Способ определения погрешности вращающегося трансформатора

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля точности вращающихся трансформаторов. Изобретение позволяет повысить точность определения погрешности, обусловленной технологическими дефектами. Это достигается тем, что по способу в двухотсчетном вращающемся трансформаторе с расположенными на общем магнитопроводе обмотками разных отсчетов возбуждают одну или две квадратурные части обмотки одного отсчета, измеряют напряжение соответственно на двух квадратурных или одной части обмотки другого отсчета и по зависимости напряжения от углового положения ротора судят об уровне погрешности. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля точности вращающихся трансформаторов (ВТ).

Известен способ определения погрешности ВТ [1] заключающийся в том, что определяют углы, при которых напряжения на сигнальных обмотках соответствуют установленному масштабу до и после переключения обмоток возбуждения и сигнальных обмоток.

Недостатком такого способа определения погрешности ВТ является сложность.

Известен также способ определения погрешности ВТ [2] согласно которому возбуждают одну из обмоток, измеряют напряжение на другой обмотке (квадратурной) и по его зависимости от углового положения ротора судят об уровне погрешности. Эти измерения можно выполнять как на стороне статора, так и на стороне ротора.

Недостатком такого способа является его ограниченная точность.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении точности определения погрешности ВТ, получаемый при этом технический результат в возможности определения погрешности, обусловленной технологическими дефектами ВТ: магнитной несимметрией, некруглостью, эксцентриситетом. Дополнительный технический результат заключен в возможности повышения точности устройства, в котором используется ВТ в качестве датчика, например в преобразователе угла поворота вала в код за счет коррекции результата преобразования. Особенно такая коррекция эффективна при применении двухотсчетных ВТ с электрической редукцией, в которых первый отсчет грубый отсчет (ГО) используется для однозначности измерения, а второй отсчет точный отсчет (ТО) для повышения точности преобразования. Обладая высокой внутрипериодной точностью, таким ВТ присуща длиннопериодная погрешность, вызванная наличием у статора и ротора технологических дефектов.

В предлагаемом способе определения погрешности вращающегося трансформатора, основанном на возбуждении одной из обмоток, измерении напряжения на другой обмотке и суждении по его зависимости от углового положения ротора об уровне погрешности, в двухотсчетном вращающемся трансформаторе с расположенными на общем магнитопроводе обмотками разных отсчетов возбуждают одну или две квадратурные части обмотки одного отсчета, а напряжение измеряют соответственно на двух квадратурных или одной части обмотки другого отсчета.

На чертеже представлен двухотсчетный ВТ (ДВТ), при использовании которого осуществляется способ определения погрешности ВТ, где 1 магнитопровод статора, 2 ротор, 3-18 пазы статора, 19 и 20 первая и вторая квадратурные части обмотки ГО, имеющие выводы С1, С2 и К1, К2 соответственно, 21 обмотка ТО, имеющая выводы В1, В2, а эксцентриситет. Обмотка ГО имеет секции 22 29. Противоположность направления проводников обмоток ГО и ТО в пазах учитывается знаками и ⊙ Две квадратурные части обмотки ГО двухполюсные, синусоидально распределенные, число пазов и количество секций выбраны исходя из простоты иллюстрации. Обмотка ТО многополюсная, может быть как синусоидального распределения, так и сосредоточенной типа зубец полюс. Увеличением числа пазов магнитопровод может быть дополнен второй квадратурной частью обмотки ТО. На чертеже представлена одна часть обмотки ТО типа зубец полюс. Конструкция магнитопровода ротора и его обмоток может быть аналогичной статору, и в целом ДВТ должен сохранять функцию выработки напряжения в виде синуса и косинуса угла поворота с учетом необходимой редукции и точности.

Наибольший эффект при применении способа достигается при таком размещении обмоток ГО и ТО на одном магнитопроводе [3] когда проводники обмотки ГО уложены в тех же пазах магнитопровода, что и проводники обмотки ТО, при этом их взаимное направление для каждой из секций 22 29 обоих квадратурных частях обмотки ГО дифференциально. Например, для секции 22 первой 19 части обмотки ГО в пазе 10 направление проводников ГО и ТО синфазно, в пазе 12 противофазно, для секции 23: в пазе 8 противофазно, в пазе 14 синфазно.

Способ осуществляют следующим образом.

Возбуждают обмотку 21 ТО, измеряют напряжение на двух квадратурных частях 19 и 20 обмотки ГО и по его зависимости от углового положения ротора судят об уровне погрешности.

При отсутствии у ДВТ технологических дефектов напряжение в каждой из секций 22 29 равно нулю, так как воздушные зазоры под обоими пазами каждой секции, просуммировавшись, образуют напряжение в каждой квадратурной части 19 и 20 обмотки ГО. В приведенном на чертеже положения ротора напряжение образуется в первой части 19 обмотки ГО, его амплитуда пропорциональна смещению а, а фаза определяется взаимодействием синфазно направленных проводников обмоток в пазах 4, 6, 8 и 10. При диаметрально противоположном смещении ротора фаза напряжения изменяется на противоположную, так как взаимодействуют противофазно направленные проводники в пазах 18, 16, 14, 12. Если направление эксцентриситета составляет угол α с осью симметрии обмотки ГО, то напряжение в первой части 19 обмотки ГО равно u₁ bcos α, а во второй 20 u₂ bsin α, где b амлитуда напряжения, пропорциональная эксцентриситету. По двум значениям u₁ и u₂ определяются амплитуда напряжения и пространственное значение фазы этого напряжения b α arctg u₂/u₁.

Если возбуждать две квадратурные части 19 и 20 обмотки ГО, то напряжение на обмотке ТО несет информацию об уровне погрешности.

Когда проводники обмоток ГО и ТО уложены в разных пазах магнитопровода, то дополнительно к напряжению, зависящему от технологических дефектов, добавляется остаточное напряжение, уже не зависящее от технологических дефектов, которое приводит к некоторому снижению точности определения погрешности.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет по уровню напряжения, пропорционального технологическим дефектам ДВТ (магнитной несимметрии, некруглости, эксцентриситету), с высокой точностью определить его погрешность без использования дополнительных средств контроля для этой цели, что также расширяет функциональные возможности ДВТ, используемого одновременно как датчик угла поворота.

Способ может быть использован при контроле качества уровня технологических дефектов ДВТ как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ТРАНСФОРМАТОРА, согласно которому возбуждают одну из обмоток, измеряют напряжение на другой обмотке и по его зависимости от углового положения ротора судят об уровне погрешности, отличающийся тем, что в двухотсчетном вращающемся трансформаторе с расположенными на общем магнитопроводе обмотками разных отсчетов возбуждают одну или две квадратурные части обмотки одного отсчета, а напряжение измеряют соответственно на двух квадратурных или одной части обмотки другого отсчета.

РИСУНКИ

Рисунок 1