Многополюсный вращающийся трансформатор

 

МНОГОПОЛЮСНЫЙ ВРАЦАЮЩИПСЯ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий ротор и статор, выполненные в виде двух одинаковых групп магнитопроводов с нечетным числом зубцов и установленными на них синусоидально распределенными входными синусными и косинусными выходными обмотками с четным числом пар полюсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, взаимное расположение обмоток статора и ротора одной группы магнитопроводов смещено относительно взаимного расположения обмоток статора и ротора другой группы магнитопроводов на 180°, одноименные выходные обмотки соединены последовательно, а входные обмотки - параплельно.

СОО3 ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ .Ф ф

11 г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3517041/24-07 (22) 20.10.82 (46) 07.01.84. Бюл. Р 1 (72) A.È.Ìèëþêoâ и B.A.Ãoðáà÷åâñêèé (53) 621.314.214.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 418903, кл. Н 02 К 24/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 276239; кл. H 02 N 5/32, 1969. (54)(57) МНОГОПОЛЮСНЫЙ ВРЫВАЮЩИЙСЯ

ТРАНСФОРМАТОР, содержащий ротор и статор, выполненные в виде двух одинаковых групп магнитопроводов с нечетным числом зубцов и установленны„„SU„„59?8 А цсбр Н 02 К 24/00 Н 02 М 5/32 ми на них синусоидально распределенными входными синусными и косинусными выходными обмотками с четным числом пар полюсов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыщения точности, взаимное расположение обмоток статора и ротора одной группы магнитопроводов смещено относительно взаимного расположения обмоток статора и ротора другой группы магнитопроводов на 180 одноименные выходные обмотки соединены последовательно, а входные обмотки — параллельно.

1065978

4Î енИзобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники, в частности к вращающимся трансформаторам, Известны многополюсные синусно- 5 косинусные вращающиеся трансформаторы jBT.), содержащие синусоидально распределенные обмотки на магнитопроводах с определенным соотношением чисел зубцов магнитопроводов 19 и чисел пар полюсов обмоток (1 ).

Недостатком укаэанных многополюсных BT является невысокая точность иэ-за проявления систематических погрешностей от неточности изготовления ВТ.

Известен также многополюсный ВТ, содержащий магнитопровод ротора и магнитопровод статора, выполненные каждый в виде двух магнитопроводов с нечетным числом зубцов. На магнитопроводах расположены входные и выходные обмотки !2).

Недостаток известного BT также обусловлен невысокой точностью вос25 произведения синусоидальных зависимостей, присущей входящим в устройства элементарным ВТ, в виде систематических погрешностей, связанных с зубчатостью строения магнитопроводов и технологической пргрешностью изготовления.

Цель изобретения - повышение точности многополюсного враща.ащегося трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в многополюсно; вращающемся трансформаторе, содержащем ротор и статор, выполненные в виде двух одинаковых групп магнитопроводов с нечетным числом зубцов и установлен ными на них синусоидально распредел ными входными синусными и косинус-! ными выходными обмотками, имеющими четное число пар полюсов, взаимное расположение осей обмоток ротора и статора одной группы магнитопроводов смещено относительно взаимного расположения осей обмоток ротора и с атора другой группы магнитопроводов на 180!, одноименные выход!

0 ные обмотки соединены последовательно, а входные обмотки — параллельно.

На фиг.1 показана принципиальная схема размещения узлов многополюсного ВТ; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема соединения обмоток ВТ, Многополюсный BT (фиг.1) содержит ротор 1, имеющий два одинаковых магнитопровода 2 и 3, закрепленных @ на одном валу, и статор, выполненный иэ двух корпусов 4 и 5, имеющих возможность взаимного разворота. В каждом корпусе 4 и 5 статора закреплены одинаковые магнитопроводы 6 и 7. 65

Магнитопроводы 6 и 7 статора и магнитопроводы 2 и 3 ротора попарно (пакеты 2, 6 и 3, 7) расположены. в одних плоскостях соосно с зазором 8 между пакетами. Числа зубцов всех магнитопроводов нечетные, причем магнитопроводы ротора и статора имеют разные числа пазов.

На каждом магнитопроводе 2 и 3 ротора размещено по одной синусоидально распределенной обмотке 9 и 10. Обмотки 9 и 10 выполнены одинаковыми и одинаково расположены относительно зубцовых слоев магнитопроводов 2 и 3.

На каждом магнитопроводе 6 и 7 статора размещено по паре синусоидально распределенных квадратурных (сдвинутых между собой по положению на 90 эл.град. ) обмоток 11 и 12.

Пары обмоток 11 и 12 выполнены одинаковыми и одинаково расположены относительно зубцовых слоев магнитопроводов 6 и 7. Пара обмоток 11 состоит из синусной 13 (фиг.2) и косинусной 14 обмоток, а пара обмоток 12 — из синусной 15 и ..косинусной 16 обмоток. Выводы синусных обмоток обозначены С„, С, косинусных—

1 2

Обмотки 9, 13 и 14 образуют систему обмоток одного элементарного ВТ, а обмотки 10, 15 .и 16 — систему обмоток второго элементарного ВТ. Все обмотки имеют одно и тоже четное число пар полюсов.

Обмотки 9 и 10 ротора соединены между собой параллельно (фиг.2 ) и образуют цепь возбуждения предлагаемого многополюсного ВТ. На фиг. 2 выводы этих обмоток обозначены

В, В . Обмотки 13 и 15 статора соединены последовательно и образуют первую (синусную ) выходную цепь, а обмотки 14 и 16 также соединены последовательно и образуют вторую (косинусную ) выходную цепь.

При определенном взаимном положении осей обмоток ротора относительно осей обмоток статора напряженке на одной из выходных обмоток каждой системы равно нулю. Такое взаимное положение осей обмоток принимается за нулевое °

В предлагаемом многополюсном ВТ совмещены те нулевые положения этих обмоток, при которых взаимное расположение осей системы обмоток ротора и статора на первой паре магнитопроводов (ротор — статор ) 2 и 6 относительно взаимного расположения осей системы обмоток ротора и статора на второй паре магнитопроводов (ротор — статор ) 3 и 7 при любом положении ротора смещено на 180

Это показано на фиг. 2 совмещением положений осей всех синусных и

10б 5978 косинусных обмоток статора и разворотом осей обмоток ротора на 180 .

Такое вь;полнение многополюсного

BT позволяет повысить точность воспроизведения синусоидальных зависимостей в результате снижения амплитуд искажающих пространственных гармоник и выходных напряжениях обмоток при повороте ротора ВТ.

Покажем это на примере синусной (первый выход )выходной обмотки.

В поле любой обмотки имеются только гармоники, кратные числам зубцов магнитопроводов + р, где р — число пар полюсов; между первичными и вторичными цепями взаимо- 15 действуют только гармоники одного порядка.!

=Asin

1

"((1)

I где Ы—

1

2

Ро(-+4 Sin (Z - Р) (с + М)+ Ц sin(Z -P) х

1 2

I (<) 55 угол поворота ротора; число пазов ротора; число пазов статора; амплитуда первой (основной ) пространственной гармоники; амплитуды соответственно 60 гармоник порядка (Z1 — р), (22 — р )у постоянные углы сдвига нуле-,-, вых положений гармоник поряд-. ка (21-р ), (22 — р ). 65

А, —

При проектировании ВТ зубцы магнитопроводов выбирают в таком количестве, чтобы совпадающие между первичными и вторичными обмотками гармоники имели возможно более высокий порядок, так как амплитуды высших пространственных взаимодействующих гармоник уменьшаются пропорционально третьей степени от номера (порядка ) гармоники. Этим достигается высокая теоретическая точность ВТ. Однако, по технологическим причина."л поле любой (например, первичной )обмотки искажается и появляется спектр других гармоник, номера которых совпадают с имеющимися гармоника ли другой (например, вторичной) обмотки. В результате технологические гармоники также проявляются в виде спектров гармоник, кратных числам зубцов магнитопроводов + р. Наиболее сильной определяющей погрешность BT из это- 40

ro спектра является низкая гармоника (Z — р), которая в частном случае может быть ниже основной, т.е. (Z -p)

U = A sin P (с + (80 ) + A si и (Z„- P } {с(, + 180 + Y )

+8 э о (Z — P} (с +180 + } (2) (амплитуды высших гармоник, которые могут иметь другие, присущие частному образцу ВТ, значения обозначены теми же, что в выражении (1 ), буквами с двумя штрихами

Учитывая, что р четное чило, а Z „ и Z нечетные числа, выражение (2 ) записывается в виде

U =AsinPoL-А gin(Z -PI(e(V)-8"э1п(2 -P)(c(+)} (3) Так как напряжения обмоток 13 и 15 при последовательном включении складывается, выходное напряжение на первом выходе

U =() +U" =2Àüin Ðî +(ß -A")Bin(Z -p)(3+4 }+

1 1 1

1 (В -8"}gin Рг-P) (ck+(} (4)

Таким образом, в предлагаемом многополюсном ВТ выходное напряжение первой (основной) гармоники удваивается, а амплитуды низших из технологических гармоник равны разнице амплитуд соответствующих гармоник обмоток 13 и 15. При идентичности технологических процессов разности (Л - Л") и ( — В") стремятся к нулю, а относительно первой гармоники, а:лплитуда которой удвоилась, проявление погрешности уменьшается в два раза.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход многополюсного BT напряжения UB в зазоре между магнитопроводами ротора и статора

2 и б, 3 и 7 наводятся пространственные синусоидальные поля с периодом р. В зависимости от угла поворота сС на выходных обмотках 13-1б индуктируются напряжения соответственно

0 K-cos Pc( () К-э пас(Q к coS P0L

B где К вЂ” коэффициент трансформации.

Так как напряжения обмоток 13 и 15, 14 и 1б складываются, то на первом выходе многополюсного ВТ

01 = 20 К 5 т о, а на втором 0 =

2 — 20 К сов Ы.

1065978

Составитель В.Комаров

Редактор А.Огар Техред И. Иетелева, Корректор Л.Патай

Заказ 11055/56 Тираж 672 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r Ужгороц, ул. Проектная, 4

Таким образом, в предлагаемом многополюсном ST в результате вычитания амплитуд совпадающих по фазе низших пространственных гармоник выходного напряжения исключаются погрешности, обусловленные технологическими отклонениями изготовления ВТ, и одновременно в два рада .. увеличивается коэффициент передачи по напряжению. B итоге повышается точность ВТ.