Многополюсный вращающийся трансформатор

СОЮЗ ССВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИ 4 ЕСНИХРЕСПУБЛИК 2 М 5/32 11 Н 02 К 24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСТВ К АВТОРСКОМУ СВИД ф 7 г УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(72) А.И.Милюков и В.А,Горбачевский (53) 621.314.214.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 418903, кл. Н 02 К 24/00, 1972.2, Авторское свидетельство СССР Р 276239; кл. Н 02 М 5/32, 1969. (54)(57) МНОГОПОЛЮСНЫЙ ВРА 14 АЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий ротор и статор, выполненные в виде двух одинаковых групп магнитопроводов с нечетным числом зубцов и установленны,80598 А ми на них синусоидально распределенными входными синусными и косинусными выходными обмотками с четнымчислом пар полюсов, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, взаимное расположение обмоток статора и ротора однойгруппы магнитопроводов смещено относительно взаимного расположенияобмоток статора и ротора другойгруппы магнитопроводов на 180одноименные выходные обмотки соединены последовательно, а входныеобмотки - параллельно.4 ОенИзобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники, в частности к вращающимся трансформаторам,Известны многополюсные синуснокосинусные вращающиеся трансформаторы ВТ 3, содержащие синусоидально распределенные обмотки на магнитопроводах с определенным соотношением чисел зубцов магнитопроводов 1 Ои чисел пар полюсон обмоток (1 3.Недостатком укаэанных многополюсных ВТ является невысокая точность из-за проявления систематических погрешностей от неточностиизготовления ВТ.Известен также многополюсный ВТ,содержащий магнитопровод ротора имагнитопронод статора, выполненные каждый в виде двух магнитопроводон с нечетным числом зубцов. Намагнитопроводах расположены входныеи выходные обмотки 2 ).Недостаток известного ВТ такжеобусловлен невысокой точностью нос 25произведения синусоидальных зависимостей, присущей входящим в устройства элементарным ВТ, в ниде систематических погрешностей, связанныхс зубчатостью строения магнитопроводов и технологической пргрешностью изготовления.Цель изобретения - повышениеточности многополюсного враща.ащегося трансформатора.Поставленная цель достигаетсятем, что н многополюсно. вращающемсятрансформаторе, содержащем ротори статор, выполненные в виде двуходинаковых групп магнитопроводов снечетным числом зубцов и установленными на них синусоидально распределными входными синусными и косинусными выходными обмотками, имеющимичетное число пар полюсов, взаимноерасположение осей обмоток ротора истатора одной группы магнитороводов смещено относительно взаимного расположения осей обмоток ротораи с .атора другой группы.магнитопроводов на 180 О, одноименные выходОные обмотки соединены последовательно, а входные обмотки - параллельно.На фиг,1 показана принципиальнаясхема размещения узлов многополюсного ВТ; на Фиг, 2 - принципиальнаяэлектрическая схема соединенияобмоток ВТ,Многополюсный ВТ (Фиг.1) содержит ротор 1, имеющий два одинаковыхмагнитопровода 2 и 3, закрепленныхна одном валу, и статор, выполненный иэ двух корпусов 4 и 5, имеющихвозможность взаимного разворота. Вкаждом корпусе 4 и 5 статора закреплены одинаковые магнитопроноды б и 7. 65 Магнитопроводы б и 7 статора имагнитопроноды 2 и 3 ротора попарно( пакеты 2, б и 3, 7) расположены водних плоскостях соосно с зазором 8между пакетами. Числа зубцов всехмагнитопроводов нечетные, причеммагнитопроноды ротора и статораимеют разные числа пазов,На каждом магнитопроноде 2 и 3ротора размещено по одной синусоидально распределенной обмотке 9и 10. Обмотки 9 и 10 выполнены одинаковыми и одинаково расположеныотносительно зубцоных слоев магнитопроводон 2 и 3.На каждом магнитопроводе б и 7статора размещено по паре синусоидально распределенных квадратурных( сдвинутых между собой по положениюна 90 эл.град. ) обмоток 11 и 12.Пары обмоток 11 и 12 выполненыодинаковыми и одинаково расположены относительно зубцоных слоев магнитопроводов б и 7. Пара обмоток 11состоит из синусной 13 (фиг.2) икосинусной 14 обмоток, а пара обмоток 12 - из синусной 15 и косинусной 16 обмоток. Выводы синусных обмоток обозначены С 1 СкосинусныхК КОбмотки 9, 13 и 14 образуют систему обмоток одного элементарного ВТ,а обмотки 10, 15 и 16 - систему обмоток второго элементарного ВТ. Всеобмотки имеют одно и тоже четноечисло пар полюсов.Обмотки 9 и 10 ротора соединенымежду собой параллельно (фиг.2 ) иобразуют цепь возбуждения предлагаемого многополюсного ВТ. На фиг. 2выводы этих обмоток обозначеныВ 1, В 2. Обмотки 13 и 15 статорасоединены последовательно и образуютперную (синусную ) ныходную цепь, аобмотки 14 и 16 также соединены последовательно и образуют вторую (косинусную ) выходную цепь.При определенном взаимном положении осей обмоток ротора относительно осей обмоток статора напряженкена одной из выходных обмоток каждой системы равно нулю. Такое взаимное положение осей обмоток принимается за нулевоеВ предлагаемом многополюсном ВТ совмещены те нулевые положения этих обмоток, при которых взаимное расположение осей системы обмоток ротора и статора на первой паре магнитопронодон ( ротор - статор ) 2 и б относительно взаимного расположения осей системы обмоток ротора и статора на второй паре магнитопроводов ( ротор - статор ) 3 и 7 при любом положении ротора смещено на 180 Это показано на Фиг. 2 совмещением положений осей всех синусных иФ1 Юб 5978 О О =А 5101.1)где Ы -222А 55 А,В -косинусных обмоток статора и разворотом осей обмоток ротора на 180 о.Такое вь;полнение многополюсного ВТ позволяет повысить точность воспроизведения синусоидальных зависимостей в результате снижения ампли туд искажающих пространственных гармоник и выходных напряжениях обмоток при повороте ротора ВТ.Покажем это на примере синусной ( первый выход)выходной обмотки.В поле любой обмотки имеются только гармоники, кратные числам зубцов магнитопроводов + р, где р - число пар полюсов; между первичными и вторичными цепями взаимо действуют только гармоники одного порядка. При проектировании ВТ зубцы магнитопроводов выбирают в таком количестве, чтобы совпадающие между первичными и вторичными обмотками гармоники имели возможно более высокий порядок, так как амплитуды высших пространственных взаимодействующих гармоник уменьшаются пропорционально третьей степени от номера (порядка ) гармоники. Этим достигается высокая теоретическая точность ВТ. Однако, по технологическим причина."л поле любой (например, первичной )обмотки искажается и появляется спектр других гармоник, номера которых совпадают с имеющимися гармоникали другой (например, вторичной) обмотки. В результате технологические гармоники также проявляются в виде спектров гармоник, кратных числам зубцов магнитопроводов + р. Наиболее сильной определяющей погрешность ВТ из это го спектра является низкая гармоника ( 7 - р ), которая в частном случае может быть ниже основной, т.е. (7 -р)р. Таким образом, выходное напряжение обмотки 13 эле ментарного ВТ, образованного на магнитопроводах 2 и б, с учетом низшей гармоники из технологического спектра гармоник может быть представлено в виде 50 Ро(.+Я 51 п (7 -Р)(Ы+М)1 Ц 11 п(7 -Р)2 угол поворота ротора;число пазов ротора;число пазов статора;амплитуда первой (основной )пространственной гармоники;амплитуды соответственно 60гармоник порядка ( 7- р),(72 - р );постоянные углы сдвига нуле-вых положений гармоник поряд-.ка (71-р ) (7 г р ) 65 учитывая, что элементарный ВТ, образованный на второйпаре магнитопроводов 3 и 7, имеет точно же конструкцию, но нулевое положение выходной обмотки 15 сдвинуто на 180 О, выходное напряжение обмотки 15 может быть записано в видеО = А э 1 и Р (с+ (8 О ) + А 51 п (7- Р) (с+ (80+ У )сВ э 1 п (7 - Р)(о+180 +ф) (2) (амплитуды высших гармоник, которые могут иметь другие, присущие частному образцу ВТ, значения обозначены теми же, что в выражении (1 ), буквами с двумя штрихамиУчитывая, что р четное чило, а 7и 2 нечетные числа, выражение (2 ) записывается в видеТак как напряжения обмоток 13 и 15 при последовательном включении складывается, выходное напряжение на первом выходеО =О +Оо=2 Аь 1 л Ро+(Я-Ао)эю(7 -Г)(о(+Ю)+ 1 1 1(В 1-В")э 1 (7,-Р 1(С+) . (4)Таким образом, в предлагаемом многополюсном ВТ выходное напряжение первой (основной) гармоники удваивается, а амплитуды низших из технологических гармоник равны разнице амплитуд соответствующих гармоник обмоток 13 и 15. При идентичности технологических процессов разности (Л - Л") и (В - В") стремятся к нулю, а относительно первой гармоники, амплитуда которой удвоилась, проявление погрешности уменьшается в два раза. Устройство работает следующим образом.При подаче на вход многополюсного ВТ напряжения 06 в зазоре между магнитопроводами ротора и статора 2 и б, 3 и 7 наводятся пространственные синусоидальные поля с периодом р. В зависимости от угла поворота оС на выходных обмотках 13-1 б индуктируются напряжения соответственно ОВК 51 ПРК 1О,К соВРС;О К эпро(;0 к соэ Рс,Ьгде К - коэффициент трансформации.Так как напряжения обмоток 13 и 15, 14 и 1 б складываются, то на первом выходе многополюсного ВТ 0 = 20 ВКЭ 111 о, а На ВтсрОМ 0 =2 - 20 оК сов Ы.1065978 Составитель В.КомаровРедактор А.Огар Техред И. Иетелева, Корректор Л.Пат каэ 11 55/56 Тираж 672 .ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и от113035, Москва, Ж, Рау 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгороц, ул. Проектная, 4 Таким образом, в предлагаемом многополюсном ВТ в результате вычитания амплитуд совпадающих по Фазе низших пространственных гармоник выходного напряжения исключаются погрешности, обусловленные технологическими отклонениями изготовления ВТ, и одновременно в два раза . увеличивается коэффициент передачи по напряжению. В итоге повышается точность ВТ. Подписноеомитета СССРкрытийшская наб д