Вращающийся трансформаторный токосъемник

,801737 А 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ ПРИ ПНТ СССР(71) УФимский авиационный институтим, Серго Орджоникидзе, УФимскоеконструкторское бюро машиностроенияи Научно-исследовательский институтпластических масс им. Г.С. ПетроваНаучно-. производственного объединения(56) Ииловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики. И,; Высшаяшкола, 1983, 408:с,фГусев В.Г., Андрианова Л.П. Индуктивные и магнитомодуляционные преобразователи для передачи инФормации свращающихся объектов. И,: Энергия,1977, 88 с. Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактной передачи энергии питания различных устройств, расположенных на вращающемся объекте, и выход- . ных сигналов этих устройств на стационарную аппаратуру при экстре альных условиях работы (рабочая температураодо 400 С, линейные ускорения до 30 тыс.я, вибрации в диапазонечастот до 2,5 Гц - до 30 д).Известны устройства для бесконтактной передачи электрической энергии на(54) ВРАЦАИЩИЙСЯ ТРАНСФОРИАТОРНЫЙ ТОКОСЪЕНИК (57) Изобретение относится к электротехнике, Цель изобретения - повышение КПД, Вращающийся трансФорматорный токосъемник неподвижный 1 и вращающийся 2 магнитопроводы с кольцевыми обмотками 2 и 4, Вращающаяся обмотка 4 пропитана высокотемпературным связующим с порошковым Ферромагнитным наполнителем, Концентрация порошкового наполнителя изменяется от минимальной в слоях, обращенных к неподвижной обмотке, до максимальной в слоях, удаленных от указанной обмотки. Концентрация порошкового наполнителя С 2Ф может меняться по линейному закону. 1 з.п, Ф-лы, 1 ил. вращающийся объект, использующие прин цип электромагнитной индукции и содержащие вращающуюся и неподвижную обмотки, расположенные внутри соот. ветствующих вращающегося и неподвижного магнитопроводов Подобные устройства работоспособны при указанных вьппе условиях, однако имеют весьма низкий щп, (на уровне нескольких процентов), Это объясняется наличием воздушного зазора между вращающейся и неподвижной частями индуктивного токосъемника (или, что эквивалентно,3 173759 вращающегося трансформаторного токосъемника), а также тем, что. в силу высоких требований к механической прочности такого токосъемника при одновре" менно постоянно действующем требова" нии к миниатюризации габаритных размеров, магнитопроводы токосъемников, как правило, выполняются из нешихто". ванного материала, Наличие значитель ных вихревых токов в материале магнитороводов дополнительно снижает КПД вращающегося трансформаторного токосъемника, причем во многих случаях их влияние окизывается ощутимее влияния воздушного зазора, Снижение КПД вращающихся трансформаторных токосъемников, магнитопроводы которых выполнены из сплошных материалов, происходит также и вследствие наличия суще О ственного поверхностного эффекта, особенно значимого при повьпиенных частотах (сотни герц - единицы килогерц). При этом магнитное сопротивление магнитного пути, по которому замыкаются д магнитные потоки, определяется глубиной проникновения магнитного потока в материал согласно формуле 0 4в диапазоне частот до 2,5 кГц). Указанная цель достигается эа счет того,что в известном вращающемся трансформаторном токосъемнике, содержащемконцентрически расположенные подвиж ный и неподвижный магнитопроводы скольцевыми обмотками, которые размещены внутри магнитопроводов, его вращающиеся обмотки пропитаны высокотемпе"ратурным связующим с порошковым ферромагнитным наполнителем. При этом ",концентрация порошкового ферромагнитного наполнителя изменяется от минимальной в слоях, обращенных к неподвижной обмотке, до максимальной вслоях, удаленных от неподвижной обмотки. Концентрация порошкового ферромагнитного наполнителя в объемевращающейся обмотки изменяется по линейному закону,На чертеже приведен вращающийсятрансформаторный токосъемник,Вращающийся трансформаторный токосъемник содержит неподвижный магнитопровод 1 с намотанной на него неподвижной обмоткой 2 и вращающийся магии"топровод 3 с намотанной на него 1де го вания к входным фильтрам вращающикс электронных узлов, в первую очередь к сглаживающим конденсаторам, являющимся наименее надежными и крупнога баритными элементами. Целью изобретения является ние КПД вращающегося трансфор ного токосъемника, предназнач для работы в тяжелых условиях пература - до 4000, линейные ния - до 30 тыс.я, вибрации -повыше- аторнного (тем- ускоредо 30 я г д - максимально возможная глуЯбина проникновения магнитнопотока в материал, мм;- удельное сопротивление материала Ом мм (мР- магнитная проницаемость мате 4 максриала, Гн/м;- частота, ГцПри этом, начиная с некоторого . значения частоты, дальнейшее ее увеличение нецелесообразно, так как приводит к увеличению потоков рассеяния и дальнейшему снижению КПД. Между тем, повышение частоты передаваемого через вращающийся трансформаторный токосъемник сигнала весьма желательно, так как позволяет снизить требовращающейся обмоткой 4. Вращающаяся обмотка 4 пропитана высокотемпературным связующим с порошковым ферромагнитным наполнителем. Концентрация порошкового ферромагнитного наполнителя в обмотке 4 изменяется от минимальной в слоях, обращенных к неподвижной обмотке 2, до максимальной в слоях, удаленных от неподвижной обмотки 2. В качестве высокотемпературного связующего используются (в приведенной. реализации) органосиликат" ные высокотемпературные клен типа КТи 1-28.Вращающийся трансформаторный токосъемник работает следующим образом, При протекании тока, генерируемого источником переменного тока, через неподвижную обмотку 2, размещенную внутри неподвижного магнитопровода 1, . в последнем возникает магнитный поток ФО, замыкающийся по неподвижному 1 и, через зазоры, вращающемуся 3 магнитопроводам и охватывающий вращарщуюся обмотку 4, При этом, в прототипе, выполненном по,аналогичной схеме, вследствие наличия воздушных зазоров между магнитопроводами 1 и 3, а также вследствие малой глубины проникновения магнитного потока в мате-.риал. вращающегося магнитопровода 35 1737590 6 (согласно формуле 1), фактически оп- обмотки 4 наименьшего диаметра), а ределяющей магнитную проводимость максимальная - в слоях вращающейся вращающейся части вращающегося тране обмотки 4, наиболее удаленных от несформаторного токосъемника, значитель- подвижной обмотки 2 (на Лиг. 1 - в ная часть магнитного потока замыкает- слоях вращающейся обмотки 4 наиболься по воздушному промежутку между вра- щего диаметра), приводит к тому, что щающимся и неподвижным магнитопрово- магнитный поток ФО равномерно прони- Яами и статором вращающегося трансфор- зывает все витки вращающейся обмотки маторного токосъемника и между щеч 4, не концентрируясь только во внутками неподвижного магнитопровода , ренних слоях вращающейся обмотки 4. не охватывая вращающейся обмотки 4Такое распределение магнитногоБлагодаря пропитке в устройстве потока в теле вращающейся обмотки 4 вращающейся обмотки 4 высокотемпера- позволяет существенно снизить потери турным связующим с порошковым ферро от действия вихревых токов и коротко- магнитным наполнителем эквивалент- . замкнутого витка (вращающегося магниная магнитная проводимость вращающей-топровода 3), уменьшить долю магнится части вращающегося трансформатор- ного потока, замыкающегося вне обного токосъемнйка (фиг, 1) существен- мотки 4, а следовательно, повысить но возрастает, Вследствие этого про КПД вращающегося трансформаторного исходит перераспределение магнитного ,гокосъемника. Известные способы, поз- . потока, генерируемого неподвижной .воляюцие .достичь того же эффектар обмоткой 2 таким образом,что,значи- такие как шихтование магнитопровода тельная его часть, ранее замыкающая- или изготовление его из материала с ся между щечками неподвижного магии высоким удельным электрическим сопротопровода 1 и не охватывающая вращаю- тивлениеи и приемлемыми магнитными щуюся обмотку 4, теперь пронизывает свойствами (например, ферритов), для витки врацающейся обмотки 4. указанных выше условий работы оказыОдновременно с этим снижаются по- ваются непригодны в силу невозможностери, вызываемые вихревыми токами в З 0 ти обеспечить весь комплекс требовасплошном материале вращающегосямаг- ний, предъявляемых к механической нитопровода 3, уменьшается действиепрочности и габаритам. подобных усткороткозамкнутого витка, в качестве , ройств.которого можно рассматривать сам вра- Вместе с тЬм, получаемый в резульщающийся магнитопровод 3, представ- тате использования преппагаемого устляющий собой, по сути, замкнутое элек- ройства эфбект можно рассматривать35тропроводное кольцо, помещенное в как сверхсуммарныйр так как ни один магнитое поле (активное сопротивление иэ существенных признаков по отдель- такого кольца - порядка сотых - тысяч. - ности не позволяет достичь поставлен, ных долей ома), расширяется частот- . ной цели - повышения КПЛ вращающего 40ный диапазон передаваемых сигналов, ся трансформаторар предназначенного что, как было указано вьппер позволяет для работы в тяжелых температурных снизить требования к параметрам вра- и механических условиях, в минимальщающихся электронных блоков, для пи- но возможных габаритах, Проведенные тания которых предназначен вращающий- экспериментальные исследования вьщ.-ч45ся трансдюрматорньп токосъемник,умень- вили увеличение КПД,исследуемого вра" шить их габариты, повысить надежность . щающегося трансформаторного токо- и обеспечить получение дополнительнойсъемника, предназначенного для работы информации за счет увеличения числа . в системе тензометрирования роторов информационных каналов.ИГТЧ при.указанных выше условиях и приРаспределение концентрации ферро- обеспечении всех предъявленных к нему магнитного порошкового наполнитзля требований, более чем в 2 раза (с 10 Ж в объеме вращающейся обмотки 4:ро ли- у устройства выполненного по схеме нейному закону таким образом, что ми- прототипа, до 2 бЕ у устройства, выпол-. нимальная концентрация ферромагнит- венного в соответствии с предлагаемым . ного порошкового наполнителя осущест- техническим решением)Является в прилегающих к неподвижной Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я обмотке 2 слоях вращающейся обмотки 1. Вращающийся трансформаторный а (иа фиг. 1 - я слоях аракащцейся токосееииик, соиериакий оицеятричесректор С.Шекмар Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 1899НИИПИ Госуд Производственно-издательский комбинат патент", г.ужгород, ул, Гагарина, 101 ки расположенные подвижный и неподвижный магнптопроводы с кольцевымиобмотками, которые размещены внутримагнитопроводов, о т л.и ч а ю щ и йс я там, что, с целью повышения КПд,его вращающаяся обмотка пропитанавысокотемпературным связующим с порошковым ферромагнитным наполните- .лем, причем концентрация порошкового наполнителя изменяется от минимальной в слоях, обращенных к неподвижной обмотке, до максимальной в слоях, удаленных от неподвижной обмотки.2, Токосъемник по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что концентрация порошкового ферромагнитного наполнителя в объеме вращающейся обмотки меняется по линейному закону,