Двухполюсный вращающийся трансформатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 4778 5 ц 5 Н 02 К 24/О 61 ИОфЛБГЛ АНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВТО ИИСР техниздании тричэ вваЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬТИПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 758412, кл, Н 02 К 24/00, 1980,Авторское свидетельство СССРМ 230931, кл. Н 01 Г 40/10, 1966.(57) Изобретение относится к электрке и может быть использовано при совысокоточных информационных эле Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин,Целью изобретения является повышение точности воспроизведения синуснокосинусных зависимостей вращающегося трансформатора (ВТ),На фиг. 1 показан принцип построения конструкции ВТ; на фиг, 2 - принципиальная электрическая схема.ВТ состоит из соосно расположенных неподвижного корпуса статора 1 (фиг,1), несущего магнитопровода 2 и поворотного корпуса 3 ротора, несущего магнитопровод 4. На магнитопроводах 2 и 4 статора и ротора размещены обмотки 5.Магнитопроводы 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). 2ских машин, Целью изобретения является повышение точности двухполюсных враща- ющихся трансформаторов (ВТ). ВТ содержит один магнитопровод с четным числом г 1 пазов магнитопровода, другой - с нечетным числом г 2 пазов магнитопровода, несущих на себе по две синусоидально распределенные обмотки, Число г 2 кратно произведению простых множителей а 1 и а 2, имеющихся в разложении на простые множители соответственно чисел 1 - 1 и 2+ 1. Числа проводников в пазах магнитопровода с нечетным числом г 2 пазов для каждой обмотки удовлетворяют определенным соотношениям. 2 табл, 2 ил,1 На роторе размещены обмотки 6 и 7 (фиг.2), на статоре - обмотки 8 и 9. ВТ может возбуждаться как со стороны роторных обмоток, так и со стороны статорных обмоток. В рассматриваемом примере будем считать обмотки 6 и 7 - обмотками возбуждения, а обмотки 8 и 9 - соответственно выходными синусной и косинусной обмотками,В ВТ один из магнитопроводов(например, ротора) имеет четное число 1 пазов, а другой магнитопровод(например, статора) имеет нечетное число к 2 пазов. При этом число должно быть кратно произведению простых чисел а 1 и а 2, имеющихся в разложении на простые множители соответственно чисел й 1 - 1 и +1.Возможные сочетания л 1 и г 2, удовлетворяющие указанным требованиям среди чисел не превышающих 60-ти, приведены в табл. 1,Согласно существующей теории расчета синусоидально распределенных двухполюсных обмоток числа проводников в пазахмагнитопровода каждой обмотки определяются в соответствии с выражением;й = йа 1 соз а, (1) где - номер паза;й - число проводников в 1-м пазу;йп 1 - максимальное число проводников в пазу;й - угловое расположение оси 1-го паза.Для получения равенства параметров и одинакового закона распределения проводников по пазам квадратурных обмоток, значения а следует определять выражениемй =-+ (-1), (2) где г - число пазов магнитопровода, несущего обмотку.Полученное при расчете по выражению (1) значения имеют положительный или отрицательный знак, что соответствует протеканию по ним тока одного или противоположного знака при подведении напрчжения к рассчитанной обмотке.Однако при округлении расчетных значений до целых чисел нарушается синусоидальное распределение проводников по пазам и появляется дополнительный спектр гармоник, которого не должно быть при чисто синусоидальном распределении. Иэ этого дополнительного спектра наиболее опасным (влияющим на точность ВТ) являются те гармоники обмоток данного магиитопровода, (например, статора), которые есть в спектре гармоник другого магнитопровода (например, ротора) при чисто синусоидальном распределении проводников по паэам.Наиболее сильными, искажающими точность двухполюсного ВТ, являются гармоники порядка г+1 и гзй 1,В отличие от известного в предлагаемом устройстве при округлении расчетных чисел проводников каждой статорной обмотки до целых чисел должны быть выполнены соотношенияй 1+ й 1+ з 1+ й 1-Иа 1+ + й 1+ г 2 - а 1" 0 й 2+ й 2+а 1+ й 2+2 а 1++ й 2+С - а 1" 0:йа 1+й 2 а 1+йзз 1+ +йг 2 =0й 1+ й 1 + а 2 + й 1 + 2 аг + + й 1 + г 2 - аг = 0 й 2+йг + з 2 + й 2 + 2 аг + + й 2 + г 2 - а 2 - 0йаг+Й 2 а 2+йза 2++йг 2 0 (3)где й - число проводников обмотки в 1-м пазу, имеющее знак выражения соз (Ф 4+ + 2 к(ц )1- номер паза. Предлагаемая конструкция ВТ обеспечивает подавление во взаимной индукции первичных и вторичных обмоток гармоник г 11 иг 21.5 Поясним выполнение соотношений приокруглении обмоток на конкретном примере выполнения Вт.Возмем числа пазов магнитопроводовротора и статора, удовлетворяющие изло женным признакам г 1=26, г 2=15. Зададимйщ и ротора и статора, равным десяти. Для обмоток статора а 1=5 а 2=3. Эти множители имеются в числах г 1 - 1=25 и г 1+1=27.Используя выражения (1) и (2) рассчиты вают распределение проводников по пазамодной обмотки статора. Расчет представлен табл. 2 (графы 1-5).Квадратурную обмотку рассчитывать ненадо, так как закон ее распределения будет 20 тем же пои нумерации пазов в противоположном направлении (это следует из задания отсчета углов по выражению 2).В графе 5 табл, 2 приведены рассчитанные и округленные до целых значений числа 25 проводников в пазах статора, При округлении соблюдено равенство проводников одного и противоположного знака (направления намотки), что необходимо для возможности осуществления барабанной 30 обмотки, так как проводники одной барабанной секции, лежащие в разных пазах, имеют равные, но противоположные по знаку числа проводников.Проверим рассчитанный закон на соот ветствие равенства (3)й 1+ й 6+ й 11= 0:й 2+ й 7+ й 12 =0;йз+ йа+ й 13 = 0;й 4 + й 9+ Й 14О;40 Йб+ Й 10+Й 15- О;й 1+ й 4+ й 7+ й 10+ й 13 = 01й 2+ й 5+ йв+ й 11+ й 14 = 1;йз+ й 6+ й 9+ й 12+ й 16 = 1Как видно, равенства (3) выполнены не 45 полностью и требуется переокругление чисел проводников в пазах.После переокругления чисел проводников (в шестом пазу вместо Й 6 = -10 установлено М 6 = -9 и в 11-ом пазу вместо й 11 = 3 50 установлено йод=2 равенства (3) удовлетворены полностью, Окончательные значения чисел проводников в пазах магнитопровода приведены в графе 6 табл. 2.Справедливость подавления гармоник 55 г 1+1 и г 2 Й 1 подтверждается следующим.Выбор значений г 1 четным и гг нечетным обеспечивает подавление во взаимной индукции первичных и вторичных обмоток гармоник г 21, так как двухполюсные сину1647788 Таблица 1 34 26 21 45 51 Таблица 2соидально распределенные обмотки, распределенные на магнитопроводе с четным числом пазов не имеют в разложении их наьагничивающих силах четных гармоник, а гармоники 22".1 при нечетном 22 будут четными,Подавление гармоник 21+.1 подтверждается выполнением известных из теории условий подавления К-й гармоники в намагничивающих силах обмотки для рассчитанного распределения проводников М, при подстановке в выражения (4) 2=22, К=г 1+1 и 1 номеров пазов магнитопровода статора;1 1Исов К 1=0;221=1М 1 зи К =О,22Трансформатор работает следующим образом.При подаче напряжения переменного тока на обмотку 6 в зависимости от углового положения ротора а на синусной выходной обмотке 8 наводится. напряжение, пропорциональное зи а, а на косинусной обмотке 9 наводится напряжение, пропорциональное соз а,При подаче напряжения на обмотку 7 на выходных обмотках 8 и 9 находятся напряжения, пропорциональные зи а+,90) и сов а+ 90) соответственно.Данное техническое решение позволяет существенно повысить точность воспроизведения синусно-косинусных зависимостей по сравнению с известным за счет полного исключения искажающих связей первичных и вторичных обмоток по низшим наиболее сильным) гармоникам 21 .1 5 и 22+1, имеющимся в намагничиваюшихсилах отдельных обмоток.Формула изобретения Двухполюсный вращающийся трансформатор, содержащий магнитопроводы 10 ротора и статора, несущие синусоидальнораспределенные обмотки, один из которых, преимущественно ротора, имеет четное число 21 пазов, а другой, преимущественно статора, - нечетное число 22 пазов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияточности, 22 кратно произведению простых множителей а и а 2, имеющихся в разложении на простые множители соответственно чисел 21 - 1 и 21+1, а числа проводников в 20 пазах магнитопровода с нечетным числомпазов для каждой обмотки уцовлетворяют соотношениямЙ 1+ Й 1+ а 1+ Й 1+2 а 1+ + Й 1 + г 2 - а 1 О;Й 2 + Й 2 + а 1+ Й 2+2 а 1+ + Й 2 + г 2 - а 1- О;25 Йа,1 + Й 2 а 1 + Йза 1 +, . + Йг 2 - 0; Й 1+ Й 1 + а 2 + Й 1 + 2 а 2 + + Й 1 + г 2 - а 2 - О; Й 2+Й 2 + а 2 + Й 2 + 2 а 2 + + Й 2 + г 2 - а 2 - ОЗО Йа 2+Й 2 а 2+Йза 2+ +Йг 2 =О, где й - число проводников обмотки в 1-м пазу, имеющее знак выражения совл/4+ +2 л/ц- ц),35 где - номер паза.оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 каз 1410 Тираж 332 ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, РаФПодписноеениям и открытиям при ГКНкая наб 4/5