SU1394346A1 - Вращающийс трансформатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании вращающихс  трансформаторов (ВТ), фазовращателей и других информационных электрических магаин. Целью изобретени   вл етс  повышение точности путем уст- ранени  высшей гармоники пор дка К взаимоиндукции гармоник. ВТ содержит один магнитопровод ротора или статора с и зубцами, на которых расположе-i на синусоидальна  обмотка барабанного -типа с парами полюсов. Числа витков синусоидальной обмотки удовZ летвор ют услови м 5Z W .cos О , г ,i W;sin Kc(j о, где i - номер па- Ui за, К z ntp, п 1,2,3,...,2 - число зубцов второго магнитопровода. Дл  случа , при котором вращающийс  трансформатор на втором магнитопро- воде имеет обмотку типа зубец-полюс, числа витков синусоидальной обмотки первого магнитопровода удовлетвор ют тем же услови м при К 3р. Дл  случа , при котором вращающийс  трансформатор имеет второй магнито- провод с числом зубцов Zj, несущий синусоидальную обмотку, числа витков синусоидальной обмотки первого магнитопровода удовлетвор ют тем же услови м при К р. 1 ил. S (Л

Description

оо со

4

СО 4

Oi

10

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при создайии высокоточных информационных электрических микроматин типа вращающиес  трансформаторы (ВТ).

Цель изобретени  - повьшение точности ВТ путем устранени  высшей гармоники пор дка К взаимоиндукции обмоток статора и ротора.

На чертеже представлена принципиальна  схема взаимного расположени  элементов предлагаемого трансформатора .

ВТ содержит магнитопровод стато- 5 ра 1 с числом пазов z и магнитопро- ротора 2 с числом пазов z .

На магнитопроводах расположены обмотки 3 и 4, имеющие р пар полюсов. На каждом магнитопроводе может располагатьс  по две одинаковые квадратурные обмотки. Одна из этих обмоток (например, обмотка статора 3) вьшол- нена синусоидальной, т.е. число витжению точности синусной зависимости выходного сигнала от угла поворота статора.

Физическа  основа повышени  точности ВТ заключаетс  в следующем.

Крива .распределени  НС вдоль воз дущного зазора дл  синусоидальной обмотки не содержит гармоники пор дка К при следующих услови х:

11

F(e/)cos Kd( dd 0;

о

М

F(c) sin Кс/ О,

о

2П

(О

20

где F(o() - распределение НС вдоль воздущного зазора;

К z п ± р, п 1,2,3...}

z - число зубцов второго магнитопровода (ротора). Так как витки обмотки соединены последовательно и по ним протекает ток I, распределение НС пропорциомагнитопровода определ етс  по выражению

ков в секци х, охватывающих i-й зубец25 нально закону распределени  витков

на зубцах магнитопровода. Функци  F(o() может быть представлена в виде ступенчатой кривой. Значение этой функции против i-ro зубца магнитопровода равно

Wi

где i - номер зубца (1 ,2,3,. . . ,z) ; максимальное число проводников в секции;

р - число пар полюсов обмотки; о((- угловое расположение оси i-ro зубца.

При расчете распределени  чисел витков В секци х получаютс  дробные значени  . Дл  вьшолнени  обмотки в известных ВТ расчетные значени  округл ютс  до ближайщего цело- . го числа.

В результате этого в намагничивающей силе (НС) обмотки по вл етс  полный спектр высщих гармоник.

Обмотка 4, расположенна  на другом магнитопроводе (например, на роторе ) может быть любого типа: зубец- полюс , синусоидальна  и пр.

НС этой обмотки, помимо гармоники Р, содержит высшую гармонику К, котора  обусловлена дискретностью распределени  витков в пазах магнитопровода и котора  в сравнении с другими высшими гармониками имеет максимальную амплитуду.

В известных ВТ взаимодействие К-х гармоник НС первичных и вторичных обмоток (3 и 4) приводит к сни30

F;(

I W;

(2)

35

Подставив (2) в равенство (l) и вьтолнив некоторые преобразовани , получают

г

F(o()cosKe(d«( l5I W;COSKc do

if 1 J

ill

40

Kff

sin - - z

-

1-1

w, cosKo(. 0;

45

21

SO

|F(o)sinKo(doC

2

Z

,-A

lXI W. sinKo do

т . K

Isin

z

-(..1

1

Wj sin Ko(0 .

55

К Опуска  посто нные множители, эти равенства, можно записать в виде

z

w; COS Ко(,- 0;

ui

2

W sin К /; О .

(3)

жению точности синусной зависимости выходного сигнала от угла поворота статора.

Физическа  основа повышени  точности ВТ заключаетс  в следующем.

Крива .распределени  НС вдоль воз- дущного зазора дл  синусоидальной обмотки не содержит гармоники пор дка К при следующих услови х:

11

F(e/)cos Kd( dd 0;

о

М

F(c) sin Кс/ О,

о

2П

где F(o() - распределение НС вдоль воздущного зазора;

К z п ± р, п 1,2,3...}

z - число зубцов второго магнитопровода (ротора). Так как витки обмотки соединены последовательно и по ним протекает ток I, распределение НС пропорциоF; (

I W;

(2)

Подставив (2) в равенство (l) и вьтолнив некоторые преобразовани , получают

г

F(o()cosKe(d«( l5I W;COSKc do

if 1 J

ill

Kff

sin - - z

-

1-1

w, cosKo(. 0;

5

21

O

|F(o)sinKo(doC

2

Z

,-A

lXI W. sinKo do i i

т . K

Isin

z

-(..1

1

Wj sin Ko(0 .

5

К Опуска  посто нные множители, эти равенства, можно записать в виде

z

w; COS Ко(,- 0;

ui

2

W sin К /; О .

(3)

Следовательно, выполнение равенства (3) приводит к тому, что обмотка не взаимодействует с гармоникой пор дка К НС другой обмотки, расположенной на втором магнитопроводе. Выполнение равенства (3) производитс  путем округлени  расчетных чисел витков большинства секций до ближайшго целого числа и округлени  в про- тивоположиую сторону у четного числа оставгаихс  секций. При этом не требуетс  подключени  дополнительных сопротивлений.

Предлагаемый ВТ дает возможность повысить точность воспроизведени  синусной зависимости выходного сигнала от угла поворота ротора за счет устранени  взаимоиндукции между первичной и вторичной обмотками по од- ной из высших пространственных гармоник НС статора и ротора. Если одна из обмоток (например, обмотка возбуждени ) выполнена по типу зубец- полюс, то число зубцов ее магнитопро вода равно 2р и она содержит помимо основной Р-й гармоники НС также гармоники пор дка ЗР,5Р,7Р и т.д.

Известно, что амплитуды гармоник убывают пропорционально квадрату номера гармоники, поэтому обмотка зубец-полюс имеет следующие амплитуды высших гармоник:

-i (3)

ТГ« ЧГ -

V 5 - (5Р)

F;

ш

F7

(7Р)

1

где F,, - амплитуда Р-й гармоники НС.

Следовательно, наибольшую амплитуду имеет гармоника пор дка ЗР и ее вли ние на точность многополюсного ВТ максимально.

Поэтому при наличии обмотки возбуждени  типа зубец-полюс предлагаемый ВТ с целью устранени  вли ни  гармоники НС пор дка , ЗР имеет: выходную синусоидальную обмотку, распреде- лени  чисел витков которой удовлетвор ет соотношению

2

.

COS ЗР О

, ЗР 0,. О -

Выполнение этих равенств обеспечивает устранение в НС выходной обмотки гармоники пор дка ЗР, а следовательно исключает вли ние гармоники этого пор дка обмотки зубец-полюс на точность ВТ.

Если ВТ имеет синусоидальные обмотки на статоре, имеющем z, зубцов, и на роторе, имеющем z зубцов, то наибольшее вли ние на снижение точности ВТ оказывает гармоника НС статора , имеюща  пор док Zj - р, и гармоника НС ротора, имеюща  пор док

Z,- р, где

числа пазов магни-

топроводов ротора и статора. Поэто- му числа витков секций обмотки статора такого ВТ должны удовлетвор ть услови ю

«м

Zl

W, COS (z,- р)о(. 0; w.sin( p)o(j О,

a числа витков секций обмотки должны удовлетвор ть условию г W; cos ( р)о/; 0;

г Г

W

1 1

sin (z,- p)of. 0.

Claims (1)

1. 30 Формула изобретени 

   Вращающийс  трансформатор, содержащий магнитопроводы статора и ротора , один из которых выполнен с числом пазов Z, в которых расположена синусоидальна  обмотка с числом пар полюсов р, число витков которой,. ох ватьшающих зубцы магнитопроводов, определено выражением

   35

   40

   W

   w. COS pd5

   0

   где W

   W,

   o i

   -число витков, охватывающих i-й зубец;

   -максимальное число витков, охватывающих зубец магнито- провода;

   -номер зубца (i 1,2,.,.,

   z);

   -угловое расположение оси i-ro зубца

   с округлением расчетных чисел витков до целых значений, оуличаю- щ и и с   тем, что, с целью повыше- g ни  точности путем устранени  высшей гармоники пор дка К, взаимоиндукции обмоток статора и ротора ,числа витков , охватывающих зубцы магнитопрово- да, удовлетвор ют соотношени м

   w.cog 0;

   1394346

   где К

   1 1

   2

   Tlw.sin Ко( « О, 111

   z ntp число пазов другого

   магнитопровода; п « 1,2,3с...

   А

   II

   17

   Е

   llu