Двухотсчетный вращающийся трансформатор
Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение точности. Двухотсчетный вращающийся трансформатор содержит магнитопроводы ротора (статора). Обмотки 9 и 10 возбуждения точного отсчета выполнены в виде четырех частей 23-26. Последовательное согласное включение первой 23 и третьей 25 и встречное включение второй 24 и четвертой 26 частей образует одну с р парами полюсов обмотку возбуждения типа зубец - полюс. Последовательное встречное включение первой 23 и третьей 25 частей образусл С N Р ю о ю
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 К 24/00
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4706868/07 (22) 19.06,89 (46) 30.12,91, Бюл, М 48 (72) 6. П. Леонов и А. И. Милюков (53) 62.1.313(088.8) (5Я Авторское свидетельство СССР
N 417878, кл. Н 02 К 24/00, 1974, Авторское свидетельство СССР
М 1312696, кл. Н 02 К 24/00, 1987.
Авторское свидетельство СССР
М 1312695, кл. Н 02 К 24/00, 1987. ,(54) ДВУХОТСЧЕТНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ
ТРАНСФОРМАТОР 5 И Яд Ы 1702492 А1 (57) Изобретение относится к злектротехнике. Цель изобретения — повышение точности. Двухотсчетный вращающийся трансформатор содержит магнитопроводы ротора (статора). Обмотки 9 и 10 возбуждения точного отсчета выполнены в виде четырех частей 23 — 26, Последовательное согласное включение первой 23 и третьей 25 и встречное включение второй 24 и четвертой 26 частей образует одну с р парами полюсов обмотку возбуждения типа зубец— полюс, Последовательное встречное включение первой 23 и третьей 25 частей образу f Г4)2492 ет первую квадрату рну а эбматку 9 Ваз 5у>ь(дения с р/2 парами полюсов, Г1оследовзтельное встречное включеь<ие второй 24 и
-гетвертай 26 частей образует вторую квадра урную обмотку 10 возбуждения с р/2 парзми полюсов, Каждая из выходных в
Изобретение относитc:I к электротехнлке, В частности к элект(эичбским мзшь".нам автоматических систем, и Вычислительной
Г,-,„,х-! (if Ke и может 6b(Tb исг1(эльз зван(э ff pM соз(4З INN высокоточных двухотсчегных вра- щаьащи>.ся трансформаторов (ДВТ). ьлзабьретения п(эвышение точна
C;(n, -.! а фиг, 1 показан схематически ДВТ; на
<1,;и —. 2 — электрическая схема ДВТ; на фиг. 3— соединен 18 ВЫВОДОВ частей а(эмат<эк тачнаГэ Отсчета на ВыВОдных колодках poTopa vi статоаа для получения ДВТ, имеющего числа )ар полюсОВ р (I<8K 8 изв8с Гном трансформаторе) при од юй обмсьтке возбух дения тОчнаГО Отсч8та, I.fa фиГ, 4 та >ке, для получения ДВТ, имеющего числа пар галюсав р/2 при двух квадратурнь(>с Обмотка}< ВГ)збу>кдеь-:ия точногс отсчета.
Предлагаемый ДВТ как и известный, Са -ТС}ИТ ИЗ COGCHG РЗСПОГIО>К=:HНЬьХ НВП(ЭД"
ВИ>КНСьга Каргl ьСЗ ) MBI HVIГ(ьП1>ОВОДОМ статара 3 (Фиг. 1) и В гулки 4 ротора 5..-(есуL (,eI I магнит<}Г(ровад 6. На маг-II " и 6 статара 3 и ротора 5 размещены обмотки грубога и точнагс отсчеьа, Обмотки Возбуждения ДВТ могут быть размещены I l0 вазбу>кдения точного стсчета (входные обмотки) с р/2 парами полюсов в зависимаI;TN oT схемы соединения в водав, На магнитоправаде 2 статара 3 расположены две квадратурн ые с,инусаидальна распределенные выхаднь!e обмотки 11 и 12 грубого отсчета и две обмотки 13 и 14 точно, о Отсчета. ДБТ имеет чи ла зубцов магиитоправода 6, несущего обмотки 7-10 зозбуждения, равное числу полюсов (2р) обиоток точного отсчета, а д,эуьай магнитопраэад 2 с.гаторз 3 имея-; произвольна 3 ы 6 1 а,! -t H o e ч и с Г а 3 у э (1 0 В 1, В а д р а т у p H b I e о -".,— обмоток (3 и f4 точного отсчета выполнена В виде двух частей соответственно 27 и 28, 29 и 30. Встречное последовательное включение указанных частей образует выходные обмотки с р парами полюсов. Благ(эдаря этому повышается точность. 4 ил, латки 7 и 8 возбуждения грубого отсчета име(ат выводы соответственно 15 и 16, 17 и 18. Синусная выходная обмотка 11 грубого QT f HeTa имеет Выводы 19 _#_ 2200, з косинусная 5 выходная обмотка грубого отсчета 12 имеет Выводы 21 и 22, Обмоткл 9 и 10 ваэбух<дения точного отсчета вь,палнены в виде четырех частей 23-26. ) 0 Па}СЛЕда(.ЗТЕЛЬНО8 СОГЛаСНОЕ ВКЛЮЧЕнле первой - 3 и третьей 25 и встречное включение второй 24 и четвертой 26 частей ааразует одну полюсную обмотку возбуждения с р парам., польосов типа зубец-полюс, 15 КаК в извес-: ном трансформаторе. ПоследазательHG8 Встречное вкльачение первой 23 и третьей 25 частей образует первую квздрагуpHyfo Об ioTKy 9 Возбуждения г p/2 парами Гьолюсов, и последовательное встречное 20 Включение Вэ.арой 24 и четвертой 26 частей оаразуе- вторую квадратурную обмотку 10 Возбужде;-:.ля с р/2 парами полюсов. Вььходные обмотки 13 и ",4 точи<>га GTсчета выполнены в виде двух частей 27 и 28, 25 29 и 30 соответственна. Последовательносогласное включение этих,астей образует выходные ОбмОтки 13 и 14 с р парами flGffeсов„ и Встречна-последовательное Вкл(очение указанных HañTeÀ обмоток образует 30 выходные обмотки 13 и 14 с р/2 парами Фа.л >О СОВ. "-ь исл а витков ч астеи а бь с)"«з к точного а:счета, охватывающих зубць магнитопровадов, определяются выражениями, для ча35 стей 23-26 обмоток 9 и 10 возбуждения для частей 27 и 28 выходной синусной ОбvGT. 13 4Ф-, ФУ }„- =- Г з3п рау+(-1)" sir(ра >); (2) 1 702492 для частей 29 и 30 выходной косинусной обмотки 14 WWr =," (со$ р, (- )"- -8 )), (3) где n — номер части обмотки; 1 и j — номер зубца магнитопровода, несущего соответственно обмотки 9 и 10 возбуждения и выходные обмотки 13 и 14; Wm1, Wmz — максимальное число витков, охватывающих один зубец магнитопровода соответственно одной части обмотки 9 или 10 возбуждения и Одной части выходной обмотки 13 или 14; х 2л а! = -4 в + -7- 0 - 1), Р и д д. а =-21 — +-+(j -1); Р Z — число зубцов магнитопровода 2, несущего выходные обмотки 11 — 14, Первая — четвертая части 23 — 26 (фиг. 2) обмоток 9 и 10 возбуждения точного отсчета имеют выводы 31 и 32, 33 и 34, 35 и 36, 37 и 38 соответственно. Первая и вторая частл синусных обмоток 13 точного отсчета имеют выводы 39 и 40, 41 и 42 соответственно, а первая 29 и вторая 30 части косинусных обмоток 14 точного отсчета — выводы 43 и 44, 45 и 46 соответственно, Для использования ДВТ в режиме, когда точный отсчет имеет редукцию (число пар полюсов), равную р, на зажимы выходных колодок ротора 5 и статора 3, соответствующие вь;водам частей обмоток, следует поставить перемычки в соответствии с фиг. 3. При этом обмотка возбуждения точного отсчета имеет выводы 31 и 33, выходные обмотки 13 и 14 точного отсчета — выводы 39 и 42 (синусная обмотка 13), 43 и 46 (косинусная обмотка 14). Для использования ДВТ в режиме, когда точный отсчет имеет редукцию(число пар полюсов), равную р/2, на зажимы выходных колодок ротора 5 и статора 3 следует поста,вить перемычки В соответствии с фиг. 4. При этом квадратурные обмотки 9 и 10 возбуждения точного отсчета имеют выводы 31 и 35, 33 и 37 соответственно, синусная 13.и косинусная 14 выходные обмотки точного отсчета — выводы 39 и 41, 43 и 45 соответственно. Покажем, что описанное разделение обмоток точного отсчета на части и схемы их взаимного включения для получения заданных обмоток действительно обеспечивает распределение получаемых обмоток по требуемым законам. Используя выражение (1), определяют распределения обмоток возбуждения. Для обмотки ВО1б, >кдения с чиглол пар полюсов р,, е. Оомотки зубец-полюс, получают )%=ВI Г4Л,.+ К Г1Ц 1=-- ЧЧ1(-1)! 1 2;3 1 Это обмотка зубец — пол ос, как в известном трансформаторе. Для первой квадратурной обмотки 9 возбуждения точного отсчета с числом пар полюсов p/2 пол чают 10 Wl = W1 — в/ =- М1 - - (-1 ) (— 1) 1 1 Это Обмотка зубец-пОлюс с шагом s два зубцовых деления, т. е. с числом пар полюсов р/2 (секции обмотки охватывают нечетные зубцы). Для второй квадратурной обмотки 10 возбуждения точного отсчета с числом пар 2р пол)асов р/2 получают Wl=W) — W lr = -Я 1(1) jl t) Это обмотка зубец — полюс с шагом в два зубцоэых деления, т. е, с числом пар полюсов р/2 (секции обмотки охватывают четные зубцы). Используя выражения (2) и (3), определяют распределения выходных обмоток, Для синусной обмотки 13 с числом пар полюсов р 1)у1с Wjc + 1 ) )с ))л12 " (+ Р (j 1 ) ) Дл я кос и нус н о и обмотки 1 4 с чис лом пар полюсов р 2 Л 2Л Wjk =Wlk+Wlk =Wãï2ños(— +Р Z () 1)l 40 Для синусной обмотки 13 с числом пар полюсов р/2 ,1 g), JZ 2 Л Wjc =Мс 1 ).с =У),.г (— +- -. (j — 1 }) 45 Для косинусной обмотки 14 с числОМ пар полюсов р/2 Wjk = Wjk — Wjk = Wm2 cos (— + - — (j — 1 ) ) Пример. Зададимся числом пар полюсов обмоток точного отсчета, которое должно быть четным числом р=8. Следовательно число зубцов магнитопровода 6 (ротора 5), несущего обмотки возбуждения ц 21=2 р=16, Число зубцов другого магнитопровода 2 (статора 3), несущего выходные обмотки, которое может быть любым, зададим Zz=17. Максимальные числ-витков,,охватывающих зубцы магнитопровода 6 и 1702492 магнитопровода 2, ротора 5 и статора 3, зададим Wm>" 10; Wmg= 20, Числа витков в четырех частях 23 — 26 обмоток 9 и 10 возбуждения точного отсче- 5 та, охватывающих зубцы магнитопровода 6, определяется формулой (1) и принимают ВИД: для первой части 23 (и 1) а!1G для второй части 24 (и:-2) умг-! -21 - 1(- 1) -+(— !) 20 для третьей части 25 (п=3) Ф!1 ! — -1о - -; — - г(— 1) — — — (— ) 1 1 !+г г г 25 для четвертой части 26 (n-4) A ! 30 ,,о 1 1(1)!+з 1 (.) г Результаты вычисления распределения витков на зубцах магнитопровода по укаэанным выражениям приведены в табл. 1 в графах 2 — 5. Распределение витков на зубцах ма!:нитопровода 6 при последовательно-согласном вклн>чени!! первой 23 и третьей 25 и встречном включении второй 40 24 и четвертой 26 частей обмоток 9 и 10 для получения одной обмотки с числом пар полюсов р=8 приведено в графе 6 табл. 1. Как видно, получилась обмотка зубец-полюс. Распределение витков на зубцах магнита- 45 г;ровода 6 при последовательно-встречном включении первой 23 и третьей 25 частей для образования первой квадратурной обмотки 9 возбуждения с числом пар полюсов р/2=4 и последовательно-встречном вклю- 50 чении второй 24 и четвертой 26 частей для с браэования второй квадратурной обмотки 10 возбуждения с числом пар полюсов р/2=4, приведено соответственно в графах, 7 и 8 табл, 1. Как видно, получились две 55 квадратурные обмот:<и числом пар полюсов р/2=4. Числа витков в частях синусных выходных обмоток 13 точного отсчета, охватывающих зубцы магнитопровода 2 статора 3, вычисляемые по выражени!о (2), принимают ВИД: Для перВой части 27 (и=-1) Wj = 10 (sin 8 а) + sin 8 а! ); для второй части 28 (n-2) W) 10 (з!и 8 а — sin 8 $ ) . Числа витков в частях косинусных выхбдных обмоток 14 точного отсчета, охватыва!ощих зубц магнитопровода 2 статора 3, вычисляемые по выражению (3), принимают ВИД. для первой части 29 (п=1) Wii< = 10 (cos 8 а) + cos 8 а) ); для второй части 30 (n=2) Wfi, =10(cos 8$ — cos 8а ). Результаты вычисления распределения витков на зубцах магнитопровода 2 в частях обмоток приведены в графах 2-5 табл. 2. Распределение чисел витков на зубцах при последовательно-согласном включении первой и втор..:й частей синусных и косинусных обмотокдля получения выходных обмоток с числом пар полюсов р=8 приведено соответственно в графах 6 и 7 табл. 2. Распределение чисел витков на зубцах при последовательно-встречном включении первой и второй частей синусных и коси-! усных обмоток для получения обмоток с числом пар полюсов р/2 =- 4 приведено соответственно в графах 8 и 9 табл. 2. ДВТ работает следующим сбразам, При подаче напряжения переменного тока на обмотку возбуждения грубого отсчета на обмотках 11 и 12 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ наводятся соответственно напряжения, прог,орциональные sin a u cos а. При подаче питания на квадратурную обмотку Возбуждения грубого отсчета на обмотках 11 и 12 наводятся соответственно напряжения. г!ропорциональные з!п(а+ 90 ) и соз(а - - 90 ). При взаимном включении асгей обмоток точного отсчета по схеме на фиг. 3 при подаче напряжения переменного тока на выводы 31 и 33 на выводах 39 и 42, 43 и 46 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ наводятся соответственно напряжения, пропорциональные sin ра и соз ра. При взаимном включении частей обмоток очного отсчета по схеме на фиг. 4 при подаче напряжения переменного тока на выводы 31 и 35 на выводах 39 и 41, 43 и 45 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ наводятся соответственно напряжения, пропорциональные sin — a u р 10 р 2 соз — а, При подаче напряжения на выводы 33 и 37 на выводах 39 и 41, 43 и 45 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ наводя-,ся соответственно нагряжения, пропорциональные з!и(— а + 90 ) и о cos(» а +90 1. Предлагаемый ДВТ отличается от известного расширенными возможностями его использования. Он может полностью Bblполнять функции известного z рансформатора с одной обмоткой возбуждения точного отсче)"а при числе пар полюсов р. Кроме этого, ДВТ может быть использован при двух обмотках возбуждения точного отсчета при числе пар полюсов р/2. Наличие двух кьадратурных обмоток точного отсчета позволяет пр!! Исг.ользовании ДВТ в качестве первичного преобразователя угла в преобразователе угол — код повысить его точность, Формула изоб".åтения Двухотсчетный вращающийся трансформатср, содержащий магнитопроводы статора и ротора, при этом на одном иэ магнитопроводов, имеющем число зубцов, равное числу полюсов канала точного от счета, размещены обмотки возбуждения 30 встречное включение второй и четвертой частей обмотки возбуждения, а также последовательно-согласное включение двух частей каждой из выходных обмоток образует систему с р парами полюсов, а последовательно-встречное соединение соответственно первой и третьей, второй и четвертой частей обмоток возбуждения образует две квадратурные обмотки возбуждения, и последовательно-встречное соединение двух частей каждой иэ выходных обмоток — две квадратурные выходные обмотки с р/2 парами полюсов, при этом числа витков частей обмоток точного отсчета определяются выражениями: для обмоток возбуждения 1 1 i+n — 1 wt =wi (— — — (— 1) )x 2+I — и х(— — — (— 1) ). для выходных синусных обмоток W| c = (sin р а (+ (-1)" э1п ра l); для выходных косинусных обмоток W(= (cos ра1+(-1)" cos ра )1, И в и-! !! к чем р — четное число, о тл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности, обмотка возбуждения точного отсчета выполнена в виде четырех частей, а каждая выходная обмотка точного отсчета — в виде двух частей, при этом последовательно-согласное включение первой и третьей и 40 точного отсчета типа зубец — полюс и две двухполюсные синусоидально распределенные квадратурные обмотки возбуждения грубого отсчета, а на другом магнитопроводе расположены две пары квадратурных обмо- 35 ток, одна из пар — двухполюсные синусоидально распределенные выходные обмотки грубого отсчета, а другая пара — обмотки точного отсчета с р парами полюсов, пригде n — номер части обмотки; 1 и j — номер зубца магнитопровода, несущего соответственно обмотки возбуждения и вы,"(одные, W(!)! и Nl!!!2 — максимальное число витков, охватывающих один зубец магнитопровода, соответственно одной обмотки возбуждения и одной выходной обмотки al =-4 — +-7-0 -1): к 2к Р aj" —— - — + - -0 - 1), Р где Z — число зубцов магнитопровода, несущего выходные обмотки. llPi w w" =) + Nl i — Ф/ 0 0 10., О О ) 10 О О О О 10 0 О: 10 — 10 10 — 10 10 — 10 0 О О О 10 — 10 -10 10 (-10 10 Π— 2 17 — 15 18 10 — I6 -13 0 — 13 à — 4 -8 -1 15 — 7 -2 -10 19 -7 -15 17 О О О О О О О О Я -13 -7 О 19 О I 10 14 -17 18 -20 -20 19 -17 16 — 13 Таблица 1 Таблица 2 О 47 м Я 40, И 94 фф фЬ Фиг. Составитель В. Никаноров Техред M.Мо ргентал Корректор Л. Патай Редактор A. Огар Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4549 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
