Двухканальный вращающийся трансформатор

 

Изобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании двухканальных вращающихся трансформаторов (ДВТ), имеющих на единой магнитной цепи обмотки грубого и точного каналов. Целью изобретения является повышение точности ДВТ. ДВТ содержит на одном и том же магнитопроводе обмотки точного и грубого каналов. Число витков каждой выходной обмотки точнот о канала удовлетворяет соотношению / ZiZ,. ( 2 W,- cos ) + ( 4 W; )2 t А sin рсГ, где А (7.. piT/ /z,sin pIT/z ,, /2p2 aW,sin ff/z, sill i - номер зубцов магнитопровода, несущего выходные обмоткн; z,, 7. ., - число зубцов магнитопроводов, соответственно несуищх обмотки возбуждения и выходные; W - - число витков секций, охватывающих i-й зубец магнитопровода; o(j - угол rto расточке магнитопроБода между заданным произвольно началом отсчета углов и осью i-ro зубца; р -число пар полюсов точного канала; cf - допустимая угловая погрешность, вносимая влиянием обмотки возбуждения грубого канала; W I х W , максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода соответственно обмотки возбуждения точного канала, выходной обмотки точного канала и обмотки возбуждения грубого канала; а - отношение величии токов возбуждения грубого и точного каналов. 3 ил., 2 табл. (Л 4 00 ьо а 1 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!) 4 Н 02 К 24/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Kf .,"" »"-: a%

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4230235/24-07 (22) 14.04.87 (46) 23.10.88. Бюл. № 39 (72) Б.П.Леонов и А.И.Милюков (53) 621.314.214.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1034130, кл. Н 03 К 24/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 417878, кл. Н 02 К 24/00, 1970. (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР (57) Изобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании двухканальных вращающихся трансформаторов (ДВТ), имеющих на единой магнитной цепи обмотки грубого и точного каналов. Целью изобретения является повышение точности ДВТ. ДВТ содержит на одном и том же магнитопроводе обмотки точного и грубого каналов. Число витков каждой выходной обмотки точного канала удовлетворяет соотношению

„SU„„3432674 А 1

z 21 соз с(; ) + (— W sind)26

1: 1 I

А sin pd, где А = (z,!W Wm,sin p»/

/z, sin р»/z /2р aW„,sin и/z, sin я/z< номер зубцов магнитопровода, несущего выходные обмотки; z,, z,„— число зубцов магнитопроводов, соответственно несущих обмотки возбуждения и выходные; W„ — число витков секций, охватывающих i-й зубец магнитопровода; Ы; — угол По расточке магнитопровода между заданным произвольно началом отсчета углов и осью

i-го зубца; р — число пар полюсов точного канала; d — допустимая угловая погрешность, вносимая влиянием обмот- о ки возбуждения грубого канала;

1 »!!

W — максимальное число витков, Щ

tn»! П! охватывающих зубец магнитопровода со- С ответственно обмотки возбуждения точного канала, выходной обмотки точного канала и обмотки возбуждения грубого канала; а — отношение величин токов возбуждения грубого и точного р каналов. 3 ил., 2 табл.

СЮ

1432674

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

Целью изобретения является повышение точности двухканального вращающегося трансформатора (ДВТ) за счет уменьшения влияния цепи возбуждения грубого канала на выходные обмотки точного канала.

На фиг. 1 показана схема расположения магнитопроводов ДВТ; иа фиг,2— принципиальная электрическая схема

ДВТ; на фиг. 3 — выходная обмотка точного канала, Двухканальный вращающийся трансформатор состоит из соосно расположенных неподвижного корпуса статора 1 (фиг.1) несущего магнитопровод 2 и поворот- 20 ного корпуса ротора 3, несущего магнитопровод 4. На магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещаются обмотки 5, Принципиально обмотки возбуждения 25 могут размещаться как на роторе, так и на статоре. В ДВТ обмотка возбуждения размещена на роторе, а выходные обмотки — на статоре.

На роторе размещены две обмотки 3() возбуждения (фиг.2). Обмотка возбуждения грубого канала 6, имеющая синусоидальное распределение витков, выполнена двухполюсной. Обмотка 7 возбуждения точного канала выполнена

, с числом пар полюсов р и может быть как синусоидально распределенной,, .так и сосредоточенной по типу "зубецполюс". В данном случае обмотка возбуждения канала точного отсчета выполнена по типу "зубец-полюс".

На магнитопроводе 2 статора 1 размещены две пары синусоидально распределенных выходных квадратурных обмоток: синусная 8 и косинусная 9 обмот-45 ки грубого канала, и синусная 10 и косинусная 11 обмотки точного канала.

Выходные обмотки грубого канала имеют но одной паре полюсов, а выходные обмотки точного канала — р пар полю50 сов. Выходная обмотка точного канала расположена на зубцах 12-32 (фиг.3).

При расчете синусоидального распределения выходных обмоток точного канала числа проводников, охватывающих зубцы магнитопровода, должны выполняться в соответствии с выражвнием

= W cos po(„„ число Витков Охвзтывающих 1-й зубец; номер зубца; максимальное число витков, охватывающих один зубец; угловое расположение оси

i-го зубца на расточке магнитопровода. о, что для получения равенетров синусной и косинусной бмоток и одинакового закона значения ; определяются гл е 1 ;

Извести ства парам выходных о их намотки выражением

2п . 1

n == ----- -+ (i — — — )

4р к 2 (2) т

+ (, . W. sin с(.)

1 ! А sin pd, (3) р!(sin

z 2

P II

1 е,У Йщ $1п где А—

Ц

s 1.п

2 р à W „sin

z„ — номера зубцов магнитопровода, несущего выходные обмотки; где л — число зубцов магнитопровода, несущего данную обмотку (в данном случае магнитопровода статора).

В известных ДВТ рассчитанные величины М округляются до целых значений

1 и по полученным данным составляется схема намотки. При округлении расчетных значений W. до целых чисел нарушается распределение чисел витков секций выходных обмоток точного канала, пропорциональное cos p d;. В результате этого намагничивающая сила (НС) этих обмоток содержит помимо основной гармоники р так же первую гармонику, которая.при наличии возбуждения грубого канала связывается с ним, что приводит к появлению дополнительной погрешности.

На округление чисел витков выходных обмоток точного канала в данном устройстве устанавливается условие, приводящее к значительному подавлению первой гармоники. В соответствии с этим условием числа витков в секциях выходных обмоток точного канала должны удовлетворять неравенству

143267«

Выполнение неравенства (3) дости- 30 гается корректировкой (переокруглением) рассчитанных значений W,. Принципиально следует стремиться получить левую часть неравенства практически близкой к нулю.

Выполнение неравенства (3) в реальных конструкциях выполнимо при

tl значениях d на уровне, меньшем 1, Поясним принцип формирования выходных обмоток точного отсчета на 40 примере расчета синусной обмотки.

Пусть заданные числа зубцов магнитопровода ротора, несущего обмотки воз.— буждения, z „ = 20; число зубцов магстатора, несущегo BbIxog 45 ные обмотки, z g = 21; число пар полюсов обмоток точного канала р = 10; максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода статора для выходных обмоток точного канала 50 — 50, для обмоток возбуждения

3пр точного канала W mp = 100, грубого канала W = 5.

Пусть обмотки возбуждения грубого и точного каналов включены последовательно (это наиболее целесообразно), т.е. а = 1. Допустимая погрешность от влияния обмотки возбуждения грубого канала J = 3 .

z ик

W °

W W

mp п р

Wm числа зубцов магнитопроводов, соотве ственно несущих обмотки возбуждения и выходные; число витков секции, охваты5 вающей i é зубец магнитопровода; угол по расточке магнитопровода между заданным началом отсчета углов и осью i-ro зубца; число пар полюсов точного канала; допустимая угловая погрешность, вносимая влиянием об- 15 мотки возбуждения грубого канала; максимальное число витков секций, охватывающих зубец магнитопровода соответственно обмотки возбуждения точного канала, выходной обмотки точного канала и обмотки возбуждения грубого канала; 25 отношение величин токов возбуждения грубого и точного каналов, Прп заданных параметрах правая часть неравенства (3) равна

21 100 50 sin --- sin 86

2 10 1 5 sin 9 sin 8,6"

i sin 10 3" = 0,102.

Характеристика ДВТ представлена в табл. 1 и 2.

Расчет витков, охватывающих зубцы магнитопровода статора синусной обмоткой при использовании ранее приведенных выражений (1) и (2), представлен в графах 1-4 табл. i. В гра. фе 5 этой же таблицы приведены значения чисел витков в секциях, охватывающих зубцы магнитопровода, полученные (так же, как и в известных

ДВТ) путем округления расчетных чисел витков (графа 4) до ближайших целых чисел.

Обмотка с числами витков секций, приведенными в графе 5, содержит полный спектр гармоник намагничивающей силы. Однако наибольшее влияние на снижение точности работы ДВТ от действия поля возбуждения грубого канала оказывает первая пространственная гармоника (к=1), так как является основной гармоникой НС грубого канала. Степень влияния первой гармоники с требуемой точностью (Я и отражает неравенство (3), правая часть которого нами уже вычислена.

Для определения влияния первой гармоники вычислим величину левой части неравенства (3) для определенного в табл. 1 распределения витков

М . Результаты вычислений приведены в табл. 2, где при сложении коэффициентов в столбцах 6 и 7 получаем, W; sin d; = 0ü840572;

W cos cl = 2,129631, тогда левая часть неравенства (3)

= 2,29.

Поскольку эта величина превьппает величину 0,102 в 22,5 раза, а должна

5 1 согласно условию (3) не превьпиать ее то требуемая точность не обеспечена.

Необходимо провести корректировку (переокругление) значений W

Задача решается при изменении чисел витков, охватывающих, например, следующие зубцы: на зубце 19 вместо

Was = -17 принимаем W ts = -16, на зубце 29 вместо И з = -48 принимаем

-49, на зубце 30 вместо 1 „ =

46 принимаем W gn = 45, на зубце 32 вместо W = 38 принимаем 14 -- 39.

Тогда

sin d „. = 0,08664;

1= i

21 Е WÄ, cos d = -0,0271;

1 1

432674 точности от деиствия поля 3зозбуждения грубого канала.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Двухканальный вращающийся трансформатор, содержащий магнитопроводы статора и ротора, Hа одном из кото10 рых установлены обмотки возбуждения точного и грубого каналов, а на другом — выходные обмотки обоих каналов, обмотки выполнены в виде секций, охватывающих зубцы магнитопроводов, 15 отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния цепи возбуждения грубого канала на выходные обмотки точного канала, числа витков каждой выходной обмотки точного канала удовлетворяют coo THotnpHIII0 (0,08664) + (-0,02471) =- 0,0905, т.е. после введенной корректировки выполнено неравенство (3).

Схема намотки рассчитанной выходной синусной обмотки точного канала после введения корректировки приведена на фиг. 3.

Первым является зубец находящийся между 12-м и 13-м пазами, вторым зубцом является зубец между 13-м и 14-м

Пазами и т.д. Около лобовых частей каждого зубца написано число витков, охватывающих данный зубец и знак (направление) нанесения витков.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения возбуждения на обмотку 6 (возбуждения грубого канала) на выходных обмотках грубого канала 8 и 9 в зависймости от углового положения d ротора наводятся напряжения, соответственно пропорциональные sin d u cos g.

При подаче напряжения на обмотку

7 возбуждения точного канала на выходных обмотках точного канала 10 и

11 в зависимости от углового положения c(ротора наводятся соответственно напряжения, пропорциональные

sl.n р@и соз pg, ДВТ при одновременном возбуждении обмоток грубого и точного каналов обладает повышенной точностью, так как в нем значительно (более чем десятичный порядок) уменьшено искажение его

2 ;прd

РИ рtt

Ф,„рй рs n—

21

2 и с3 W sin s v —

Зп1 7. „z.2 номера зубцов магнитопровода, несущего выходные обмотки; числа зубцов магнитопроводов соответственно несущих обмотки. возбуждения и выходные; число витков секции, охватывающей i-й зубец магнитопро2< ,1=

30 Ð где

1 вода; угол по расточке магнитопровода между заданным началом отсчета углов и осью i — I o зубца; число пар полюсов точного ка40 нала; допустимая угловая погрешность, вносимая влиянием обмотки возбуждения грубого канала;

45 д

t1t P

50 W максимальное число витков секций, охватывающих зубец магнитопровода соответственно обмотки возбуждения точного канала, выходной обмотки точного канала и обмотки возбуждения грубого канала; а — отношение величин токов возбуждения грубого и точного каналов.

>432674

Угловое положеЗубцы

Округленное значение оси, эл.град, 10 ние числа витков

M °

-32,62

26,60

-33

130,7

302,1

113,6

285,0

-19,99

-20

12,94

5 60

1,87

96,4

267,9

9,3

79,3

-16,52

23,38

-29,69

35,86

-40,23

44,21

250,7

62,1

233,6

-30

45,0

-40

216,4

44

27,9

-47,20

-47

199,3

49

49,13 . -49,97

49,68

-48,30

45,83

-42,34

37,90

10,7

-50

182,1

353,6

50

-48

165

46

336,4

147,9

-42

38

319,3

cos 10 e(;

-0,6523

0,5320

-0,3999

0,2588

-0,1120

-0,0374

О, 1859

-0,3303

0,4673

-0,5938

0,7071

-0,8046

0,8841

-0,9439

0,9826

-0,9993

0,9937

-0,9659

0,9166

-0,8467

0,7580

Та блица 1

Расчетное число витков

50 cos 104;

1432674

Та блица 2

Ы,sin o(.

cos a(, Зубцы

M;cos д(.

-33

Оь804598 0,593821 -26,551739 — 19,596093 .

53,5714

70 7143

87,1429

0,943883 0,330279 25,484841

8,917533 — 0,747834

0,037917 -19,98602

-20

0,999301

12,557038 — 3,364647

0,965926 -0,258819

105

0,846724 -0,532032 — 5,080344

0,652288 -0,757971 — 1,304576

3,192192

1,515942

3,599037 — 8,249058

0,399893 -0,916562

16,893104

0,111965 -0,993712 — 1,903405

-0,185911 -0,982567 — 4,275953 -22,599041

-0,467268 -0,884116

26,52348

14,01804

-30

-0,707106 -0,707106 -25,455816 -25,455816

225

-0,884115 -0,467269

18,69076

35,3646

-40

-0,982566 -О, 185912 -43, 232904 — 8, 180128

0,111964 46,704464 — 5,262308

-0,993712

-44,911587

0,399891

0,652287 37,8986

0,846724 -26,60165

0,965926 12,42336

-50

17

-48

345

362,1429

19,2857

36,4286

1,719995 45,967846

0,999301

0,330279 +0,943883 -13, 871718 -39,643086

-42

38

30,574724

0,804598 22,56516

0,59382

122,1428

139,2857

156,4285

173,5714

190,7142

207,8571

242,1429

259,2857

276,4286

293,5714

310,7143

327,8571

-0,916563

-0,757972

-0,532033

-0,25882

0,037391

19,594659

-32,61435

42,3362

-46,364448

Фиг. f ба. 2

Составитель В.Комаров

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Дидык

Корректор Н. Король

Заказ 5456/49 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1ППППППППППППППП ПППППГ

12 и Ыт в 17 О яраг) гг2324гх26î гВгуло31M