Вращающийся трансформатор

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокочастотных информационных электрических машин. Цель изобретения - повышение точности. Вращающийся трансформатор (ВТ) состоит из ротора и статора с обмотками, имеющими число пар полюсов P. На одном из магнитопроводов ротора или статора размещена кольцевая обмотка с распределением чисел проводников по пазам с округлением расчетных значений до целых чисел по выражению N<SB POS="POST">I</SB> = N<SB POS="POST">M</SB>COSP2<SB POS="POST">I</SB>, где N<SB POS="POST">I</SB> - число проводников в I-м пазу

I - номер паза

N<SB POS="POST">M</SB> - максимальное число проводников обмотки в пазу

P - число пар полюсов

α - угловое положение I - того паза. В этой обмотке выполнены соотношения: ΣN<SB POS="POST">I</SB>SINK(2φ/Z<SB POS="POST">1</SB>)I = 0, ΣN<SB POS="POST">I</SB>COSK(2φ/Z<SB POS="POST">1</SB>)I = 0, где K = NZ<SB POS="POST">2</SB>±P, N = 1, 2, 3, ..., Z<SB POS="POST">1</SB> и Z<SB POS="POST">2</SB> - числа рабочих пазов магнитопровода, несущего кольцевую обмотку, и другого магнитопровода. 1 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 К 24/00

1 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ц =Nmcos ра;, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4690435/07 (22) 04,04.89 (46) 07,07.91. Бюл. N 25 (72) Б.П.Леонов и А.И.Милюков (53) 621.313.334:654.94(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 11114411552244, кл. Н 02 К 24/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР ч 382203, кл. Н.02 К 24/00, 1973. (54) ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин, Цель изобретения— повышение точности. Вращающийся трансформатор (ВТ) состоит из ротора и статора с обмотками, имеющими число пар полюсов р. На одном из магнитопроводов ротора или статора размещена кольцевая обмотка

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин.

Целью изобретения является повышение точности.

На чертеже приведена принципиальная схема взаимного расположения элементов предлагаемого вращающегося трансформатора (ВТ).

ВТ содержит магнитопровод статора 1 с числом пазов z1 и магнитопровод ротора 2 с числом пазов л2. На магнитопроводах расположены обмотки 3 и 4, имеющие р пар полюсов. На каждом магнитопроводе может располагаться по две одинаковые квадратурные обмотки или по одной обмотке. Одна из обмоток (например, обмотка 3 статора) выполнена кольцевой с распределением

ЯХ, 1661924 А1 с распределением чисел проводников по пазам с округлением расчетных значений до целых чисел по выражению

NI = Nm COS p al, ГдЕ N! — ЧИСЛО ПрОВОдНИков в i-м пазу; — номер паза; Nm — максимальное число проводников обмотки в пазу; р — число пар полюсов; а — угловое положение i-го паза. В этой обмотке выполнены г.1 соотношения g Nt sin К(2кl 1) i =О, 1=1

z1

, й! cos К (2zc/z1)1 =О, где К = nzz+ р, ! =1 и = 1,2,3...„ z1 и zz — числа рабочих пазов магнитопровода, несущего кольцевую обмотку, и другого магнитопровода. 1 ил., 2 табл.

I проводников по пазам в соответствии с выражением евай где Й! — число проводников в i-м пазу;

° вюй

l- номер паза; О

Nm — максимальное число проводников обмоток в пазу; р — число пар полюсов; а — угловое расположение оси i-го паза, 1

Рассчитанные. числа проводников М! округляются до целых значений для воз- и можностей выполнения реальной обмотки.

В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве при округлении расчетных чисел проводников до целых значений выполнены соотношения

1661924 N> s ln К (2 и/z q ) 1 = О, Х, ), Ni cos К (2 лlz> )! =0

1=1 (2) Обмотка 4, расположенная на другом магнитопроводе, может быть кольцевой или барабанной и иметь распределение как равномерное, так и синусоидальное. Поскольку эти обмотки (как равномерно, так и синусоидальное распределенные) содержат в разложении их намагничивающих сил пространственные гармоники, имеющие порядок nz2+ р(где n = 1,2,3...). Для повышения точности желательно наиболее сильные из них(низшие) не иметь в обмотках другого магнитопровода. Поэтому выбор значений К в выражениях(2) производится из числа гармоник, определенных выражением

K= nzz+ р.

Обычно это гармоники zz 1 р, если они не подавлены каким-либо другим техническим решением.

Выполнение выражений(2) обеспечивает отсутствие в намагничивающей силе этой кольцевой обмотки гармоники порядка К, что исключает.ее появление во взаимоиндукции обмоток ротора и статора и ведет к повышению точности воспроизведения синусной зависимости вращающимся трансформатором.

Правильность установленных соотношений (2) подтверждается тем, что при их выполнении независимо от закона распределения проводников по пазам магнитопровода уничтожается в разложении в ряд Фурье закона распределения проводников по пазам магнитопровода гармоника порядка К;

Поясним на примере образования кольцевой обмотки BT.

Пусть магнитопровод, несущий кольцевую обмотку, имеет число пазов z> - 21, а другой магнитопровод имеет число пазов

zz = 32. Число пар полюсов примем p = 5, максимальное число проводников в пазу примем Nm = 100.

Начало отсчета углов а» при расчете распределения обмоток ориентируем так, чтобы один из пазов, принятый за первый, был под углом 45 эл. град. от начала отсчета jjMO8

45 360 (Р (3)

Расчет распределения проводников обмотки по пазам магнитопровода при заданных параметрах приведен в табл.1 (графы

1-5), В графе 5 приведены значения чисел проводников в пазах, полученные так же, как и в известных вращающихся трансформаторах, путем округления расчетных чисел

5 проводников (графа 4) до ближайших целых чисел с выполнением условия по равенству чисел проводников с положительным и отрицательным знаками. В результате вынужденного округления расчетных значений

10 чисел проводников в пазах до целых чисел нарушается синусоидал ьное расп ределение и появится добавочный спектр гармоник. Однако из этого спектра наибольшее влияния на снижение точности будут иметь .

15 низшие (наиболее сильные) гармоники, номера которых совпадают со спектром nzz + р (где n = 1,2,3...), имеющимся в обмотках другого магнитопровода.

Из этого спектра наиболее сильной бу20 дет гармоника zz — р, т,е. в нашем случае гармоника К =zz — p =32 — 5 =27.

Для определения наличия гармоники

К = 27 вычислим левые части равенства (2) для рассчитанного (графа 5 табл.1) распре25 деления проводников по пазам магнитопровода. Результаты вычисления левых частей равенств (2) приведены в табл.2. При сложении значений чисел в столбцах 6 и 7 табл.2 получатся значения левых частей равенств

30 (2):

z1

g Ni sin К (2 к/z> ) I =

1=1

35, Ni sin 27(}i =0,974928;

2л

1=1

21

z1

"), Ni cos К (2 u/zq )! =

40 1= г1

2л, Ц соз 27 ()! = 1,222522.

i =1

21

Следовательно, выражения (2) не выполнены и гармоника порядка К = 27 будет вводить в работу BT добавочную погрешность.

Для устранения этой гармоники следует

50 ввести корректировку (переокругление) закона распределения проводников в пазах магнитопровода.

Введенная корректировка вместо значений N7 = 94 и Иго = -60 соответственно

55 значений Ич = 95 и Nzo = 59 приводит к удовлетворению равенства (2). .Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения переменного тока на одну из обмоток, например обмотку

61924 6 где Nl — число проводников обмотки в 1-м . пазу;

i — номер паза;

Nm — максимальное число проводников

5 обмотки в пазу; р — число пар полюсов; а1 — угловое положение оси i-ro паза, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, числа проводников в

10 пазах магнитопровода кольцевой обмотки удовлетворяют соотношениям

4, в зависимости от углового положения а ротора на другой обмотке, например обмот- ке 3, которая является выходной обмоткой, будет наводиться напряжение, пропорциональное sin р а . При наличии выходной (квадратурной) обмотки на ней будет наводиться напряжение, пропорциональное

cos ра.

ВТ дает возможность повысить точность воспроизведения синусной зависимости выходного напряжения от угла поворота ротора за счет устранения взаимоиндукции между первичной и вторичной обмотками по одной из высших пространственных гармоник из спектра пег+ р (где и = 1,2,3...).

Формула изобретения

Вращающийся трансформатор, содержащий магнитопроводы ротора и статора с обмотками, один из которых выполнен с кольцевой обмоткой, имеющей распределение чисел проводников по пазам с округлением расчетных значений до целых чисел по выражению .

Nl = Nm COS pal, 15 где К = nzz «+ р;

n = 1,2,3...;

z1,zz — числа пазов магнитопровода, несущего кольцевую обмотку, и другого магнитопровода соответственно.

Таблица 1

Номер Угловое паза положение

cos 7Й;

Число проводников в пазу i

N- = 100 cos 5 d1 оси паза

fr ко„, град

L расчетное округленное переокругленное

2

4

6

8

11

12

13

14

16

17

18

19

130,71

216,43

302,14

27,86

113,57

199,29

10,71

96,43

182, 14

267, 86

353,57

79,29

250,71

336,43

62,14

147,86

233,57

319,29

0,7071

-О, 6523

-О,8046

0,5320

0,8841

-0,3999

-О, 9439

0,2588

О, 9826

-0,1120

-О, 9993

-О, 0374

О, 9937

0,1859

О, 9659

-0,3303

0,9166

0,4673

-О, 8467

-0,,5938

0,7570

70,7

-65,2

-80,5

53,2

88,4

-40, О

-94,4

25,9

98,3

-1.1, 2

-99,9

-3,7

99,4

18,6

-96,6

-33, О

91,7

46,7

-84

-59,4

75,8

z1

-; Nl sin К (2 л/z1 ) } = О., I=1

Д Nl cos К (2 л/z1 ) = О, Х

71

-65

-81

53

88

-40

-94

26

98

-11

-100

-4

99

19

-97

-33

92

47

-84

-60

71

-65

-81

53

88

-40

-95

26

98

-11

-100

-4

99

19

-97

-33

92

47

-84

-59

1661924

Таблица 2

) 1 I I

Nj 27xd i sin27di cos 27di W; sin 27di И cos 27di

Составитель В, Комаров

Редактор Н. Лазаренко. Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 2133 Тираж 326 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

1 71

2 -65

3 -81

4 53

5 88 6 -40 ! -94

)3 26

9 98

10 -11

11 -100

12 -4

13 99

14 19

15 -97

16 -33 17 92

1S 47

19 - 84

20 -60

21 76

102, 857

205, 714

308,571

51,429

154,286

257, 143

О

102,857

205, 71 4

308,571

51, 429

154,286.

257,148

О

102, 857

205, 714

308,571

51, 429

154,286

257,148

0,974928

-0,433883

-О, 781832

О, 7.81831

0,433885

-О, 974928

О

О, 974928

-О, 433883

-0,781832

0,7818312

О, 433885

-О, 974928

О

О> 974928

-О, 433883

-О, 781 832

0 781831

0,433855

-0,974928

-0,222521

-0,900969

0,623489

0,623491

-0,900969

-0,222522

-0,222521

-0,900969

0,623489

0,623491

-0,900969

-0,222522

-0,222521

-0,900969

0 623489

0,623491

-0,900969

-0,222522

69,219888

28,202395

63, 328392

41,437043

38,18188

38,99712

О

25,348128

- 42,520534

8,600152

-78,1831

-1,73554

-96, 51 7 872

О

-94,588016

14,318139

-71, 928544

36,746057

-36,446634

58, 49568

-15,798991

58,562985

-50,502609

33,045023

-79,285184

8, 90088

-94

-5,785546

-88,294962

-6,858379

-62,3491

3,603872

-22,029678

19

21 584537

29, 731 977

57,360988

29,304077

75,681312

13,35132