Двухполюсный вращающийся трансформатор
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электричзских машин. Целью изобретения является повышение точности двухполюсных вращающихся трансформаторов (ВТ). ВТ содержит один магнитопровод с четным числом zi пазов магнитопровода, другой - с нечетным числом 22 пазов магнитопровода, несущих на себе по две синусоидально распределенные обмотки. Число 22 кратно произведению простых множителей ai и аа, имеющихся в разложении на простые множители соответственно чисел zi - 1 и Z2 + 1. Числа проводников в пазах магнитопровода с нечетным числом п пазов для каждой обмотки удовлетворяют определенным соотношениям . 2 табл.2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 К 24/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
6i! ЕСОИ фй НГЛ! :
Б Б ; ; (21) 4654927/07 (22) 24.02.89 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (72) Б.П,Леонов и А.И.Милюков (53) 621.313.334 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 758412, кл, Н 02 К 24/00, 1980.
Авторское свидетельство СССР
М 230931, кл. Н 01 F 40/10, 1966. (54) ДВУХПОЛЮСН61Й ВРАЩАЮЩИЙСР
ТРАНСФОРМАТОР (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электричэИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин.
Целью изобретения является повышение точности воспроизведения синуснокосинусных зависимостей вращающегося трансформатора (BT), На фиг. 1 показан принцип построения конструкции ВТ; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема.
ВТ состоит из соосно расположенных неподвижного корпуса статора 1 (фиг.1), несущего магнитопровода 2 и поворотного корпуса 3 ротора, несущего магнитопровод
4. На магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещены обмотки 5.
Магнитопроводы ротора и статора несут на себе по две синусоидально распределенные обмотки, сдвинутые по положению осей на магнитопроводе на 90 (квадратурные обмотки). Обмотки по типу могут быть любыми (кольцевыми или барабанными).
;„5U,, 1647788 А1 ских машин, Целью изобретения является повышение точности двухполюсных враща- ющихся трансформаторов (ВТ). ВТ содержит один магнитопровод с четным числом z> пазов магнитопровода, другой — с нечетным числом zz пазов магнитопровода, несущих на себе по две синусоидально распределенные обмотки, Число zz кратно произведению простых множителей а1 и az, имеющихся в разложении на простые множители соответственно чисел zf — 1 и zg+ 1.
Числа проводников в пазах магнитопровода с нечетным числом z2 пазов для каждой обмотки удовлетворяют определенным соотношениям. 2 табл, 2 ил.
На роторе размещены обмотки 6 и 7 (фиг.2), на статоре — обмотки 8 и 9. BT может возбуждаться как со стороны роторных обмоток, так и со стороны статорных обмоток.
В рассматриваемом примере будем считать
ый обмотки 6 и 7 — обмотками возбуждения, а обмотки 8 и 9 — соответственно выходными О синусной и косинусной обмотками, Д
В BT один из магнитопроводов (напри- с мер, ротора) имеет четное число z> пазов, а другой магнитопровод (например, статора) СО имеет нечетное число к2 пазов. При этом gy число должно быть кратно произведению простых чисел а1 и az, имеющихся в разложении на простые множители соответственно чисел z> — 1 и +1.
Возможные сочетания z> и г2, удовлетворяющие указанным требованиям среди чисел не превышающих 60-ти, приведены в табл. 1, Согласно существующей теории расчета синусоидально распределенных двухполюсных обмоток числа проводников в пазах магнитопровода каждой обмотки onðåäåëÿются в соответствии с выражением:
Ni = Nm cos cq, (1) где i — номер паза;
Ni — число проводников a i-м пазу;
Nm — максимальное число проводников в пазу;
ca — угловое расположение оси i-ro паза.
Для получения равенства параметров и одинакового закона распределения проводников по пазам квадратурных обмоток, значения Q следует определять выражением
- + 2 где z — число пазов магнитопровода, несущего обмотку.
Полученное при расчете по выражению (1) значения имеют положительный или отрицательный знак, что соответствует протеканию по ним тока одного или противоположного знака при подведении напряжения к рассчитанной обмотке.
Однако при округлении расчетных значений до целых чисел нарушается синусоидальное распределение проводников по пазам и появляется дополнительный спектр гармоник, которого не должно быть при чисто синусоидальном распределении. Иэ этого дополнительного спектра наиболее опасным (влияющим на точность ВТ) являются те гармоники обмоток данного магиитопровода, (например, статора), которые есть в спектре гармоник другого магнитопровода (например, ротора) при чисто синусоидальном распределении проводников по вазам.
Наиболее сильными, искажающими точность двухполюсного ВТ, являются гармоники порядка z1+1 и 22й1, В отличие от известного в предлагаемом устройстве при округлении расчетных чисел проводников каждой статорной обмотки до целых чисел должны быть выполнены соотношения
N1+ N1 + а4+ N1+2a1+... + М + z2 — а1- 0;
N2+ 1 12 + а1+ N2+2a1+ ° + N2 + — а1" 0:
1Ча1 +1Ч2а1 +Мэа1+ ° .. +Nz2 =0;
N1+ 1ч1 + а2 + N1 + 2а2 + + N1 + z2 — а2 = 0
N2+N2+a2+42+2a2+ +1Ч2+z2 — a2 =0
Na2 + N 2 а2 + 1Ч 3 а2 + ° + Nz2 = 0, (3) где Ni — число проводников обмотки в I-u пазу, имеющее знак выражения cos (к/4+
+ 2 m/z0 - 1) 1:
i — номер паза.
Предлагаемая конструкция ВТ обеспечивает подавление во взаимной индукции первичных и вторичных обмоток гармоник
z1 1 и z2 1
5 Поясним выполнение соотношений при округлении обмоток на конкретном примере выполнения Вт.
Возмем числа пазов магнитопроводов ротора и статора, удовлетворяющие иэло10 женным признакам z1=26, 22=15. Зададим
Nm и ротора и статора, равным десяти. Для обмоток статора а1=5 а2=3. Эти множители имеются в числах z1 — 1=25 и z1+1=27.
Используя выражения (1) и (2) рассчиты15 вают распределение проводников по пазам одной обмотки статора. Расчет представлен табл. 2 (графы 1-5).
Квадратурную обмотку рассчитывать не надо, так как закон ее распределения будет
20 тем же пои нумерации пазов в противоположном направлении (это следует из задания отсчета углов по выражению 2).
В графе 5 табл, 2 приведены рассчитанные и округленные до целых значений числа
25 проводников в пазах статора, При округлении соблюдено равенство проводников одного и противоположного знака (направления намотки), что необходимо для возможности осуществления барабанной
30 обмотки, так как проводники одной барабанной секции, лежащие в разных пазах, имеют равные, но противоположные по знаку числа проводников.
Проверим рассчитанный закон на соот35 ветствие равенства (3)
N1+ Й6+ N11 = 0; .
Й2+ Й7+ N12 =0;
Йэ+ Na+ N13 = 0;
Й4+ Й9+ Й14 0
40 Й5+ N10+N15 - 0;
N1 + N4 + Й7 + N10 + N13 = 0;
Й2+ N5+ Na+ N»+ N14 = 1;
N3 + Й6+ Й9 + N12 + Й15 = 1, Как видно, равенства (3) выполнены не
45 полностью v требуется переокругление чисел проводников в пазах.
После переокругления чисел проводников (в шестом пазу вместо N6 = -10 установлено N6 = -9 и в 11-ом пазу вместо Й11 = 3
50 установлено Й11=2 равенства (3) удовлетворены полностью, Окончательные значения чисел проводников в пазах магнитопровода приведены в графе 6 табл. 2.
Справедливость подавления гармоник
55 z1 1 и z2 1 подтверждается следующим.
Выбор значений z1 четным и z2 нечетным обеспечивает подавление во взаимной индукции первичных и вторичных обмоток гармоник 22 1, так как двухполюсные сину1647788
Таблица 1
26
21
51
Таблица 2
-! соидально распределенные обмотки, распределенные на магнитопроводе с четным числом пазов не имеют в разложении их наь агничивающих силах четных гармоник, а гармоники 22"=1 при нечетном z2 будут четными.
Подавление гармоник Z14-1 подтверждается выполнением известных из теории условий подавления K-й гармоники в намагничивающих силах обмотки для рассчитанного распределения проводников N1, при подстановке в выражения (4) z=z2, К=г1+1 и
1 номеров пазов магнитопровода статора:
1 f
N!cos К l=0;
2 7г
®
1=1
Ni з1п К l = О.
2_#_
Трансформатор работает следующим образом.
При подаче напряжения переменного тока на обмотку 6 в зависимости от углового положения ротора а на синусной выходной обмотке 8 наводится напряжение, пропорциональное sin а, а на косинусной обмотке
9 наводится напряжение, пропорциональное cos а.
При подаче напряжения на обмотку 7 на выходных обмотках 8 и 9 находятся напряжения, пропорциональные sin (а+.90 ) и
cos (а+ 90О) соответственно.
Данное техническое решение позволяет существенно повысить точность воспроизведения синусно-косинусных зависимостей по сравнению с известным за счет полного исключения искажающих связей первичных и вторичных обмоток по низшим (наиболее сильным) гармоникам Z1 1
5 и Z2 1, имеющимся в намагничиваюших силах отдельных обмоток.
Формула изобретения
Двухполюсный вращающийся трансформатор, содержащий магнитопроводы
10 ротора и статора, несущие синусоидально распределенные обмотки, один из которых, преимущественно ротора, имеет четное число z1 пазов, а другой, преимущественно статора, — нечетное число z2 пазов, о т л и ч а ю15 шийся тем, что, с целью повышения точности, z2 кратно произведению простых множителей а1 и а2, имеющихся в разложении на простые множители соответственно чисел z1 — 1 и Z1+1, а числа проводников в
20 пазах магнитопровода с нечетным числом пазов для каждой обмотки удовлетворяют соотношениям
N1+ N1+ а!+ !Ч1+2а1+ - + !! + z2 — а1 0; !
Ч2+ N2 + a1+ N2+2a1+ . + !Ч2 + 2 — a1- 0;
Na.1 + Ч2а1+!Чза1+ +Nz2 =0;
N1+ N 1 + а2 + Й! + 2а2 +... + 1 1 + z2 — а2 =. 0;
N2+N2+a2+N2+2a2+ . +N2+z2 — a2 0
Na2 + N 2 а2 + N 3 а2 + ° + Nzz — 0, где N — число проводников обмотки в i-м пазу, имеющее знак выражения cos f л/4+
+2л/ц- ц), 35 где! — номер паза.
1647788
Продолжение табл. 2
Составитель В. Комаров
Редактор М. Бланар Техред M.Моргентал Корректор А. Осауленко
Заказ 1410 Тираж 332 Подписное
ВНИИПИ 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
