Многополюсный вращающийся трансформатор

 

Изобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании многополюсных вращающихся трансформаторов, фазовращателей и других информационных машин. Данью изобретения является повышение точности многополюсных вращающихся трансформаторов (МВТ). МВТ состоит из магнитопровода ротора, имеющего Z зубцов, магнитопровода статора, имеющего г зубцов, на которых размещаются синусоидально распределенные обмотки с числом пар полюсов р. Числа Z я ( р) имеют общий множитель а, числа Й и () имеют общий множитель а, числа витков Wj , охватьшающих зубцы магнитопровода ротора, каждой обмотки i удовлетворяют соотношениям JZ (t + {.1 + (, )(i-l) О, a числа витков Wj , охватывающих зубцы магнитопровода статора, каждой обмотки удовлетворяют соотношениям «. иТ с + ()(i-l) О, где 1/ 1, , , 1 1, 2,.,., Zj/aj, «51 и J г номера соответственно зубцов ротора и статора. 2 ил.2 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН д11 4 Н 02 К 24/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь

Ю

CO

Ь )

СО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ.И ОТКРЫТИЙ (21) 4209699/24-07 (22) 16.03.87 (46) 07.10.88. Бюл. У 37 (72) Б.П.Леонов и А.И.Милюков (53) 621.313.214.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 383171, кл. Н 02 К 24/00, 1971, Авторское свидетельство СССР

У 418939, кл. Н 02 К 24/00, 1972. (54) МНОГОПОЛЮСНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР (57) Изобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании многополюсных вращающихся трансформаторов, фазовращателей и других информационных машин. Целью изобретения является Ito вышение точности многополюсных вращающихся трансформаторов (МВТ). МВТ состоит из магнитопровода ротора, имеющего Z„ зубцов, магнитопровода

„„SU„„1429239 А1 статора, имеющего 2 зубцов, на которых размещаются синусоидально распределенные обмотки с числом пар полюсов р. Числа Z< и (Š— р) имеют общий множитель a„, числа Е, и (Z -р) имеют общий множитель а, числа витков W>, охватывающих зубцы магнитопровода ротора, каждой обмотки

Qy удовлетворяют соотношениям, Wp + 1 (° 1

+ (Z / „)(i-1) = О, а числа витков

W, охватывающих зубцы магнитопровода статора, каждой обмотки удовлет4 воряют соотношениям,> W + с

+ (Е,/а.,)(5-1) О, где 1, " 1, 2,..., Е„/а„, 1 1 2 ° ° ° ° ° Z /ag, и,J — номера соответственно зубцов ротора и статора. 2 ил.2 табл.

1429239

Многополюсный ВТ выполняют с чис лом зубцов магнитопровода ротора Е», имеющим общий множитель а „ с числом (Е - р), и с числом зубцов магнитопровода статора Ее, имеющим общий множитель а с числом (Е»-р), Числа витков в секциях каждой обмотки ротора У охватывающих зубцы магнитоЗл провода, занумерованные через должны удовлетворять Е„ /а„" соотношению

gV,„ (;1) =O, (1) 50 с» » а числа. витков в секциях Ч каждой обмотки, охватывающих зубцы магнитопровода статора, занумерованные через ), должны удовлетворять 7, /а 55 соотношению а

+ — — (i-1) = О, (2)

6, / "е, Изобретение относится к электро технике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин, вращающихся трансформаторов (ВТ).

Цель изобретения — повышение точности путем полного подавления в обмотках ротора низшей гармоники намаг ничивающей силы (н.с.) порядка (7.— р), где Z < — число зубцов магнито, .провода статора, и в обмотках стато; :ра низшей гармоники порядка (7,„- р), : :где Е „ — число зубцов магнитопро: вода ротора и ряда высших гармоник.

На фиг,1 показана обмотка ротора;, на фиг. 2 — обмотка статора.

Многополюсный ВТ состоит из соосно расположенных неподвияного корпу са статора, несущего магнитопровод, 20 и поворотного корпуса ротора, несущего магнитопровод. На магнитопрово: дах статора и ротора размещены обмотII H °

Оба магнитопровода имеют числа 25 зубцов, не кратные числу пар полюсов р многополюсного ВТ, и несут на себе по две квадратурные (сдвинутые по положению на магнитопроводе на

90 30 град) синусоидально распреде" р ленные обмотки. Обмотки ротора расположены в пазах 1-14, а обмотки статора в пазах 15-39, Наиболее сильными из искаяающих точность гармоник н.с. являются гармоники порядка (Е » — р) и (Е -р), где

» переменная суммирования; числа, принимающие в каждом равенстве по одному значению из совокупности 1,2,..., Z»/à числа, принимающие в каждом равенстве по одному значению иэ совокупности 1,2,..., Z /à, 1»».

z„.

+ †-(-1) — числовые значения ноа» меров зубцов 1» магнитопровода ротора;

1 +

+ -- — (i- 1) — числовые значения

Е2

R номеров зубцов,) магнитопро . й. вода статора.

Выполнение этих условий обеспечи-. вает полное подавление в разлояении

«Ьурье н.с. обмоток ротора, всех гармоник, кратных а включая гармонику (Е -p) так как (Е -ф) по условию кратно а и в разложении Фурье н.с. обмоток статора всех гармоник, кратных а, включая гармонику (Z, -р).

Пример выполнения обмотки. Причем число пар полюсов р = 4, число зубцов магнитопровода ротора Z» = )4, число зубцов магнитопровода статора Z =

25, М„„ = 10 и для ротора и для статора. Числа зубцов магнитопроводов выбраны так, что между числами

Е = 14 и (Z -р) = 25 — 4 = 21 имеется общий множитель а„ = 7, а между числами Е = 25 и (Е,»-р) = 14-4 =

10 — общий множитель а = 5.

Расчет чисел витков обмотки ротора представлен в табл,1; расчет чисел витков обмотки статора — в табл,2, В табл, 1 и 2 приняты обозначения: — номера зубцов ротора и 1 - номера зубцов статора. Ось первого паза считается под углом к началу отсчета 45 эл, град, поэтому при расчете квадратурных обмоток их распределение пропорционально sina(j, т

Округленные значения чисел витков охватывают зубцы ротора и, ста-

» тора, Проверяют рассчитанный закон распределения витков обмотки ротора на удовлетворение равенству (1). .Так

7» 14 как - — - = -- — — 2, проверяются два

8. » равенства. Их левые части равны при

1,=1

1429239

14

Ф r

)((л + - — — (>-1) = )»л»а (<-4) = а, Ь1

= W» +W6 +Wq +Wr +»(з +»(11 +

+Ы16 =7 3 1 +5 8+ IO 9

+ 1» при .1 2

W, + — -"-(i-1) = „W« (q)

4=1 а

4 4 1

= Wà + W4 + W6 + Wâ + W„о + Ч4а +

+W =-8+10-9-7-3-1+

44 15

+5 + l.

Таким образом, равенство. (1) не выполнено.

После переокругления чисел витков, охватывающих 6-й и 13-й зубцы, т.е. 20

ГW .=W4+Wo+Ч4, 4+6 1 (-М,( =1 б. 7 + 9 — 2 - 10 — 5 = — 1;

М„ †-- (-1) а,, 1а1

46 С1 а . Х при 1 2 7 W + †-" (i-i) « р, (, ) = рт + р + „ + „ ее с=1,«

=- 2+ 9+ 8-4-10=+ 1;

6 (; )= »,,(,„)=р,+»+и„„+ti, р„

Е при 1д = 3 > 1 1,+ — а

=-9 +0+10+6-6 +1;

Сф <

1 = 4 W + (i 1)

С.. 4 S

4а 1

8. - 8 + 3 + 10 + 3 = Ol

4»6 (t 4) = W + W + W„+ WÄq + W

З (4 при

1 =5 РW + — - (i-1)

z, а S a е

1=1

1 - 9 - 7 + 5 + 10 О.

Q f $(, = W, + W„+ W„+ W„+ при

l кратных 5, т.е. гармоник 5,10,15, 50

20,.... и т.д. Но наиболее важным является подавление гармоники Е,г - р =

10, так как она наиболее сильная в обмотках ротора, имеет максимальную амплитуду, а там ее подавить невозможно.

Примеры выполнения обмоток по окончательным данным табл. 1 и 2 приведены для ротора на фиг. i и для статора на фиг.2, Пазы магнитопровоКак видно из вьиислений» равенства (2) удовлетворены не полностью и требуется корректировка распределения обмоток.

Данные после изменения округления чисел витков до целых чисел с выполнением всех равенств (2) приведены в табл.2.

Проведенные изменения распределения витков статорных обмоток дает полное подавление в их н,с. гармоник, числа W6 и М,6, вместо -9 устанавливают -10, Равенство (!) удовлетворено.

Это даст полное подавление в н,с. обмоток ротора гармоник, кратных 7, т.е. гармоник 7,14,21,28,35 и т.д, Но наиболее важным является подавление гармоники 2i,т.е. (2-р)-гармоники,так как она в обмотках статора среди высших гармоник н.с. имеет максимальную амплитуду и там ее подавить невозможно.

Проверяют рассчитанный закон распределения витков обмотки статора удовлетворению равенству (2). Так как

ZR .25

= 5, то проверяются пять а 5 .равенств °

Их левые части равны при 1 I

142

Предлагаемый трансформатор без каких-либо дополнительных затрат позволяет существенно повысить точность воспроизведения синусно-косинусного преобразования по сравнению с известным за счет полного исключения в выходных напряжениях .гармоник, крат35 ных значениям общих мФжитеЛей -.а„и а, в спектр которых включаются низйке гармоники разложения н.с. обмоток, принципиально имеющихся при идеальном синусоидальном выполнении обмоток.

Таблица 1 исло витков, охватывающих зубец

Зу бед гловое оложение зубае(1 ° лoor4p&ss ов 1,.

Переокругление

Mj c учетом выражений асчет- Округое ленное

g cos/1 до целого Vj

1 (1) и {2) дов занумерованы так, что первый зубец расположен между 1-м и 2-M пазами, второй зубец между 2-м и 3-м пазами и т.д. У лобовых частей обмоток .против каждого зубца написаны числа

5 охватывающих их витков..л

Трннсформатор работает следующим образома

При подаче на одну иэ квадратур- ., иых обмоток ротора напряжения пита: ния иа выходных обмотках .статора в зависимости от углового положения р(. ротора наводятся напряжения, пропорциональные sin ряи сов рк. При подаче напряжения питаний на другую (квадратурную) обмотку ротора при

; том же начале отсчета углов о(напря- 20

: жения на обмотках статора будут про::: порциональны sin р (4 + 90 ) и сов р (e(+ 90 ), Многополюсный ВТ может работать и при питании со сто-.. роны статорнык обмоток, тогда выход25 ными обмотками будут роторные обмотки °

1 45 0,707106 7,07

2 147,85714 "0,846724 -8,47

9239 6 Формула изобретения . Многополюсный вращающийся трансформатор, содержащий магнитопроводы ротора и статора с числами зубцов соответственно Е„ и Z, не кратными числу пар полюсов р, на которых уста-. . новлены секции синусондально распределенных обмоток, о т л и ч а ю -, шийся тем, что, с целью повышения точности, число зубцов магнитопровода ротора Z „ имеет общий множитель а„ с числом (Z -р), число зубцов магнитопровода статора Е имеет общий множитель а с числом (Е„-р), числа витков в секциях Vi каждой обмотки, охватывающих зубцы магнитопровода ротора, где „ - номера зубцов магнитопровода ротора, удовлетворяют Е /а соотношениям

Ч и, ° <,, =о, iaaf а числа витков в секциях У1 каждой обмотки, охватывающих зубцы магнитопровода статора, где 1 - номера зубцов магнитопровода статора, удовлетBopHIoT E /а соотношениям ао

У, < «7- 0, э где i - переменная суммирования;

1 = 1,2,..., Z)/à„;

1 ==12, — й-; ф ф ° ° ° j а

". 1 - + — -"-(i-1) — числовые значения ал номеров зубцов 1 магнитопровода ротора;

Е

1 + — >-(i-1 ) —,числовые значения, ас

-номеров зубцов,) магнитопровода статора.

1429239 8 Продолжение табл 1 сло витков, охватывамщих зубец руг нное целоМ) счете

cos,g, и (2) 3 250,71428 -0,330279 -3,30

4 353,57142 0,993712 9,94

10

5 96,42856 -0,111964

-1,12

6 199,2857 -0,943883 -9,44

7 302,14284 0,532032 5,32

- -10

0 707106 7,07

8 45

9 147,9

-8,47

-0,8467

3,30

10 250,7 -0,3303

ll 353,6 0,9937

10

9,94

-I 12

-9,44

-0,1120 .

-0,9439

0;5320

-10

5,32

Зубец

34, исло витков, охватывающих зубец

os 4) круглен ое до елого, М

Расчетное

10 casg

0,707106 7,07

l 5 45

16 102,6 -0 ° 218143

17 160,2 -0,940881

-2,18

-9,40 гловое оложение зуб аеф л.град

12 96,4

13 199,3

14 302,1

Угловое положение зубца4ф ° эл.град. еокление с тон акену

Таблиц.а 2

Переокруг-, ленное Ъl с уче-тои фориулы изобретения

1429239

Продолжение табл.2 сло витков, охватывающих зубец ов. ) асчет ое

0 cos

l8 .217,8 -0,790155

-7,90

0,94

0,094108

0,891006

l9 275,4

8,,9) 20 333

8,61

21 30,6 0,860742

22 88, 2 0,031411

0,31

-8, 27

23 145,8 -0,82708

-9,)8

24 203,4 -0,917755

-), 6

7-, 50

-0,156435

25 261

26 318,6 0,750111

27 16,2 0,96294

10

9,63

28 73,8

0,278991

29 131,4 -0,661312

-0,987688

-0,397148

"10

-10

30 189

31 246,6

32 304,2 0,562083

5 62

10,33 1,8

34 59,4

) 0,00

0i999507

0,509042

-4,54

35 117 -0,453991

-10

-10

-9,96

-6,13

3,39

36 174,6 -0,995562

37 232,2 -0,6Г2907

38 289,8 0,338738

9,76

39 347,4 0,975917

Майме»

Я,у бец

5 .

Угловое . ноложение вубцаф; эл.град.

2,79

-6,61

-9,88

-3,97 руглене до елого, М

Переокруг ленное Я с учетом Фор-. мулы изобре" тения

1429239

Ч)

В

Ф

Я

I ф

Редактор A,Êîýîðèç

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5138/52

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и(-C

С

"L C

-L

"С C

-С и("C тC

Составитель В,Комаров

Техред А.Кравчук Корректор М.Демчик