-5,45

-7,7Т

Округленное до целых чисел

6

-8

-5

3

-1О

-1

-2

-10

9

-5

-8

6

-8

-5

3

-10.

-1

-2

-10

4 9

-8

Переокругленное с учетом выажений 1 - 3

6

-9

-5

3

-10

О

-1

-10

9

-5

-В

6

-9

-5

3

-10

О

-1

-10 .а

5

1721737

Sine.

Составитель В..Никаноров

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э,Лончакова

Редактор H.ßöîëà

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

Заказ 960 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж 35; Раушская наб„4/5