Вращающийся трансформатор
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных вращающихся трансформаторов (ВТ). Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. ВТ содержит магнитопроводы ротора и статора, несущие по две квадратурные обмотки. Каждая обмотка выполнена в виде четырех самостоятельных частей, последовательное согласное включение которых образует обмотку с числом пар полюсов P<SB POS="POST">1</SB>. Согласное включение первой и третье и встречное включение второй и четвертой частей каждой обмотки образует обмотку с числом пар полюсов P<SB POS="POST">2</SB>, а согласное включение первой и второй и встречное включение третьей и четвертой частей каждой обмотки образует обмотку с числом пар полюсов P<SB POS="POST">3</SB>. Приведено распределение проводников частей обмоток по пазам магнитопровода. 2 табл., 4 ил.
СОЮЗ СОГ<Г TCK,iX
СОЦИАЛИСТИ <ГСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАР СТЕЗЕ Н< <ЫЙ KOM< ПО ИЗОЬРЕТЕ1<ИЯМ И ОГКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР )!,",Ж<« .Ейб,, QT-. А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4697115/07 (22) 29.05.89 (46) 07,08.91, Бюп. № 29 (72) Б.П.Леонов и А.И.< У1ипюков (53) 621.313,334:654.94(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 417838, кл. Н 02 К 24/00, 1974. Авторское свидетельство СССР № 418939, кл. Н 02 К 24/00, 1974.,(54) ВРАЩАКЭЩИ11СЯ ТРАГ1СООРМ," ОР (57) Изобретение относится к элсктротехнике и может быть использовано при создании высокоточных вращающихся трансформаторов (BT). Целью изобретения является расширение функциональных воэмажноИзобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам автоматических систем и вычислитель«ой техники, и может быть использовано при создании высокоточных вращающихся трансформаторов (ВТ). Целью изобретения является расширение функциональных возможностей трансформатора. На фиг.1 показан принцип построения конструкции ВТ; на фиг.2 — электрическая схема ВТ; на фиг.3 — схема соединения выводов частей обмоток на выходных колодках ротора и статора; на фиг,4 — схема размещения частей кольцевых обмоток в пазах магнитопровода. BT состоит иэ соосно расположенных неподвижного корпуса 1 статора (фиг.1), несущего магнитопровод 2, и поворотного кампуса 3 ротора, несущего л1агнитопровод. Ы 1669057 А1 стей. ВТ содержи магнитопроводы ро<.оре и статора, несущие по две квадратурные обмотки, Каждая обмотка выполнена в в, д; четырех самостоятельных частей, последовательное согласное включение которых образует обмотку с числом пар полюсое Рт. Согласное включение первой и третьей « встречное включение второй и четвертой частей каждой обмотки образует обмотку с числом пар полюсов Pz, а согласное вкл o <".ние первой и второй и встречное включение третьей и четвер ой частей каждой обл<о-: и образует обмотку с числом пар полюсов Рз. Приведено распределение проводников <остей обмоток по паэам магнитопровода. 4 ип . 2 табл. 4, На магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещены обмотки 5, На каждом магнитопроводе (ротора < . статора) размещено по две квадратурные (сдвинутые по положению на магнитопросоде на 90 электрических градусов) обмотки, которые могут иметь (в зависимости от схемы соединения их выводов) <испа пар полюсов Р1, Р2 и Р3. Обмотки возбуждения могут размещаться как на роторе, так и на статоре, В onëñûâàåMîì примере выполнения BT будем считать, что обмотки возбуждения размещены на роторе, а выходные — на статоре. Каждая квадратурная обмотка ротора и статора выполнена в виде четырех частей. Первая-четвертая части 6-9 первых роторных обмоток (фиг,2) имеют соответственно выводы В<В, ВЗВ4, В5В6 и BTВв. Части 10 <3 вторых роторных обмоток имеют соответст1669057 венно выводы ВяВ)0, B11B)2, В1зВ14 и B)eB1e. Части 14-17 первых статорных и части 18-21 вторых статорных обмоток имеют соответственно выводы C)C2, C3C4, СеСе, С7Св и С9С1о, С11С12, C13Ci4, CieC)e. 5 Число проводников в пазах магнитопроводов для каждой части обмотки определяется соответственно выражениями; для первых квадратурных обмоток ротора 10 (eon P ol, z о и Р, ol " . e; n Р., ol ) (e1zzР,ol -eiпPzol tо zlР N,"), (во Р с4;ао,о Рсс ".-ein Pool ., ) " 5IoPyOC,) 20 для вторых квадратурных обмоток ротора N; = (сооРм(+co5Pzol";+one оо; )г No,= (сооР,сС; оеРс cneРос )р ,, 2 N = (со р,о(,+соэР2о(;-сов Р/ ) 2 4 30 ((= — (сов Р М,-cne Pool",-соо РФ ") z для первых квадратурных обмоток ста- 35 тора Ч - (ыс Ри ioin Pzol ° e оРг М„), М = (einP,NI-oinPzoi Iz ein P ), (3) N = (einP,oI;>einPzoI,-ьо Г М",), 45 N = — (л Р,()() - п Р, о ; -sly P, М, ) ) ) для вторых квадратурных обмоток статорэ 50 Hm р I II Й „= (сооРо соьР о ) ° ñîo zot) )z о М (coePIo(. -cosP oC +соьР (у ), m2 I И (И 1 М (СО Р М)+СОБР1М)-СОЬ Р, )2 ф Рс 2 ! И п 1 и ° = — (со Рф -соьР2о j соь Р о ; ) ) где Nm и Nm2 — максимальное заданное число проводников одной обмотки с Р=Р), с P-Р2 и с Р=Рз в пазу магнитопровода соответственно ротора и статора; I u J — номера пазов соответственно магнитопроводов ротора и статора; о со 4Р, 7, 2 ((,, Ь . = — + — ((- I) 4p z е о 2о 4Р с., - — + — (-); 3 4p, z, 2с— — ° — -(-I) р2 2 Z> и Z2 — числа пазов магнитопровода соответственно ротора и статора. Значения чисел проводников частей обмоток в пазах магнитопровода, получаемых в выражениях (1)-(4) имеют знаки "+" или "-", это говорит о том, что при протекании тока по частям обмотки его направление в проводниках, имеющих знак "-", должно быть противоположно направлению тока в проводниках, имеющих знак "+". Знак проводников осуществляется схемой нанесения части обмотки. Например, при обмотках кольцевого типа знак и число проводников соответствуют знаку (направлению) намотки и числу витков кольцевой секции обмотки, лежащей в данном пазу. Пример схем нанесения частей обмотки для частного случая показан на фиг.4. При последовательном согласном включении частей в полученной общей обмотке знаки проводников в частях сохраняются для всей общей обмотки, т,е. проводники разных частей в пазах складываются алгебраически, При последовательном встречном включении частей в проводниках встречно подключенной части знаки меняются на обратные, т.е. происходит алгебраическое вычитание чисел проводников в пазах. Последовательное согласное включение всех четырех частей каждой обмотки ротора и статора, показанное на фиг.3а, образует все обмотки с Р1 парами полюсов. Последовательное согласное включение первой и третьей и встречное включение второй и четвертой частей каждой обмотки, показанное на фиг.3б, образует все обмотки с Р2 парами полюсов. Последовательное согласное включение первой и второй и встречное третьей и четвертой частей каж1669057 15 25 45 дой обмотки, показанное на фиг,Зв, образует все обмотки с числом пар полюсов Рз, Покажем, что описанное распределение и включение частей обмоток обеспечивает синусоидаль нов действующее 5 распределение проводников по пазам с требуемой периодичностью. Получение числа пар полюсов Р1. Распределение роторных обмоток Н -М +й tN. tN ф 11 1, 11 11 = М„, о n — " Р, (>-1)), Распределение статорных обмоток =йп) соЬ вЂ” " Р—" (1-(1 г 4. г Получение числа пар полюсов Рг, Распределение роторных обмоток 1 2 + и =H -й +й -й 11 11 11 11 1 =М„,sin —" Р, "(-)), 4 с 1 2 3 4 N =N N+М -N )г l2. 12 = М соо (n+ Р, < (i- i). Распределение статорных обмоток 40 (2 Ь N -N -й tN -N Ь 31 Л Д 51п + 12 (1-1) ) Pal 2 (2 + И 2 Nj2-Nj<+Nj2»Nj2 = =М„, ооо(—" i P1 ((-l)), Получение числа пар полюсов v . Распределение роторных обмоток Я ф К=И tN -N N )l 11 11 31 11 27 = Мщ, sin — Р1 (i-!l) ) 55 з К -М +М -М -К 2 =N со5 — iР, — (i-<)). Распределение ст-тор))ых о(1мо) (. =N РМ вЂ” N l2 )Р. )2 ) 32 / г I И =М)„2СО5 + q (j (I Поясним образование и размз(.((ен)1е (: сте1 обмоток в пазах магнитопровол-". на примере первых квадратурных обмо-, к ротора вращающегося трансформатора, имеющего Р1=1, Рг=-4, Рз=8. Число пазов магнитопровода, нс:суп) :.Рr4 обмотки принято Z)=17. Максималь (uc . 1данное число проводников обмоток с Р)=1, с Ря-4 и с Рэ = 8 задано равным И„п =- 100 Числа проводников в пазах для (:.сгг и первых квадратурных обмоток р:T: рв Nii, N(), Nii u Nil рассчитыв ют я ()о г э выражениям (1), Расчет представлен в в .. двух таблиц; в табл,1 начало и в ). () . конец расчета. Размещение первой- (етвертой част первых квадратурных обмоток р«тор„в,, зах магнитопровода по результату )раг.,,, . показано на фиг.4 соответственно а. Г, 1, г, где нумерация пазов принята от 22 до,!8 . лобовых частей кольцевых секций наппса) ь с учетом знака числа проводников ci. vö.«1 данной части в дан)(ом пазу магнито(,рого да. Для получения обмотки с P)=-1 следует соединить Вг с Вэ, В4 с Б;, Вв с В7, о показано на фиг.За, а выводными клемм;.1и этой обмотки будут В)Вв. Для полу он 1: обмогки с P2=4 следуе1 соединить Bz с Б i, Вз с Вв, Вв с Вв, что показ;.но на ф.1г.8С, выводными клеммами этой обмотки б)) -,;т B) B 7, Для получения обмотки с Рэ=8 след,:, соединить В2 с Вв, В4 с Вт, Вв с Вв, . показано на фиг.Зв, а выходными клемм,",rì этой обмотки будут В1Бэ. ВТ работает следующим образом. Прн включении частей обмоток по фиг.3а и подаче напряжения возбуждения переме (ного тока на выводы В1Вв на выходных обмотках, имеющих выводы С)Св и СвС)в, в зависимо сти от углового положения а ротора наво дятся напряжения, пропорциональнь е соответственно sin Pi а и ros Р) а. При подаче напряжения возбуждения на выво,1(ВвВ)о на выходных обмотках, имеющих выводы С1Св и СЦС1в, в зависимости От угл",е,го положения а ротора на„одя1 з 1669057 /) д.я первых квадратурнь! / обмоток стаТГ)ра 111131" ) ) 7 2(Г> 11 ( с Q . 2 1 Р .,-, ф " 1 /Г;!,) 1>>/> / Ц:= -- — 1 с..з Р,> )-, О -, Г„Г> со з Р ()2 ) 7 ) ) - " ) 7 /(/> с ., с. „-: о Ь Г, В ) 7 г )) Г)е ) и М 7 — )ах "ималь(«е з панн (е ,1/ (исле !poDÎÄ÷riêo одной Обмсл ки 3 пазу отс,. TRF. I .)О I")àãíèòoïðñçoäoâ ротора и с>атора; ;10 4ера пазов сООгветс ве(п(0 роТО ра и .,(а ора, .> /; /7/ )/а // > Ь -- — — — i - 1) / 1 /Р z :>О )-=, г>",)u . 51)c) г Гх ; ) 7 )! / 1 1 с I (>,, ) // 1/ л . 1 с 1/I 1I М /) l/ /7 r= — -1); 2 с> с. — (1} С с напряжения, пропорциональные соогве1с) )т / венг(0 sin (P) (х +.р) и cos (Р) (Г + — 2) При включении частей обмотки Г)/з фиг.Зб и подаче напряжения воабужде()ИЯ на выводы В)В7 или BgB)в нс выходнь х об мотках, имеющих выводы С)С7 и С,С), в Здг)ИС)МОСТ() 01 УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ PO; nPa II>i!0741ся напряжения пропорциональные сv >Tãå стзенно s)0 Р) I/. u cos Р а или в)п, / Y (Г,(.. г — )ис,оs (Г,(r+" — ). 2 2 Г(р(1 вкл(оч нии частей обмоток Ilo cbI >.",В - ПОдаЧЕ НаПряжвния ВОЗбуж(leÍÈ>) на выводы Б)В.) или ВвВ)1 íà выходнь(х обмо> "ах, " (ощ1х в((ЯОДы С)1 3 и С9С)), в "1 11! C 11 М / / С Г! 1 0 Т У Г /10 В 0 Г О П 0 Л 0 Ж Е 11 И Я C P O Г Ор ., наводятся напряжения, пропорциональнь(е соответственно slo Рз (и cos Рва или !и (Рз (т . —,; ) со"(г з (т -)- - i i -ll ое вы:Оr; I(èå вра.ца:ощ..: oñÿ грансфо((,0Topa обеспечивае(воз(ло>«кн О(i ü ОГГ) !10 Г). /1 Г/зова(/I/!ÿ и ри трех 1 р>0113" ь",:.110 в(.(б>(;анны -.. I:oclå1иях исел (>.р (юсo.> при с: хранении параме рг>(1 .>згзе, l! >Го )/cT(.)I1ñiR i «1)" обеспсчивает много"»/:вое ис,c; b r>(. )å трансформа)ор ... iT> О )7 М 1/ Л И 3 С/, Р Е Г Е .1 11 Я Брав) 00)и:с>;,ансформатор, сс,. е..:(ьий магн(1(опровс/дь(ротора и с(а1т,;а,, ц)е с:1>>усоидenьно респределе(1" ь,» : лд))ат,рн,е обмо-,,:.11 с Г ларами с ю/ ос л 11 ч а 10 щ и ь" с II 1ель чl0, 1,,,1,>/ .l,аир»ния ф)/- „.:)ог.альных во >;с>киот; и, каждая о!,1/»к-.. ротора и сгатор", .ы ,(ОЛНЕНа В P.ИДС Е,-Ь(ОЕХ РЗ, ОЛС",",Н вЂ”:1«ГХ В 1Х (..ЕХ !P Г1аЗОХ ЧаС)вй. ВЫВОДЫ .ОГОСч/(Х ЛОдКЛЮЧЕНЬ < ЛЕММНЫМ КОЛОДКам ра, зра и статора, числа проводников час и и ))ио ок в лаза,: маг.)игопровода ollp/ еля 11 ..Я 0 . Tc ".TCT !"..."О Я (:а/КЕНИЯМИ /ля и р(ых ° г;> "р., !/Ныp обм" гolr рого1i — — - 1 I() „ . (с/1(11 Х ">П 1 11 -511) Р ф; +511»3>; / 1, 1 (1! 1, //(1 — — ((п ) ((с)/ Р (х -5! и Р О/. 1 для I.TGDI I! l сэдрат, pl Llx об(Г Гок ротои;. 1 ! с/> г ((, — — " !сов РC/, ссс/Р,с«". /ссь Р с! ") А 11 1 /1 -- - - /cia Ãñ", -ms I,c(",-cc/s Pzc/,") I >с(>:, / 1 fI !/(i 1; = вЂ, — (. 1 и 1 )У ; в г) Р) М ; 1 п Р-, 0 „, ) )1 (! / "1 1 .((Π— —,-- (IT! re!/- -=>п Р,О, 91п ;(), ) / и «,/ (/,/ I ci (Sir) Г 17/.. — "/1 1 ), -. (Х 5111 1-. 1 .. ) ). ) 1 1 - - ) )) д:iя Зiopb ". Kвадратурн: )х Обмотoк сто l0j Я Ц ) 7 Z;:." Z2 — (исло пазов магнигопровода .ос вег;(ве((но ротора и статора, 166905 I причем последовательное согласное включение четырех частей каждой обмотки перемычками на клеммных колодках ротора и статора образует обмотку с числом пар полюсов Р1, соглаcíîå включение первой, 5 третьей и встречное включение второй и четвертой частей каждой обмотки перемычками на клеммных колодках ротора и ста ора образует обмотку с числом пар полюсов Р2 и согласное включение первой и второй и встречное включение третьей и четвертой частей каждой обмотки перемычками на клеммных колодках ротора и статора образует обмотку с числом пар пол1осов Рз. Таблица и tt 1I и 2 3,! tJ !1, 11 Ф (1 1! 3 11 Р (; З 1! Bitt ",,4 + + mitt !1/7, I з сin 1 + 5 1tI + ваап 18 IR 51 IR 5Ь 8 28 3Z ь — 1 ь 17 --4 3 -ьз -6 /, — 73 11 ..ь/ — 18 29 — "2 4i г 22 23 24 26 27 28 29 31 32 33 34 3 ) 36 37 22 23 24 26 27 28: 29 ЗО 3! 32 1З 34 36 37 66,2 87,4 1t 08,5 129,7 150,9 172,1 193, 2 214,ч 235,6 256,88 277,9 299,1 320,3 3/Ф1, 5 2,6 23,8 2,121 1,119 0,838 -О, 154 1,218 I 571 -0,408 -0,733 — 1,159 0,943 -1,7!! -1,017 -2, 182 1,275 -0,805 0, 135 -1,ОЬО 129,7 214,4 299, 1 23,8 108,5 193,2 277,9 2,6 7 9 I г ", .56, Я Зч1, 5 66,2 150,9 2 35,6 3220, 3 О, 707 -0,419 — 1,968 1,534 0,410 -0,325 0,048 1,249 — 1,249 -1,055 — 1,985 0,93I — 1,548 -0,555 -1,7/7 1,785 0,218 214,4 23,8 193,2 2,6 172, 341,5 150,9 320,3 129,7 2/19, 1 10Я,5 277 9 256,Я 66,2 235,6 0,707 2,249 0,03О О,ЗО! 1,28 1,297 0,226 -1,705 0,119 - 1, 595 0,037 -5,913 -0,200 —.О, 723 1, !/з — 1,695 0,590 О,. 07 0,915 О, 999 0,948 0,769 0,486 0,137 -0,228 -0,565 -0,825 -0,974 -0,991 -0,874 -0,639 -0,317 0,О45 О,л/04 -0,707 0,711 1, 160 2,050 0,32О -0,599 0,682 О, 2-77 0,0 9 -2,593 -0,2 17 -0,965 0,434 -2,553 0, 171 -0,045 1,868 0,707 0,769 -0,565 -0,874 0,404 О, 948 -0,228 -0,991 0,045 0,999 О, 137 -0,974 -О, 317 0,915 О, 486 -0,825 -0,639 53 18 28 — 10 21 49 —.4 40 з! !о 39 -8 -10 — 18 31 -29 -31 24 -26 -43 -50 -25 23 -55 -39 32 -14 -20 -45 3 45 -27 5 О, 707 -0,565 О,ч04 -0,228 0,045 О, 137 -О, 317 0,486 -0,689 0,769 -0,874 0,9ч8 -0,991 0,909 -0,97ч 0,915 -0,825 1669057 8(z 43 С» 1669057 < А Ь А 7 A А АЗАХ 6 C ä /О Crz 81 88 дх Þ7 Юу Al 3A5 о с — о о о о — о 2 А Ф Ф 40 АРИФ А К Cg Су Су С7 Cg C1t СвЬУ o о о о о — o o 2 4 Q g 10 2 Ф Ъ С2 Cq Cg Cg Сщ CrZlp@ Cy Щг3 1669057 -79 74 -43 25 -55 37 -20 Р! Р1Р1Г1 Г; -Ф Л М -10 -1б Г! 53 78 71 а г-1 2212 1М -Л N -50 Л ЗУ -14 45 4 5 5 Г ZS зб 18 -10 ФУ ФО 10 -б 1 31 д Р, P P(Р P) Г Г Г1 77 Р3 - 24! 75) 76 27 2S! Л ri1 ("! Г Г1 Г r! re Я1_#_1,У71 J3! 34! Х5! Я! Ю 56 1 B 28 Л 6 -43,У -/5 1 -T3-5 -18 79-4Z 6 22! Л 74 7з! 26! Л11 2б 29 Л7 Л Л!.<. R !351,5 (7 Зд и М -18 18 B 51 б -15 17 7 1 -65 -g -Я 11 -дф 4 -1 47 г !-! P P P P !-т 1-! Р Iq Г-! 1! P P;-! 1 Гт Г 2Zр с1 7ч 25 ) Н t 77 И (ГУ Л7 .6 I Ус .0 р,74 Л 1 ..76 .77 I .я I Nl! ЯЛЯ Ф(;г 4 Составитель В,Комаров Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая Редактор И Гор ая Заказ 2659 Тираж 5f4- Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобре1ениям и открытиям при ГКНТ СССР 1 !3035. Москва, )К-35, Раушскач наб., 4/5 Г!роизволс венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1О!
