Двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор
Изобретение может быть использовано в двухотсчетных вращающихся трансформаторах с обмотками грубого и точного отсчетов . Для этого в предлагаемом трансформаторе ось симметрии катушек обмотки грубого отсчета совмещена с осью симметрии паза, содержащего одинаковые числа проводников различных обмоток точного отсчета . Указанная ось симметрии может быть совмещена и с осью симметрии зубца, а по Обе стороны от этой оси числа витков раз личных обмоток точного отсчета одинаковы. 1 ил., 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СО„)!ИА ЛИСТИК ЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (196 (И) А1 (5l)5 Н (>: " l g
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 473932!/07 (22) 21.09.89 (46) 23.01 92. Бюл..х> 3 (71) Завол «Фиолент» (72) 1. В,1иплявая, В. В. Юзвинкевич и Э. М Айзенштейн (53 ) 62!,58 (088 8 ) (56) (1>ëüåð Ю. М и др. Индукционные элект роме .анические ф нкциональные преобразовате.>и Ч: Энергия, !969, с. 37.
Электрические преобразователи угла с элек1ри .есло>1 редукцией. / Под рел. А. А. Ахмет канова М: Энергия, !973. с. 105 — 106.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в элек-.рическнх машинах типа врашаюшихся трансформаторов (ВТ).
Извест>.ы лв хотсчетные синйсно-косинусные В), у которых имеется грубый отсчет (ГО) в виле двухполюсного ВТ, конструктивно встроенного внутрь точного отсчета (ТО), которым является многополюсный ВТ.
° Однако такич ВТ присущи относительная сложность конструкции, увеличенные габариты, вес и расхол активных материалов.
Известен также лвухотсчетный ВТ, в котор< м обм<>тки ГО и TO уложены на олноч и точ же магнитопроволе. Для повышения точности такого ВТ обчотки ТО и ГО выпол няют с синусоилальным распрелелением числа проводников, синусную и косинуснуlo обмотки ТО выполняют пo олинакoBblч обмоточным схемам с транспозицией проволников разных фаз и высоте пазов. при этом лв > хпо .юсныс обмотки Bhlllo IHIIIQT hoHLIPHTрическими.
Недостатком известной конструкции яв(54) ДВУХОТСЧЕТНЫЙ СИ НУСНО-КОСИ НУС НЫ Й ВРАЩАЮ ЩИ ЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР (57) Изобретение может быть использовано в двухотсчетных вращающихся трансформаторах с обмотками грубого и точного отсчетов. Для этого в предлагаемом трансформаторе ось симметрии катушек обмотки грубого отсчета совмещена с осью симметрии паза, содержащего одинаковые числа проводи и ко в различных обмоток точного отсчета. Указанная ось симметрии может быть совчегцена и с осью симметрии зубца, а по обе стороны от этой оси числа витков раз личных обчоток точного отсчета одинаковы.
1 ил., 3 табл. ляется наличие погрешности в выходном сигнале вследствие разницы между индуктивнычи сопротивлениями рассеяния синусной и косинусной обмоток ТО из-за различных условий пространственного размешення проводников этих обмоток в пазах.
Это связано с тем. что концентрические синусоидально-распределенные обмотки ГО содержат различные числа витков в катушках и поэтому занимают разные объемы в каждом пазу. Разность индуктивных сопротивлений рассеяния фаз ТО достигает 2 — 3% что значительно снижает функциональную точность ВТ.
Цель изобретения — повышение функциональной точности двухотсчетного синусно-косинусного ВТ, включающего в себя уложенные в общих пазах магнитопровода синусоидально-распределенные многополюсные обмотки ТО с одинаковычи обмоточными схемами обеих фаз (одинаковым числом катушек и схемой их соединения) и двухполюсные концентрические обмотки ГО обеспечивается выравниванием индуктивных!
707705 с<>проз i!B.leHHA рассеяния обмоток ТО благозаря такому расположению обчоток ГО, при котнроч ось симметрии полюсной группы
haxiIHeh ГО совмещена либо с осью симметрии паза с равными числами проводников синусной и косинусной обмоток ТО, либо с осью симметрии зубца, разделяющего смежные пазы. в одном из которых число проводников синусной обмотки ТО равно чисii проводников косинусной обмотки ТО в другом пазу.
В результате изобретения разность индуктивных сопротивлений обмоток ТО не превышает 10 ;, что повышает фхнкциональи) ю точность -BT.
На чертеже представлен чагнитопровод ротора (статора) двухотсчетного синуснокосинусного ВТ (CKBT) с уложенными в общих пазах обмотками ГО и ТО при числе пазов =12 и числе пар полюсов ТО Р=4.
На чертеже позициями — 12 обозначены пазы магнитонровода, позицией !3 — ось дв хнолюсной синусной обмотки ГО. позицией 14 — ось двухполюсной косинусной обмотки ГО. Эти we оси являются и осями симметрии полюс!bi% групп катушек обмотки
ГО. Указанные обмотки ГО выполнены концентрическими синусоидально-распределенными (с синусоидальныч распределением числа проводников по пазам), Катхшки син сной обмотки ГО на чертеже выделены накл< Иной штриховкои, катушки кос инусной
Нб>мнтии ГО -- тВОйНОй II!xpHXOBhOH, КатуШhH h<>iин сноЙ обмотки ТО изображены за1 < ", i> e I H Ы х1 >1. h d x i II! h I) . и !i i e Н < > H о б Ч о т к И
1<) бс 3 <;>темнения 1с>лшнны катушек
< с.>))1» > нр,>н>орпиональны числач нр<зводник >н t xilllhH бс>льшей тол;пи><ы 1
I!<>лис н. но о >1 Iah<>вых1 с><>м<>т<)чHbl l < ie 13÷ и е применением транс н<><и. 1<и, .11>ключаю-!
He IIeH в llepeyeHe i>eex pd< II<>.z<>we>IHH катушек нс> высс>те паза в BBii -.р;>нсн><ипионных зонах Переход haxiii>. к !о высоте с одного уровня в gpss гой произв<>зятья в пазах и 7. Возчожны и др гие варианты размещения обмоток в пазах магнитопровода, например для рассчатриваечого случая число транснозипионных зон обмоток ТО может быть равныч четырем (с>о три паза в зоне), оси обмоток ГО могут проходит не через
iередины зубцов, а черсз пазы. Указанные варианты расположения осей чожно получить всегда при числе пазов. hpaтноч 4. При числе назон, кратном 2, но не кратном 4, в случае прохождения оси одной из обмоток
ГО через зубец, ось другой обмотки ГО будет проходить через паз, и наоборот.
Лля получения равенства индуктивных сопротивлений рассеяния в синусной и. косинусной обмотках ТО согласно предложенночу решению ось одной из обмоток ГО должна проходить либо через паз с равнычи
kÄ=t cos(— P(i — 1)+45 ), 2л (2) 16 где 1.„И Х„вЂ” числа проводников в с -м пазу соответственно синусной и косинусной обмоток (фаэ);
t — констру ктивный коэффициент пропорциональности;
20 Ф вЂ” число пазов магнитопровода;
P — число пар полюсов; — номер паза. (вухполюсные концентрические синусоидально-распределенные обмотки ГО при совмещении оси фазы с серединой зубца рассчитывают по известным формулам:
1т
, =t.з>н(2> — —;
N (3) i.„ — — (,cos,2> — 11 (4) и нри совмесцении осн обмотки с пазом рассчитывают по формулам:
Ь
=t, н —, (5) .2
I.. = t.<:Oit —, Г где )..„H ),, — числа проводников в 1 -м пазу
40 соответственно с инус ной и косинусной фаз двухфазной обмотки;
1 — конструктивный коэффициент пропорциональности для обмоток ГО; — номер паза, в общем случае не совпадающий с нумераЦИЕй I.
46 j
При расчете обмоток ГО по формулам (3) и (4) в качестве первого паза j= и последнего паза j=,Л следует принимать соседние пазы, в каждом из которых числа проводийков синусной фазы ТО равны числу пров<здников косинусной фазы, размещенных в другом пазу. В этом случае ось обметки
ГО будет совмещена с серединой зубца, расположенного между укаэанными пазами.
При расчете по формулам (5) и (6) в качестве первого паза j= следует принимать паз, в котором числа проводников синусной и косинусной обмоток ТО равны. В этом случислами проводников синусной и косинусной обмоток ТО, либо через зубец, разделяющий те соседние пазы (пазы 2 и 3). в которых число проводников синусной обмотки ТО в одном пазу равно числу проводников косинусной обмотки ТО в другом пазу.
Синусоидальиое распределение проводников обмотки ТО рассчитывают по известным формулам
10 .. 2л
i.„=t siп(— Р(1 — 1)+45 ); (!) 1707705
)...,=!,sin;2 3 — —,=,). — ) чае ось обмотки ГО будет совчешена с пазом j= I.
В качестве примера рассмотрич обмотки
ТО и ГО для конкретных ссютношений (А =
=12, P=4). С целью простоты изложения не будем пользоваться численными величинами, полученными при расчете по формулам (11, (21, а введем следуюшие обозначения для чисел проводников синусной фазы ТО для первых трех пазов: и
).„=tsin —, 4(1 — 1)+45 ) =а; 12
2л
) ..i=tsIn) — 4 2 — )-+-45 ) =Ь, 12 э -(!. > — — tsini= 4 3 — 1)+45 ) =с. и
Д1я рассчатриваемого случая в остальных пазах будут повторяться эти же значения чисел проводников как синусной, так и
KocHH>, cHoH обч(>тOK Полное распределение проводников обмоток ТО по пазач показано в табл. .
Аналогично введем следуюгцие обозначения чи ел пров()дников в синусной и косинуснои обм(-лах ГО, рассчитанных по форчу13ч (3! и (4(, исходя из условия I=j (т е. в h3vecTBE:ippBO!o паза принимаем
î1ин >) т()T же паз при расчете обмоток ГО и ТО!
i, =-бsin 2 i — — =it;
) п х. =t, n" 2 — l —,=-с. !
В осТ3.)ьнь)х пазах д. я ot)E их фаз ГО (> д т (>овторяться талие же числа проводников (BP.1еM рез .1ьтаты расчета обмоток
ГО н тамб.1 2
H и(с..(. 1HE H строле табл 2 по Каждом па «13ны с1 ч чарные BEOI!÷HI:.ы чисел пров(QHHK()B обсих фаз ГО, для чегo введены
C ." E 1 К > Ш И С- Oi >i > i H 3 Ч 2 и Н и: r7! = it — f, ff = P + P
B(-nl,HIIHbI и и fi нр >",,(>рциональны той ча TH
06ьеча па !3, которЗю занимают проводники (>бмоток О.
С учеточ TpHHcпозиции обмоток ТО по
Bbl CO1 е il ) BOB p;ICCNIOTpH 11 > C 1OBH)I p3 COO 10жения по пазач проводников. раз )ьтаты расчета Kîòо, ых све.сны в табл. 1 H 2. Числ(> прово" нилов, принадлежащих синусной 06ч0тке ТО, обозначим б>квачи а, Ь, с, эти же величины, отн > ягциеся к косинусHQH обмотке, дадим по.;.карл>(отыми сниз . d, P, c Размен ение проводников обмоток ГО, приведен. ны х B табл. 2, обозначим как вариант 1. С учетом указанных данных составлена табл. 3
По табл. 3 можно установить две транспозиционные зоны — левая (с 1-го пo 6-й
55 паз) и правая (с 7-го по 12-й паз!. При nepexone 6-го паза в 7-й и с 1-го в !2-й паэ про- водники синусной и косинусной фаз ТО меняют места расположения в слоях по высоте пазов. Транс1озицией достигается идентичность расположения проводников синусной и косинусной фаз ТО в пазах. что является обязательным условием получения одинаковых индуктивных сопротивлений рассеяния.
Для сохранения этого условия необходимо. чтобы проводники обмоток ГО, размешенные в одних пазах с обмотками ТО. не нарушали достигнутой симметрии в расположении синусной и косинусной обмоток ТО по высоте пазов. В табл. 3 знаком «+» отчечены пазы. в которых симметрия не нарушена и сеговия расположения проводников сичусной фазы в одной транспозиционной зоне полностью соответствуют условиям расположения проводников косинусной фазы в другой транспозиционной зоне. По вариант 1 таких пазов только четыре (1, 7, 10). В остальных пазах, отмеченных знаком « †», условия
E имметрии не соблюдаются. Это является следствием того, что при расчете обчот0h ГО их оси были выбраны произвольно по отношению к обмоткам ТО (по варианту I ось син сной обмотки ГО проходит посередине зубца, расположенного между пазами 1 и 121.
Если ось обмотки ГО в соответствии с изобретением совместить с .ерединой зубца, расположенного между пазачи 11 и 12, необxozHiI0 для расчета обмоток ГО по форм лам (31 и (41 принять в качестве первого паза j= l т01 паз, которыи при расчете 06 чоток ТО является двенадцатыч (. = — 12(.
В этом случае рез .1ь13ты расчета обмoToh
ГО -абл. 2 счестят R на олин паз влево
В таб.l. 3 «то отражено записью в нижнеч строке и обозначено лал вариант 2. В данноч варианте pacf!o)10)hcf>HfI ocE II обмс тол ГО уcловия разчешения проводников сНН <НоН фазы ТО в одной транспозиционной зоне соответствуloT разчешению проводников hoсННхсНоН фазы в дрязгой транспозиционной зоне, что отражено в табл. 3 знакоч « -» для всех 12 пазов.
P,онкретное выполнение схем yhnazKH рассчитанных по ра.счотренночу причеру обvoTOK приведено на чертеже, где позициями — !2 показаны пазы магннтопровода, причем номер каждой из этих позиций сов(:адает с номером паза f согласно принятой
c Hc Tc %le обозначений при расчете обмоток
ТО. В пазах 1 — 3 результирующее число проводников синусной обмотки ТО получается при сложении чисел f!poBOaHHK0B в кат ш ка х, отмеченных соответствеHH(с, b, c Аналогичным образом в этих же п.)зах для косинусной фазы ТО получаются числа (lpoB HHK0B соответственно а, ñ 6. В остальных пазах числа проводников син;сной и косинусной фаз повторяются с этнч же чередованием.
1707705
Фор.чу.>а изобретения
Таб;;ица1
<>исло Номер паза проводников 1 2 д < 5 6 7 8 9 10 11 12 а h с а Ь с а Ь с а Ь с а с Ь а с д а с Ь а с Ь
Та бли ца 2 цисло Номер паза проводников 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
d f f e d d e f f e d е d d e f f e d d e ) .
-з (c<
Сумма
m и г m u m m u m m n m с.инусная и косинусная фазы ГО пока<.;><ы для варианта 2 со>ласно табл 3. Ось l3 с <нусной обмотки ГО совмещена с серединой .<хбца, расположенного чежду пазами 1!
I2 Числа проводников обмоток ГО, находяшиеся в каждом из пазов, определяются
c<,÷ìoé проводников малой и больших катуillE ê (обозначены т) или суммой проводниh<>B средних катушек (обозначены л).
Возможен вариант укладки обчоток,,огда фазы ГО располагаются в нижней
<асти пазов под обмотками ТО. (!ðH÷åHÿÿ четодику рассмотренного причсра, можно показать, что те же условия, нчметрии cII!I<,cHQH и косинусной обмоток
ТО могут быгь обеспечены совчешением оси обчоток ГО с серединой других зубцов, которые так же, кал и в варианте 2, расположены чежду пазами, в каждом из которых число проводников синусиой фазы ТО равно числу
iiроводникс>в косHHусной фазы ТО, располо,+< нных в дрх l >ч пазу. =)точу условию при р;>счете с>бх<оток ГО по форчулач (3) и (4) огвечак>т пары пазов: 2 — 3. б — 6, <(— -<з, 1!в
1 > (т. е, в качсстне псрвого паза > =1 чогут быть приняты пазы, к<>горые при расчете обмотол ТО соо1встствуют: (=3, 6, 9 илн 12). .Чо лно талже показать, что l словия и 1t нтичности с <нхсH<>H и косинх оно>1 обчог.> ° ТО соблн>.><<к>т я и при совче.пении <>cH
>бчотки ГО с <:а <оч, II котороч <,.1<> лены
< 1ннакос<ыс ч с а проводников синхснс>и н лос инх HoH >ох!от ок T() Г>а<. че < об> х«>т ок
Гс) в зточ c. .) ч>е до.-. лен прои <н<>дит >ся форч<.lач (>) и Ihl, а в качсc
:,I.I,I i= сог:IHcí< таб>л. 1 чожет быть li!»I нят любой из следуюших пазов: 1 = 1, 4, 7 или 10.
Аналогичным образом можно доказать, что и для других значений чисел пазов Л, 5 пар полюсов P или транспозиционных зон только при предложенном взаимном расположении обмоток ГО и ТО соблюдаются симчетрия расположения проводников в фазах ТО и идентичность индуктивных сопротивлений рассеяния, что и определяет функциональную точность двухотсчетных ВТ
Двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, содержащий расположенные в пазах магнитопровода многополюсные синусоидально распределенные синусную и косинусную обмотки точного отсчета с одинаковым числом катушек и схемой Нх соединений и синусоидально распределенную синуснхю и косинусную двухполюсные обчотки грубого отсчета, выполненные нз концентрических катушек, отличиюиХийся тем, что, с целью повышения функ25 циональной точности за счет выравнивания иHдуlTHBHhlx coIIротивлеHHй рассеяния обмоток точного отсчета, ось симметрии полюсНоН грх ппы катушеh обчотки грубого отсчета совчешена либо с осью симметрии паза с равнычи числами проводнилов синусной и
ЗО >
C >ICæ Hall IId Ibl, в одноч из hOTOpblX ЧHC.10 проводников .:ин) оной обчотки точного от.чета равно чис.:х прс>водников косинусной обчоткн точного <>тсчета в др) гоч пазу (707705
Т а б л и ц а 3
Номер паза
Числа проворников
ТО Верхний слой а Ь с а b с а а с Ь
b с à b c
Нижний слой а с Ь а с д а
+ — +
+ » «вЂ” +
Вариант 2 и m m u m m u m m n m m
+ + + + + + + + + +
Р 3 10 77 gZ
/ а л b2п 2
Составитель 3 Айзенштейн
Редактор В Данко Техред А. Кравчук Корректор Л. Пилипенко
Заказ 272 Тираж Поди и с ное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат <Патент>, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
ГО Вариант 1 (сумма !
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
m u m m u m m n m m n m
