Двухканальный вращающийся трансформатор

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности за счетуменьшения влияния грубого канала на точный. Двухканальный вращающийся трансформатор состоит из ротора и статора, в пазах одного из которых расположены кольцевая обмотка возбуждения грубого канала и обмотка возбуждения точного Кана* ла, а в пазах другого - синусоидально распределенные выходные обмотки грубого и точного каналов. Кольцевая обмотка возбуждения грубого канала имеет распределение проводникЪв по пазам магнитопровода, удовлетворяющее соотношению, приведенному в описании. 3 ил., 2 табл.9^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Н 02 К 24/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ФЬ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

1 (21) 4807458/07 (22) 02.64.90 (46) 15.02.92. 6юп. М 6 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (72) 6.П.Леонов и А;И.Милюков (5Д) 621.313(088;8) (56) Авторское свидетельство СССР

O 535674, кл. H 02 К 24/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1034130, кл. Н 02 К 24/00, 1983, Авторское свидетельство СССР

Q 417878, кл. Н 02 К 24/00, 1974. (54) ДВУХКАНАЛ,ЬНЫЙ ВРАЩАКЗЩИЙСЯ . ТРАНСФОРМАТОР

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

Известен двухотсчетный вращающийся трансформатор, содержащий магнитопровод с обмотками возбуждения каналов точного и грубого отсчетов и магнитопровод с выходными.обмотками, в цепь возбуждения одного иэ каналов которого введено фазосдвигающее устройство.

Недостатком этого устройства является низкая точность в режиме преобразования угол — код.

Известен двухотсчетный вращающийся трансформатор, выполненный в виде двух электрических машин, каждая иэ которых содержит магнитопроводы статора и рото„„5U„„1713037 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение точности, за счет уменьшения влияния грубого канала на точный. Двухканальный вращающийся трансформатор состоит из ротора и статора, в пазах одного из которых расположены кольцевая обмотка возбуждения грубого канала и обмотка возбуждения точного канала, а в пазах другого — синусоидально распределенные выходные обмотки грубого и точного каналов. Кольцевая обмотка возбуждения грубого канала имеет распределение проводников по пазам магнитопровода, удовлетворяющее соотношению, приведенному в описании. 3 ил;, 2 табл.

seal ра, на двух одноименных магнитопроводах обеих электрических машин установлены две пары взаимно перпендикулярных сиф нусных и косинусных обмоток с различными ъл .числами пар полюсов. Взаимное включение обмоток двух электрических машин для со- . (," вместной работы осуществляется так, что в а выходных обмотках точного отсчета устройства в целом вычитаются сигналы, наводимые обмотками возбуждения грубого, отсчета первой и второй электрических машин. Этим достигается повышение точности.

Недостаткомустройства является.сложность конструкции и удвоенный осевой габарит.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и функциональнбму

1713037 млвьрь. (ч

3 использованию является двухканальный вращающийся трансформатор (ДВТ); принятый за.прототип, содержащий ма одном и том же магнитоп оде обмотки точного (многополюсного) и грубого (двухполюсйо.го) каналов, в котором рззнополюсные обМОТКИ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЗЗНОТИПНЫМИр

Недостатком устройства-.прототипа является недостаточная точность за счет наведения дополнительных .сигналов. в выходные обмотки точного канала от цепи возбуждения грубого канала.

Целью изобретения является повыаение точности ДВТ за счет уменьаения влияния обмотки возбуждения грубого канала на выходные обмотки точного канала, Эта цель достигается тем, что в двухканальном вращающемся трансформаторе, содержащем статор и ротор, в пазах Много из которых уложены распределенная кольцевая обмотка возбуждения грубого «аналз и обмотка возбуждения точного канала, э в пазах другого — синусоидзльмо распределенные обмотки грубого и точного каналов, кольцевая обмотка возбуждения грубого канала выполнена с распределением проводников по пззам мэгнитопроэодз с удовлетворением соотноаения (ррн(ррр(ррр) + (рри (рррр)р,р) (2а ! р 3 (1 р

S А alnp(() где (2 k y)) a (р((р a(n я 41е - )(f — номера пазов магнитопровода, несущего ОбмФеи возбуждения;

z1, *2 — числа пазов магнитопроиодов, несущих соотмтственно обмотки возбуждения и выходные; и — число п дников обмотки воз буждения грубого канала s 1-м пазу магнитопровадэ; р - числО пар полюсов обмоток тОчнОГО канала;

iver щр — максимальное число витков, охвзтываощих зубец магнитопровода обмотки возбуждения точного канала; а - отношение величины токов возбуждения грубого и точного каналов; д — допустимая угловая погрешность, вносииая влиянием гармоник цепи вОзбуждения грубого канала, Ha r.1 показам принцип построения предлагаемого ДВТ; на фиг.2 .— принципиальйзя электрическая схема ДВТ; на фиг.3пример схемы обмотки возбуждения грубого канале.

Двухканальный вращающийся трансформатор (ДВТ), как и прототип, состоит из соосно расположенных неподвижного корпуса статора 1 (фиг.1), несущего мэгнито провод 2, и поворотного корпуса ротора 3, несущего мэгнитопровод 4, На мзгнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещены

5 обмотки 5.

Принципиально обмотки возбуждения могут размещаться как на роторе, так и на стэторе. В описываемом примере выполнения ДВТ обмотки возбуждения размещены

10 ма роторе, з выходные обмотки — на статоре.

На роторе(фиг.2) размещены две обмотки возбуждения(обмотка возбуждения грубого канала 6 выполнена двухполюсной кольцевого тйпэ; обмотка возбуждения точ15 ного канала 7 выполнена с числом пэр полюсов р и может быть как синусоидэльно распределенной, так и сосредоточенной, типа "зубец -- полюс". В рассматриваемом примере обмотка возбуждения канала точ20 кого отсчета выполнена синусоидэльно распределенной барабанного типа.

Нз мзгнитопроводе 2 статора 1 размещены две пары синусоидзльно распределенных выходных обмоток: грубого канала—

25. синуснэя 8 и косинуснзя 9 и точного канала — синуснэя 10 и косинусная 11, Выходные обмотки грубого камаза имеют по одной паре полюсов и выполняются обычно кольцевыми, хотя в принципе могут выполняться и

30 барабанными.

Выходные обмотки точного канала имеют число пар полюсов р и выполняются барабанного типа, При синусоидэльном распределении вы35 ходных обмоток точного канала в распределении их намзгничивзющих сил (HC) наиболее сильными искэжающиьм точность являютСЯ ГЕРМОНИКИ, ИМЕЮиЦ4Е ПОРЯДОК Z2 (-Р, ГДЕ

z2- число эуб цов магнцтопроводэ, несущего

40 выходные обмотки. Поэтому для обеспечения высокой точности этих гармоник не должно быть в распределении НС цепи возбуждения грубого канала. Однако при расчете синусоидального распределения

45 обмотки возбуждения грубого канала и округлении знзчейий чисел проводников в пазах мэгмитопроводэ (в кольцевых секциях) до целых значений получается дополнительный спектр гармоник, который обычно со50 держит и гармоники z2 йр. Для устранения этих Гармоник в отличив от прототипа в предлагаемом ДВТ числа проводников в пазах магнитопровода (й() обмотки возбуждения грубого канала должны удовлетворять

55 соотношению (4. (ррр)ф ) + (v р(a ° ррр"q) 1713037 для гармоники,zz+ р

si 8"= Î, f 7f f.

З1

8 эт

= 1,563662 i г

= 1,5D6834

2рг1)г I 0, 1

Схема выполнения полученной кольцевой обмотки возбуждения грубого канава приведена на фиг.3. На схеме у лобовых

55 частей кольцевых секций каждого пззз на-, писаны значения чисел проводников в пазу (или витков кольцевой секции со знаком намотки), На чертеже номера пазов с первого по 21-й обозначены пазами с 12 по 32. (гг + p) г1мвр мр — Мр — г1

I — номера пазов магнитопроводэ, несущего обмотки возбуждения;

zs, zz — числа пазов магнитопроводов, 5 несущих соответственно обмотки возбужденив и выходные;

N< — числа проводников обмотки возбуждения грубого канала в )-м пазу магни. топровода; 10 р — число пар полюсов точного канала;

tlttmp — МаКСИМаЛЬНОЕ ЧИСЛО ВИТКОВ, ОХВЭтывающих зубец магнитопровода обмотки возбуждения точного канала; э — отношение величин токов воэбужде- 15 ния грубого и точного каналов; д — допустимая угловая погрешность; вносимая влиянием гармоник цепи возбуждения грубого канала.

Выполнение соотношения (1) для кзж- 20 дой гармоники (zz - р) и (zz + р) достигается корректировкой (переокруглением) рассчитанных значений Йь Принципиально следует стремиться получить левую часть соотношения (1) практически равной нулю. 25

Поясним на примере выполнение пред-, лагаемого.двухканального ВТ, Пусть задано: число пазов магнитопровада. ротора, несущего обмотки возбужде- ния, з1 - 21; число зубцов магмитопровода ЗО статорэ. несущего выходные обмотки, л 23; число пар полюсов обмоток точного ка. мала р S; максимальное число витков обмотки возбуждения точного канала tNmp = 100 и максимальное число проводников в пазу 35 мэгнитопровода кольцевой обмотки возбуждения грубого канала Nttt 10. Обмотки возбуждения грубого и точного каналов соединены последовательно, т.е. коэффиь и ент а 1,. 40

Задано, что допустимая погрешность от влияния гармоник * - р и z2+ р не более

2 угл.сек., Числа проводников обмотки возбуждения грубого канала в пазах магнитопровода 45 . вычисляются. по выражению

Nf -- Nttt sin — I ° (2)

zt . Расчет проводников в пазах магнитопровода по выражению (2) сведен в табл 1 50 (графы 1-5).

При заданных параметрах правая часть неравенства (1) г .. % . Я

Р гР)гг,ч,рЫ Р г<Р, г дггг ) ,и .юг г< для гармоники zg - p будет равна

43 ° 2l МОР гщ — sin— г У ° 73 р г; р ° tS бпз =0051t г

21 г r в

31 2 f 100 Slit — $lrl—

2 21

Эти числа являются допустимыми величинами, меньше которых должны быть левые части неравенства (1), для гармоник 15 и 31.

Вычислим для рассчитанного распределения чисел проводников обмотки возбуждения (табл.1, графа 5) значения левых частей неравенства (1).

Для гармоники гг - р - 15 левая часть неравенства (1) будет

Для гармоники zz.+ р = 31 левая часть неравенства (1) будет! .1

Поскольку эти величины значительно превышают допустимые (0,0511 для 15-й и

0,1711 для 31-й гармоники), то требуемая точность не обеспечена.

Необходимо провести корректировку (переокругление) значений йь Эта задача решается. например, изменением чисел проводников в пазах (см. табл.2).

Откорректированный закон распределения проводников в пазах магнитопровода обмотки возбуждения приведен в графе 6 табл.1. . Указанные изменения обеспечивают выполнение неравенства (1) для обеих гармоник(15 и 31). При этом Законе левые части неравенства (1) будут фуcos3tgtl) + (N>sfn3tglj =0,02437, 1713037 го каналов, причем обмотки точного канала выполнены барабанными, о т л и ч à ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния грубого канала на точный, кольцевая обмотка возбуждения грубого канала выполнена с распределением проводников по пазам магнитопровода, удовлетворяющим соотношению (("-(*}у ) .(-"-"-.»у ) I(S A }}t}}p d.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения возбуждения нэ последовательное включение обмотки 6 и 7 в зависимости от углового положения а ротора на выходных обмотках грубых каналов 8 и 9 наводятся напряжения, соответственно пропорциональные sin а и соз а, а на выходных обмотках точных каналов 10

10 и 11 — напряжения, соответственно пропорциональные з(праи созра.

8 отличие от прототипа предлагаемый

ДВТ обладает повышенной точностью за счет значительного уменьшения влияния действия обмотки возбуждения грубого канала на выходные обмотки точного канала.

Этот эффект получается ээ счет выпол(za р) а1 юр в1}} — в1}} — в

t>

1 — номера пазов магнитопровода. несущего обмотку возбуждения;

z1, zz — число пазов мэгнитопроводов, несущих соответственно обмотки возбуждения и выходные;

N> — число проводников обмотки возбуждения грубого канала в (-м пазу магнитопровода; р — число пэр полюсов точного канала: ар}р — максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода обмотки возбуждения точного канала а.— отношение величин токов возбуждения грубого и точного каналов; д — допустимая угловая погрешность, вносимая влияйием гармоники ю «йр цепи возбуждения грубого канала. нения соотношения (1) при расчете обмотки возбуждения, так как при этом подавляются

25 в HC обмотки возбуждения две наиболее сильные гармоники, имеющиеся в НС выходных обмоток точного канала.

Формула изобретения

Двухканальный вращающийся трансформатор. содержащий статор и ротор, в пазах одного иэ которых уложены синусоидэльно распределенная кольцевая обмотка возбуждения грубого канала и обмотка возбуждения точного канала, а в пазах другого — распределенная обмотка грубого и синусоидально распределенная обмотка точно30

Таблица 1

10 зЬ - д-1

2ж

Ок глен ные значения з1п — 1

2ж

2ж

21 после первого ек гления после. переокгления

3

5

7

8.

11

12

13

14

16

17

18

19

17,14

34,28

51,43

68,57.

85,71

162,86

137,14

154,29

171,43

188,57

205,71

222;86

257;14

274,29

291,43

368,47

325,41

342,86

366

0.294755

- 0,56332

0,781831

0,930874

0;997204

0,974928

0,866026

0,680173

0,433884

0,149043

-0.149043

-0,433883.

-0,680173

-0,866026

-0,974928

-0,997204

-0,930874

"0,781831

-0,56332

-0,294755

2,9

5,6

7,8

9,3

10,0

9,7

8,7

6,8

4,3

-1,5

-4,3

-6,8

-8,7 .9,7

-10,0

-9,3

-7.8

-5,6

-2,9

6

9

7

2

-2

-4

-7

-9

-10

-10

-9

-8

-6

-3

5

8

16

7

1

-1

-4

-7

-9

-16

-9

-8

-7

-5

-3

1713037

Таблица 2

11 16 17

19

Было .10

-.10

-8

Установлено

-5,ЙОЛ

Составитель А.Милюков

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова, Редактор А,Маковская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 с

Заказ 541 Тираж Подписное

ВНИИПИ,Государственного комитета по изобретениям и открытиям прй ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5