SU1647788A1 - Двухполюсный вращающийс трансформатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электричзских машин. Целью изобретени   вл етс  повышение точности двухполюсных вращающихс  трансформаторов (ВТ). ВТ содержит один магнитопровод с четным числом zi пазов магнитопровода, другой - с нечетным числом 22 пазов магнитопровода, несущих на себе по две синусоидально распределенные обмотки. Число 22 кратно произведению простых множителей ai и аа, имеющихс  в разложении на простые множители соответственно чисел zi - 1 и Z2 + 1. Числа проводников в пазах магнитопровода с нечетным числом п пазов дл  каждой обмотки удовлетвор ют определенным соотношени м . 2 табл.2 ил.

Description

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

Целью изобретени   вл етс  повышение точности воспроизведени  синусно- косинусных зависимостей вращающегос  трансформатора (ВТ).

На фиг. 1 показан принцип построени  конструкции ВТ; на фиг. 2 - принципиальна  электрическа  схема.

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

Магнитолроаоды ротора и статора несут на себе по две синусоидально распределенные обмотки, сдвинутые по положению осей на магнитопроводе на 90° (квадратурные обмотки). Обмотки по типу могут быть любыми (кольцевыми или барабанными).

На роторе размещены обмотки 6 и 7 (фиг.2), на статоре - обмотки 8 и 9. ВТ может возбуждатьс  как со стороны роторных обмоток , так и со стороны статорных обмоток. В рассматриваемом примере будем считать обмотки 6 и 7 - обмотками возбуждени , а обмотки 8 и 9 - соответственно выходными синусной и косинусной обмотками.

В ВТ один из магнитопроводов (например , ротора) имеет четное число zi пазов, а другой магнитопровод (например, статора) имеет нечетное число za пазов. При этом число должно быть кратно произведению простых чисел ai и 32, имеющихс  в разложении на простые множители соответственно чисел zi-1 и z-t+1.

Возможные сочетани  zi и zs, удовлетвор ющие указанным требовани м среди чисел не превышающих 60-ти, приведены в табл. 1.

Согласно существующей теории расчета синусоидально распределенных двухполюсных обмоток числа проводников в пазах

О N х| vj 00

со

магнитопровода каждой обмотки определ ютс  в соответствии с выражением:

NI Nm cos at ,(1)

где I - номер паза;

NI - число проводников в i-м пазу; Nm - максимальное число проводников в пазу;

05 - угловое расположение оси 1-го паза. Дл  получени  равенства параметров и одинакового закона распределени  проводников по пазам квадратурных обмоток, значени  а следует определ ть выражением   , 2.Jtt, z

oi ).

(2)

где z - число пазов магнитопровода, несущего обмотку.

Полученное при расчете по выражению (1) значени  имеют положительный или отрицательный знак, что соответствует протеканию по ним тока одного или противоположного знака при подведении напр жени  к рассчитанной обмотке.

Однако при округлении расчетных значений до целых чисел нарушаетс  синусоидальное распределение проводников по пазам и по вл етс  дополнительный спектр гармоник, которого не должно быть при чисто синусоидальном распределении. Из этого дополнительного спектра наиболее опасным (вли ющим на точность ВТ)  вл ютс  те гармоники обмоток данного магнитопровода , (например, статора), которые есть в спектре гармоник другого магнитопровода (например, ротора) при чисто синусоидальном распределении проводников по пазам.

Наиболее сильными, искажающими точность двухполюсного ВТ,  вл ютс  гармоники пор дка zi±1 и Z2±1.

В отличие от известного в предлагаемом устройстве при округлении расчетных чисел проводников каждой статорной обмотки до целых чисел должны быть выполнены соотношени 

N1+ N1 + N1 +2а1+ . . . + N1 + Z2 - af °: N2 + 81+ N2+281+ . . . + N2 + 22 - аГ 0:

Na1 + N2ai +N3al + + NZ2 0;

N1 + N1 + 82+N1 + 2a2+- + N1 +22 -82 0:

N2+N2 + a2 + f 2 4- 2a2 + + N 2 + Z2 - a2 0:

N32 + N2a2+N3a2+- - + N22 0,

(3)

где NI - число проводников обмотки в i-м пазу, имеющее знак выражени  cos лг/4 + + 2 - 1) ;

i - номер паза.

Предлагаема  конструкци  ВТ обеспечивает подавление во взаимной индукции первичных и вторичных обмоток гармоник

Z1±1 HZ2±1.

По сним выполнение соотношений при

округлении обмоток на конкретном примере выполнени  Вт.

Возмем числа пазов магнитопроводов ротора и статора, удовлетвор ющие изло- 0 женным признакам , . Зададим Nm и ротора и статора, равным дес ти. Дл  обмоток статора . Эти множители имеютс  в числах и .

Использу  выражени  (1) и (2) рассчиты- 5 вают распределение проводников по пазам одной обмотки статора. Расчет представлен табл. 2 (графы 1-5).

Квадратурную обмотку рассчитывать не надо, так как закон ее распределени  будет 0 тем же при нумерации пазов в противоположном направлении (это следует из задани  отсчета углов по выражению 2).

В графе 5 табл. 2 приведены рассчитанные и округленные до целых значений числа 5 проводников в пазах статора. При округлении соблюдено равенство проводников одного и противоположного знака (направлени  намотки), что необходимо дл  возможности осуществлени  барабанной 0 обмотки, так как проводники одной барабанной секции, лежащие в разных пазах, имеют равные, но противоположные по знаку числа проводников.

Проверим рассчитанный закон на соот- 5 ветствие равенства (3) NI + NG Nii 0; N2 + N7 + N3 + Ne + Ni3 0; N4 +№ + 0 Ns + Nio+Ni5 0;

N1 + N4 + N7 + N10 + N13 0; N2 + N5 + Ns + N11 + N14 1;

N3 + 5+N9+ Nl2 + Nl5 1.

Как видно, равенства (3) выполнены не 5 полностью и требуетс  переокругление чисел проводников в пазах.

После переокруглени  чисел проводников (в шестом пазу вместо Ne -10 установлено Мб -9 и в 11-ом пазу вместо Nti 3 0 установлено равенства (3) удовлетворены полностью. Окончательные значени  чисел проводников в пазах магнитопровода приведены в графе 6 табл. 2.

Справедливость подавлени  гармоник 5 zi±1 и Z2±1 подтверждаетс  следующим.

Выбор значений zi четным и Z2 нечетным обеспечивает подавление во взаимной индукции первичных и вторичных обмоток гармоник 22±1, так как двухполюсные синусоидально распределенные обмотки, распределенные на магнитопроводе с четным числом пазов не имеют в разложении их намагничивающих силах четных гармоник, а гармоники Z2±1 при нечетном гг будут четными .

Подавление гармоник zi±1 подтверждаетс  выполнением известных из теории условий подавлени  К-й гармоники в намагничивающих силах обмотки дл  рассчитанного распределени  проводников NI, при подстановке в выражени  (4), и i номеров пазов магнитопровода статора:

NI cos К - i 0;

i 1

NislnK-- l 0.

Трансформатор работает следующим образом.

При подаче напр жени  переменного тока на обмотку 6 в зависимости от углового положени  ротора а. на синусной выходной обмотке 8 наводитс  напр жение, пропорциональное sin or, а на косинусной обмотке 9 наводитс  напр жение, пропорциональное cos а.

При подаче напр жени  на обмотку 7 на выходных обмотках 8 и 9 наход тс  напр жени , пропорциональные sin (a + 90°) и cos (a+ 90°) соответственно.

Данное техническое решение позвол ет существенно повысить точность воспроизведени  синусно-косинусных за

10

15

висимостей по сравнению с известным за счет полного исключени  искажающих св зей первичных и вторичных обмоток по низшим (наиболее сильным) гармоникам zi±1 и Z2±1, имеющимс  в намагничивающих силах отдельных обмоток.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Двухполюсный вращающийс  трансформатор , содержащий магнитопроводы ротора и статора, несущие синусоидально распределенные обмотки, один из которых, преимущественно ротора, имеет четное число zi пазов, а другой, преимущественно статора , - нечетное число 22 пазов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, Z2 кратно произведению простых множителей ai и 32, имеющихс  в разложении на простые множители соответственно чисел zi-1 и zi+1, а числа проводников е пазах магнитопровода с нечетным числом пазов дл  каждой обмотки удовлетвор ют соотношени м

   N1+ N1 + aj + N1 +2Э1-1- . - . + N1 -f z2 - аГ ° N2 +N2+31- - N2+2ai+. . . + N2+42 - ai-0:

   Nai + N2ai + N331 + . . . + NZ2 0,

   N1+N 1 +32 +N1 +2a2 + . . +N1 +22 -ag 0;

   N2+N2 +32 +N2 +2a2 + +z2 -82 0;

   30

   Na2 +N2a2+N3a2+---+ Nz2 0.

   где NI - число проводников обмотки в i-м пазу, имеющее знак выражени  cos  /4 + + 2  /ц - i) , 35 где I - номер паза.

   т

   Таблица 1

   20

   25

   Таблица 2

   Фиг.1

   Продолжение табл. 2

   U03(K

   fat. 2