Индукционный электромашинный многополюсный двухфазный фазовращатель

 

Изобретение относится к электромашинам автоматических устройств и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях класса угол-фаза-временной интервал-код. Целью изобретения является повышение точности преобразования угла поворота в фазу выходного напряжения, индукционный электромашинный многополюсный двухфазный фазовращатель содержит подвижный и неподвижный элементы (ротор и статор), на одном из которых установлены две квадратурные синусоидально распределенные обмотки 1 и 2 возбуждения и смещенная относительно них на 45 град. электрического угла синусоидально распределенная обмотка 3 опорного напряжения, а на другом - выходная обмотка 4. Опорная обмотка подключена через регулировочные элементы, содержащие резисторы 5 и 6 или конденсаторы, к обмоткам возбуждения. Это позволяет частично компенсировать фазовую погрешность путем введения регулировочной фазовой погрешности, противоположной по знаку основной погрешности фазовращателя. 4 с.п.ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (so 4 Н 02 К 24/00

ВСЕС

ПАТЕНТНеБИБЛИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4351354/24-07 (22) 22.10,87 (46) 23.07.89. Бюл. Н - 27 (72) В.П.Иурзин, В.Д.Викентьев и А,Б.Стебунов (53) 621.313.334:654.94(088.8) (56) Ахметжанов А.А, Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. И,: Энергия, 1975, с.68, Авторское свидетельство СССР

У 743127, кл. Н 02 К 24/00, 1978. (54) ИНДУКЦИОННЬЙ ЭЛЕКТРО IN|HHHIN

ИНОГОПОЛЮСНЬП1 ДВУХФАЗНЬЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электромашинам автоматических устройств и может быть использовано в аналогоциАровых преобразователях класса угол-Ааза-временной интервал-код.

Целью изобретения является повышение

„„SU„„1495942 А 1

2, точности преобразования угла повороI та в Аазу выходного напряжения. Индукционный электромашинный многополюсный двухАазньп Аазовращатель содержит подвижный и неподвижньпЪ элементы (ротор и статор), на одном из которых установлены две квадратурные синусоидально распределенные обмотки 1 и 2 возбуждения и смещенная относительно них на 45 град.электрического угла синусоидально распределенная обмотка 3 опорного напряжения, а на другом — выходная обмотка 4.

Опорная обмотка подключена через регулировочные элементы, содержащие резисторы 5 и 6 или конденсаторы,к обмоткам возбуждения. Это позволяет частично компенсировать фазовую погрешность путем введения регулировочной Аазовой погрешности, противоположной по знаку основной погрешности Аазовращателя. 4 3 п. ф -лы, 2 ил.

1495942

Изобретение относится к электромашинам автоматических устройств и может быть использовано в качестве датчика угла для линейного преобразо5 вания угла поворота в фазу выходного напряжения в фазовых следящих системах и в аналого-цифровых преобразователях класса угол-фаза-временной интервал-код. 10

Цель изобретения — повышение точ-., ности преобразования угла поворота в

;фазу выходного напряжения в двухфаз:ных многополюсных электромашинных фазовращателях (ФВ) путем частичной 15 ,компенсации фазовой погрешности вве.дением регулировочной фазовой погрешности, противоположной по знаку ос:.новной погрешности, На фиг.1 изображена принципиаль- 20 ная схема фазовращателя; на фиг,2— экспериментальные кривые фазовой погрешности до введения регулировочных элементов (С) и после введения регулировочных элементов (D). 25

Фаэовращатель содержит синусоидально распределенные квадратурные обмотки 1 и 2 возбуждения, синусоидально распределенную обмотку 3 опорного напряжения, выходную сосредо- 30 точенную обмотку 4 типа зубец-полюс, регулировочный элемент, содержащий элементы 5 и 6 сопротивления. Обмотка опорного напряжения через регулировочнше элементы подключена к обмоткам возбуждения, Обмотки возбуждения питаются от двухфазного источника питания двумя синусоидальными напряжениями, которые должны быть равны по амплитуде 10 и сдвинуты по фазе на 90О. Например, на обмотку 1 подается напряжение

U = U sin(4 t, а на обмотку 2 подается напряжение U<= U cos(d t. Для режима холостого хода в идеальном случае, т.е. при отсутствии погрешностей как поворотного трансформатора, так и источника питания, фазовая погрешность отсутствует, поэтому подключение регулировочных элементов

5 и 6 не требуется, а выражение для выходного напряжения имеет вид

„,"((t — y,— Ч- Р (+

Н

55 где U — .амплитуда выходного на(401ю пряжения;

ы — круговая частота напряжения питания; (2) Ч = -Р я(.

Возможны отклонения от идеальных значений параметров двухфазного источника питания и параметров поворот" ного трансформатора и тогда возникает фаэовая погрешность — отклонение от линейного закона преобразования угла поворота в фазу выходного напряжения ФВ

Ю л р =<р - р (3) (y-p) рант (4-з! ртц1 где у „„ - фактическое (экспериментальное) значение фазы напряжения выходной обмотки ФВ; р — расчетное (идеальное) (Ф-з1 раасн значение фазы напряжения выходной обмотки

ФВ.

Для многополюсных двухфазных ФВ определяющей погрешностью является фазовая погрешность интервалов

360О которая в первом приближении описывается гармоническим рядом,имеющим вид

И; — А + А cosP Q + В sinP o(+ А cos2Pd+ о 1 (4) + В sin2PQ де Ао,А,В,, А, В - соответствующие коэффициенты ряда Фурье данной функции 4 <у, 1

В свою очередь в составе фазовой погрешности интервалов определяющее значение имеют постоянная составляющая А и вторые гармоники А и В о 29 т.е. часть погрешности ФВ, определяемая выражением

4Ч = А + А соз2Р a+ В sin2po((5) т = х

=arctic — — фазовый угол между током

1 и напряжением питания, x,r — индуктивное и активное сопротивление фазы обмотки возбуждения;

P — число пар полюсов ФВ; (— угол поворота ротора ФВ, Фаза напряжения выходной обмотки 4, отсчитываемая относительно фазы напряжения опорной обмотки З,равна

1 где А =—

Я вЂ” -) 4

ДЦ (4-31ln"

sin(y, ц(, )

U(46p pq с (4-Я (9) 1 1 U(4-3+

В = — ----- cos (p + у )

2 (40) (4-5) — -) >

ri

4 (10) слУчаи, когда Е5=

Лч 1= 1А А соз 2PH I Hsin2Po(. (11) ика определения 25 Для случая, когда B качестве реи dig основана гулировочного элемента Z5 включен ла ошибки д U 4 из конденсатор емкости С, а элемент

ыходнои ЭЛС U4 Е6 отсутствует, т,е. когда Х = Х с этой методикой, где Хсв 1/ Ы С5, à Z q = о, выражегде (,4 = 30 ние для регулировочной фаэовой погреш— выходная ЭДС . ности идентично выражению (11) для чая, а dU4 = случая, когда Z 6 = R6, à Z =

), то при малых При Е6= Хс 1/ад С 6 и Z вырада U(4 > » DU4> и жение для регулировочной фазовой погрешности имеет вид

sin (8 - 8,), (6) (13) Щ()= 2А — 2А соз2Рс(. (14) 4 (4-51- 2вsin2P .

5 14959

Дпя частичной компенсации фазовой погрешности интервалов искусственно создают регулировочную фазовую погрешность, противоположную по знаку и близкую по величине основной фазо- вой погрешности А с,, путем подключе1 ния соответствующих регулировочных

I элементов Z 5 и Z 6 °

Подключение регулировочных элемен10 тов Е5 и Е6 на создание регулировочной фазовой погрешности влияет следующим образом. Учитывается регулировочная фазовая погрешность, вносимая только за счет индуктивной связи выходной обмотки с обмоткой опорного напряжения при протекании по ней тока, в результате подключения регулировочных элементов Z> и Е<, Рассмотрим случай, когда в качестве регулировочного элемента Евключен резистор R, а элемент Z 6 отсутствует, т.е, R 5

Известная метод фазовой погрешност на выделении сигна общего выражения в

В соответствии если (14 = U(4,+ dU

11 sin (Mt +g) для идеального слу — 8U4„sin (Mt +8< значениях Л Q, ког

tg В (f = д l(dU4w

Д = (Фо> м где he/- фазовая погрешность в.электрических радианах.

В предлагаемом фазовращателе до- . 40 полнительное напряжение ("сигнал ошибки") dU<, индуктированное в выходной обмотке 4 за счет протекания тока по обмотке 3 опорного напряжения, подключенной через резистор 45

R 5 >) Ез к напряжению питания U

= U sinu t, имеет вид

ФП4 5 = Dg cosP a(sin (vt +y„), (7)

П п 50 где d U(<>1 — -- ° Х!, 1

U — амплитудное значение напряжения питания;

Х вЂ” максимальное значение со(4-5) tn противления взаимоиндук- -5 ции между обмотками 4 н 3; фазовый угол между напряжениями U 4- 3 и U q

42 б

Из выражений (1) и (7) по методике (.6) можно определить регулировочную фазоную погрешность при Е =R

5 5 и Е = с учетом (6); у = +А +А соз2Г + Б з1п2РС((8) й-5) ! при Е = а> и Е6= К6 выражение для регулировочной фазовой погрешности имеет вид

8g(4»= tA t А cos2P а(+ Bsin2PM.(12)

Как видно из сравнения с выражением (8), погрешность (12) имеет противоположный знак по сравнению с погрешностью (8).

Путем включения двух одинаковых резисторов как видно из сложения выражений (7) и (10), можно получить выражение регулировочной погрешности без синусной составляющей:

А путем параллельного включения одинаковых по величине сопротивления резистора R6 и конденсатора C6,т,е, при R = Х, à Z = х, как видно из сложения выражений (10) и (11), можно получить выражение регулировочной погрешности без косинусной составляющей

1495942

Таким образом, путем изменения величин сопротивления R и Х регулировочных элементов Z< и Z< и комбинации схем их включениИ можно изменять как величину, так и знак регули5, овочной фазовой погрешности и таким утем осуществлять компенсацию постонной составляющей и второй гармоники азовой погрешности интервалов ФВ, Г писываемой гармоническим рядом (4).

Повышение точности ФВ в случае введения регулировочных элементов подтверждается графически .(фиг.2) экспеиментально снятыми кривыми на образ- 15 е ФВ с наружным диаметром Пя= 50 мм с числом пар полюсов P = 32, где — кривая зависимости фазовой погрешости в первом интервале от угла поорота ротора ФВ, снятая до введения 20 егулировочных элементов, а D — анаогичная кривая, снятая на том же

В после введения регулировочных элеентов Р = 1,5 кОм, Р6= 10 кОм.Как идно из сравнения кривых С и D 25 (фиг,2), максимальное значение фазо ой погрешности уменьшается в 2,7 рава (с 0,87 эл,град. угла до 0,32 эл. град. угла).

Формула из обре тения

Индукционный электромашинный многополюсный двухфазный фазовращагепь, содержащий подвижный и непод35

Вижный элементы, на одном из которьи установлены две квадратурные синусоидально распределенные обмотки возбуждения и смещенная относительно них на 45 эл. град. синусоидально распределенная обмотка опорного напряжения, а на другом — выходная обмотка, отличающийся тем что, с целью повышения точности преобразования угла поворота в фазу выходного напряжения, он снабжен регулировочным элементом, а обмотка опорного напряжения подключена к обмоткам возбуждения через регулировочный элемент, 2. Фазовращатель по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что регулировочный элемент выполнен в виде резистора.

3. Фазовращатель по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что регулировочный элемент выполнен в виде конденсатора.

4. Фазовращатель по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что регулировочный элемент выполнен в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, точка соединения которых подключена к обмотке опорного напряжения, а другие концы последовательно соединенных резистора и конденсатора соединены с концами обмоток возбуждения.

5. Фазовращатель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что регулировочный элемент выполнен в виде последовательно соединенных резисторов, точка соединения которых подключена к обмотке опорного напряжения, а другие концы последовательно соединенных резисторов соединены с концами обмоток возбуждения.

)495942

43» Фч с с р ч с:ю :Ы ° с з М ю раЯ чшэаняабгоц вуоац

Составитель В. Комаров

Техред M. Ходанич Корректор Л.Патай

Редактор И,Бланар

4Viivt 1 3»

Заказ 4283/54 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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