Многополюсный вращающийся трансформатор

 

Изобретение о гносится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании многополюсных вращающихся трансформаторов (ВТ), фазовращателей и других информационных машин. Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения неперпендикулярности квадратурных синусоидально распределенных обмоток. ВТ содержит магнитопровод, несущий сину- .соидально распределенные квадратурные обмотки с числом пар полюсов р, с числом зубцов Z, не кратным числу пар полюсов. Число витков секций одной квадратурной обмотки удовлетворя2 ет соотношению | Z. W . cos р cf () tg f/2, а другой квадратурной обмотки соотношению . I EWJ sin Pel; U i:f () tg f/2, где i - номер зубцов магнитопровода; максимальное число витков одной обмотки, охватывающих один зубец магнитопровода; «t- - угол между началом отсчета углов и осью i-ro зубца; W; и W - число витков, охватывающих i-й зубец соответственно первой и второй квадратурных обмоток; Г- допустимая величина неперпендикулярности квадратурных обмоток . 2 ил., 2 табл. (Л 4ь 00 ф СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С )ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ц11 4 Н 02 К 24/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4230359/24-07 (22) 14.04.87 (46) 23.10.88. Бюл. М 39 (72) Б.П.Леонов и A.È,ÈHëþêoâ (53) 621.314.214.2 (088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

У 399976, кл. Н 02 К 24/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР

У 418939, кл. H 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 (ВТ), фазовращателей и других информационных машин. Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения непернендикулярности квадратурных сину" соидально распределенных обмоток. BT содержит магнитопровод, несущий синусоидально распределенные квадратурные обмотки с числом пар полюсов р, с

„„80„„1432675 А1 числом зубцов z, ve кратным числу пар полюсов. Число витков секций одной квадратурной обмотки удовлетворя2 ет соотношению Q W; cos р с(; ( (W z/2) tg d/2, а другой квадратурной обмотки соотношению

l QW, sin pg 1

i-1 с (W z/2) tg д/2, где i - номер зубцов магнитопровода; W — максимальное число витков одной обмотки, охватыва- Э ющих один зубец магнитопровода; Ы; " /д угол между началом отсчета углов и

I осью i-го зубца; W; и W, — число С, витков, охватывающих i-й зубец соответственно первой и второй квадратур- 3 ных обмоток; d - допустимая величина неперпендикулярности квадратурных обмоток. 2 ил., 2 табл. ll Ü

С4

1432675

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин. 5

Целью изобретения является повьппение точности за счет уменьшения погрешности, обусловленной неперпендикулярностью квацратурных обмоток. Ha фиг. 1 показана принципальная 10 конструкция многополюсного вращающегося трансформатора (ВТ); на фиг. 2 схема выполнения и взаимного расположения одной пары квадратурных обмоток.

Многополюсный ВТ состоит из соосно расположенных неподвижного корпуса статора 1 (фиг.1), несущего магнитопровод 2 и поворотного корпуса 3 ротора, несущего магнитопровод 4. На 20 магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещены обмотки 5.

Один или оба магнитопровода 2 и 4 имеют числа зубцов не кратные числу пар полюсов многополюсного ВТ и не25 сут на себе по две квадратурные (сдвинутые по положению на магнитопроводе

90 на — — — град) синусоидально распрер деленные обмотки. В данном случае бу-30 дем считать, что оба магнитопровода имеют числа зубцов, не кратные р.

2п

+ (i — 1)

4р z (3) Согласно существующей теории расчета синусоидально распределенных обмоток числа витков в секциях, охватывающих зубцы магнитопровода, должны определяться для первой квадратурной обмотки

Wmz (2)

45 2 W. cos p P. (g -- —--1 1 2

1=!

tg

2 (4) максимальное число витков одной обмотки, охватывающее один зубец; угол между произвольно заданным началом отсчета углов при расчете распределения обмоток и осью i-ro зубца; число пар полюсов;

55 числа витков, охватывающих i-й зубец соответственно первой и второй квадратурных обмоток. где 1!>

tg --- 1

2 (5) р

W.=W sinpd;

1 Vn и для втброй квадратурной обмотки

W, = W cos pg.

При расчете обмоток начало отсчета углов ;(; на расточке магнитопровода можно задать произвольно, но при этом законы распределения квадратурных обмоток будут разные, что приводит к неравенству электрических параметров квадратурных обмоток. Поэтому начало отсчета углов задается так, чтобы ось первого зубца находилась от заданного начала отсчета углов

45 под углом 45 эл. град (= — — — ) .

В этом случае параметры и законы намотки квадратурных обмоток одинаковы и значения с ; определяются выражением где z — число зубцов магнитопровода, несущего квадратурные обмотки.

При расчете существующих ВТ полу1 ченные значения W u W . округляются

1 до целых чисел и затем составляются схемы намотки.

Однако при округлении расчетных значений до целых чисел нарушается синусоидальное распределение чисел витков обмоток и поэтому заданные положения бсей оомоток оказываются смещенными от расчетного положения.

Это приводит к неперпендикулярности квадратурных обмоток.

В данном многополюсном ВТ при округлении расчетных значений чисел витков, охватывающих зубцы магнитопровода, значения витков первой квадратурной обмотки должны удовлетворять соотношению а второй квадратурной обмотки — соотношению

2 (W> z

11! sin p g

C ! 2 где d — допустимая величина непер- пендикулярности квадратурных обмоток.

Если числа зубцов обоих магнитопроводов не кр: тны числу р, то эти соотношения должны быть выполнены как для обмоток статора, так и для обмоток ротора.

Допустимая величина значений этих

1 сумм по заданной величине = 2 угл.с должна быть равна

W1 z d 100 15

tg = ---- †-- 1:g 1

2 2 2

При выполнении соотношений (4) и (5) неперпендикулярность осей квадратурных обмоток не превышает величи- 1р ны д". При выполнении соотношений (4) и (5) следует стремиться их левые части приблизить к нулю, однако абсолютного равенства нулю практически достигнуть нельзя ввиду дроб- 15 ных значений синусов и косинусов конкретных углов.

Пример. Пусть магнитопровод, на котором размещена пара квадратурных обмоток, имеет число зубцов z = 2р

15, число пар полюсов р = 4, максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода W = 100, допустимая неперпендикулярность обмоток с(" = 2 угл. с. 25

Расчет закона намотки без учета основного отличия изобретения для первой квадратурной обмотки при использовании выражений (1) и (3) приведен в табл. 1 (столбцы 1-5), а для 3р второй квадратурной обмотки при использовании выражений (2) и (3) приведен в табл. 2 (столбцы 1-5). В столбце 5 табл. 1 и 2 даны расчетные данные округленных чисел витков, охватывающих зубцы магнитопровода, Так выполнялись квадратурные синусоидально распределенные обмотки у известного устройства.

Для проверки их соответствия новым 4р отличительным признакам в табл. 1 и

2 введены столбцы 6 и 7, по данным которых можно определить суммы, составляющие левые части неравенств (4) и (5). Левые части равенств (4) и (5) 45 . определяются как суммы значений чисел, приведенных в столбцах 7 табл. 1 и 2.

Для приведенного расчета эти суммы равны 5Р

2 ,> W . .cos р Ы, = 0,48153;

g W. sin р c(, = 0,481531.

1 (О, 00364.

Следовательно, полученные значения сумм левых частей неравенств (4) и (5) не удовлетворяют заданной величине Р, а они соответствуют неперпендикулярности, равной 265 угл.с.

П(Тв обеспечения равенств (4) и (5) следует корректировать значения чисел витков, охватывающих зубцы магнитопровода, например, для первой обмотки: вместо W = -84 принять W1I

= -85, вместо W = 93 принять W ((1 — 94, вместо W „, = 36 принять W.(, 35, вместо Ъ (= 89 принять W g =90; для второй квадратурной обмотки: вместо W> = 89 принять W> = 90, (( вместо W<(; = 36 принять W„= 35, вместо W 93 принять М, 94, вместо W = -84 принять W = -85.

19 19

После введения указанных корректировок получаем

2 (,> W; cos p g = 0,003033 с с 0,00364;

, W; sin р о(. = 0,003033 < с 0,00364.

Таким образом, ошибки неперпендикулярности предлагаемых квадратурных обмоток уменьшены по сравнению с известными примерно в 160 раз.

Трансформатор работает следующим образом.

При подаче на одну иэ квадратурных обмоток одного из магнитопроводов (например, ротора) напряжения питания переменного тока на квадратурных обмотках статора в зависимости от углового положения Н ротора наводятся напряжения, пропорциональные sin p (((u cos p a . При подаче напряжения питания на другую квадраz gW. sin р e((1=1

W z

tg ---

2 2 где 3

W. W..

Таблица 1

sin 4d;

Число витков, охва тывающих зубец

Зуб

1 сое 4Ы;

W; cos 491; гловое оложеие оси убца, л.град9

4 а(; округленное

W,, расчетное

100 sin 4o(;

70,7 71

О, 707106

50,204597

-45,749676

-0,544639

0,891007

09358368

-0,965926

-О, 156435

-83,9

-45,4

-84

-40, 095315

33,328224

-25,114076

15,493005

-45

93,4

25,9

"98,8

592

99,9

0,998630 - 4,99315

-0,052336

5,23362

100

5 143267 турную обмотку ротора при том же начале отсчета углов отсчета ef на обмотках статора наводятся напряжения, пропорциональные sin р (р+90О) и

cos р (с(+90 )..

Многополюсный ВТ может работать и при питании со стороны статорных обмоток, тогда роторные обмотки будут выходными и будут решаться аналогичные зависимости. Изобретение без каких-либо дополнительных затрат позвопяет уменьшить неперпендикулярность осей квадратурных обмоток и тем самым повысить зксплуатационную 15 точность ВТ. Так как погрешность îr неперпендикулярности квадратурных обмоток в полной мере проявляется при любом режиме использования ВТ, ее уменьшение приводит к существенному повьппению точности ВТ.

Формула изобретения

Многополюсный вращающийся трансформатор, содержащий магнитопровод 25 с числом зубцов z, не кратным числу пар полюсов, несущий синусоидально распределенные квадратурные обмотки с числом пар полюсов р, выполненные в виде секций, охватывающих зубцы 30 магнитопровода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности путем уменьшения погрешности от неперпендикулярности квадратур45 0 707106

141 0,629321

237 -0,83867

333 -0,453991

69 0,933580

t 65 О, 258819

261 -0,987688

357 -0,052336

93 0,998630 ных синусоидально распределенных обмоток, числа внтков секций одной квадратурной обмотки удовлетворяют соотношению

W. cos р 4 1 < -->--- tg

2 2 (=1 а второй квадратурной обмотки — соотношению — номера зубцов магнитопро" вода; — максимальное число витков секции, охватывающей один зубец магнитопровода; — угол между произвольно заданным началом отсчета углов при расчете распределения обмоток и осью i-ro зубца; числа витков секций, охватывающих i-й рубец соответственно первой и второй квадратурных обмоток", — допустимая величина неперпендикулярности квадратурных обмоток.

-0,777146 -48,960198

1432675

Продолжение табл,1

Угловое положеsin 4Ы;

cos 4Ы;

Зубцы

cos 4 ;

Число витков, охватывающих зубец ние оси зубца, зл.град, 4 (,. расчетное округt00 sin 4 Ы; ленное

W, 189 -0,156435 -15,6

285 -0,965926 .-96,6

21 Оь358368 35 8

-16

-97

117., 0,891007 89,1

213 0 544639 54 5

309 -0,777146 -77,7

-54

"78

Таблица 2

W. sin 4d

Число витков, охваты- sin 44, вающих зубец сов 4 ;

Угловое положеЗубцы ние оси, эл.град, 4d; расчетное округ100 сов 4d ленное

71 О, 707106 50, 204597

70,7

-77,7

-54,4

0,629321 -49,087038

-78

141

-54 -0,838670 45,288 18

237

89., 1

333

35,8

-96,6

-t5,б

-97

165

-16

261

357

99,9

100 — 5,2

-98,9

93!

-99

189

-0,987688

26

О, 258819

0,933580

-0,435991

25,9

285

93 0,358368

93,4

12

-45,4

-83,9

О, 891007

-0,544639

-0,777146

-45

l17

-0,838670 .

45,749676

-84

213

62,9

309

-48,960198

- 0,629321

0,707106

"0,777146

-0,544639.

0,891007

0,358368

-0,965926

-О, 156435

0,998630

-0,052336

-0,987688

0,258819

0,933580

-0,45399 1

-0,838670

0,629321

-0,453991

0,933584

0,258819

-0,9876SS

-0,052336

0,998630

-0,156435

-0,965926

l5 S03008

-25,105443

33,60888

-40,405199

45,28818

-49,087038

-40,405199

33,60888

-25,105443

15,S03008 — 5,23362 — 4,99315

t5,493005

-25,114876

33,32S224

-40,095315

71 О "И -45 И 26 -О -Ю 100 "1б -Ю7 J$ РО -Я -78

WW,Г 1(1 1Г 1Г

71 -78 -Я УО И -У7 -И 1аа -,К -Ж N Д -Ю -И О

Составитель В.Комаров

Редактор Н.Лазаренко Техред M.Äèäûê

Корректор И.Муска

Заказ 5456/49 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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