Двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор

(51)5 Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 11 ульер Ю. М и др. Инлукционные элект ромханические фу нкциональные преобразоватли М: Энергия, 969, с. 37.Элктрнческие преобразователи угла с элек 1 ричеслой рлукцией. / Под рел. А. А. Ахчетжанова Ч: Энергия, 973. с. 105 - 106. Изобретение относится к электротехникеи может быть использовано в электрических машинах типа вращающихся трансформа.торов (ВТ).Извест ы лв,стсчетные синсно-коси.нусные В, у которых имеется грубый отсчет (ГО в виле лвухполюсного ВТ, констрк.тивно встроенного внутрь точного отсчета (ТО), которым является многополюсный ВТОднако такич ВТ присуши относительнаясложность констркции, увеличенные габариты, вс и расход активных материалов.Известен также лвухотсчетный ВТ, в ко.торм обмотки ГО и ТО уложены на олноч и точ же чагнитопроволе. Для повышения точности такого ВТ обчотки ТО и ГО выпол няют с синусоилальным распределением числа проводников, синусную и косинусную обмотки ТО выполняют по олинаковыч обмоточным схечам с транспозицией проводников разных фаз и высоте пазов, при этом лвхполюсныс обмотки выполняют концент.рическими.Недостатком известной конструкции яв.(54) ДВУХОТСЧЕТНЫЙ СИ НУС НО КО. СИНУСНЪЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР(57) Изобретение может быть ис пол ьзова но в двухотсчетных вращающихся трансфор. маторах с обмотками грубого и точного отсчетов. Для этого в преллагаемом транс. форматоре ось симметрии катушек обмотки грубого отсчета совмещена с осью симметрии паза, содержащего одинаковые числа проволн и ко в различных обмоток точного от. счета. Указанная ось симметрии может быть совчегцена и с осью симметрии зубца, а по обе стороны от этой оси числа витков раз личных обчоток точного отсчета одинаковы 1 ил., 3 табл. ляется наличие погрешности в выходном сигнале вследствие разницы между инлук. тивнычи сопротивлениями рассеяния синусной и косинусной обмоток ТО из за различных условий пространственного размешння проводников этих обмоток в пазах.Это связано с тем. что концентрические синусоилально-распределенные обмотки ГО содержат различные числа витков в катушках и поэтому занимают разные объемы в каждом пазу. Разность инлуктивных сопротивлений рассеяния фаз ТО достигает 2 - Зо что значительно снижает функциональную точность ВТ.Цель изобретения - повышение функциональной точности двухотсчетного синус- но-косинусного ВТ, включающего в себя уложенные в общих пазах магнитопровола синусоидально-распределенные многополюсные обмотки ТО с одинаковычи обмоточ. ными схемами обеих фаз (одинаковым чис. лом катушек и схемой их соелинения) и двухполюсные концентрические обмотки ГО обеспечивается выравниванием индуктивныхоирозв.еий рассеяния обмоток ТО благо. заря такому расположению обчоток ГО, при котором ось симметрии полюсной группы катушек ГО совмещена либо с осью симметрии паза с равными числами проводников синусной и косинусной обмоток ТО, либо с осью симметрии зубца, разделяющего смежные пазы. в одном из которых число проводников синусной обмотки ТО равно числу проводников косинусной обмотки ТО в другом пазу.В результате изобретения разность ин. дуктивных сопротивлений обмоток ТО не превышает 1 О;, что повышает функциональ. ну ю точность ВТ.На чертеже представлен чагнитопровод ротора (статора) двухотсчетного синусно. косинусного ВТ (СКВТ с уложенными в общих пазах обмотками ГО и ТО при числе пазов=12 и числе пар полюсов ТО Р=4.На чертеже позициями- 12 обозначены пазы магнитоировода, позицией 3 - ось двухиолюсой синусной обмотки ГО, позицией 14 - ось двухполюсной косинусной обмотки ГО. Эти же оси являются и осями симметрии полюсых групп катушек обмотки ГО. Указанные обмотки ГО выполнены концентрическими синусоидально.распределен. ными (с синусоидальным распределением числа проводников по пазам). Катушки си. нусной обмотки ГО на чертеже выделены нзклной штрн,овкои, катушки косинусной обмотки 10двойной итрикокой, катуш. ки косинусной обмстк ТО изображены зас мгиыми. кзтхнкии:хеи обмотки 1) бстемения 1 слшнны катушекс.ир,иорционзльны числач ирзводни. к тики бльшей то.ш, смеют боль. с . чнс. из ксв ио срзвнсннл русичи кзхи лс млзнОГО тсчс 3 .(.нхснзя и ксинх сная смстки ТО вы. илсн ии о зквы схтчныххехзч и с примененем трасииии, .зключаю. нси в перемене ест рз ления иек ио выссте паза в дух;р;сииционных зонах Переход катушс к о высоте с одного уровня в дру гой произсзится в пазахи 7. Возчожны и другие варианты размещения обмоток в пазах магнитопровода, например для рассчатриваечого случая число трзнснозиционных зсн обмоток ТО может быть равныч четырем (но три паза в зоне), оси обмоток ГО могут проходит не через серелны зубцов, з через пазы. Указанные варианты расположения осей чожио полу. чить всегда при числе пазов, крзтноч 4. При числе назон, кратном 2, но не кратном 4, в случае прохождения оси одной из обмоток ГО через зубец, ось другой обмотки ГО будет проходить через паз, и наоборот.Лля получения равенства индуктивных сопротивлений рассеяния в синусной и. косинусной обмотках ТО согласно предложен. ночу решению ось одной из обмоток ГО должна проходить либо через паз с равнычи(2) 16 где 1. и Х - числа проводников в ( м пазусоответственно синусной и косинусной обмоток (фаэ);- констру ктивный коэффициентпропорциональности;20 Ю - число пазов магнитопровода;Р - числО пар полюсов;- номер паза.Лвухполюсные концентрические синусоидально.распределенные обмотки ГО присовмещении оси фазы с серединой зубцарассчитывают по известным формулам: Л 1, =,зп(2 - ) - ; Ю(3) г.=(,сов;2 - 1 (4) и прсовмещении осн обмотки с пазом рассчитывают по формулам:2 лМгде )., и ) - числа проводников в (-м пазу 40 соответственно с инус ной икосинусной фаз двухфазнойобмотки;- конструктивный коэффициентпропорциональности для обмоток ГО;- номер паза, в общем случаене совпадающий с нумерацией г. 46 ) При расчете обмоток ГО по формулам (3) и (4) в качестве первого паза (=и последнего паза )=,Л следует принимать соседние пазы, в каждом из которых числа проводнАков синусной фазы ТО равны числу провздников косинусной фазы, размещенных в другом пазу. В этом случае ось обметки ГО будет совмещена с серединой зубца, расположенного между укаэанными пазами. При расчете по формулам (5) и (б) в ка. честве первого паза у=следует принимать паз, в котором числа проводников синусной и косинусной обмоток ТО равны. В этом случислами проводников синусной и косинусной обмоток ТО, либо через зубец, разделяющий те соседние пазы (пазы 2 и 3). в которых число проводников синусной обмотки ТО в одном пазу равно числу проводников ко.синусной обмотки ТО в другом пазу.Синусоидальиое распределение проводников обмотки ТО рассчитывают по извест.ным формулам10, . 2 лчае ось обмотки ГО будет совчешена с па.зом (=1.В качестве примера рассмотрич обмоткиТО и ГО для конкретных ссютношений (А==12, Р=4). С целью простоты изложенияне будем пользоваться численными величи.нами, полученными при расчете по формулам(1), (2), а введем следующие обозначениялля чисел проволников синусной фазы ТОлля первых трех пазов:2,,=(Мп, - ", 4(1 - 1)+45) =а;12 2)тг.=ни) - 42 - 1)+45 =Ь, 12 элг.,=(нп(= 4 3 - 1+45) =с 1 О Для рассчзтринаемого случая в остальных пазах будут повторяться эти же значе. ния чисел проволников как синусной, так и косинусной обхоток Полное распрелеление проводник)н Обмоток ТО по пззач показано н табл..Аналогично введем слелуюгцие обозначе. ния чи ел проволников в синусной и коси. нуснои об(с-,ах ГО, рассчитанных по фор. мулам (3) и (41, нсхоля из условия =) (т е. н качестве;срвого паза принимаем олин ч тот же паз при расчете обмоток ГО и ТО Л) В Оста ьных пазах л. я Обеих фзз ГО б)лут повторяться такие же числа пронол. ннкв с ведем результаты расчета Обмоток ГО н збл 2В псбледней строке табл 2 по кзждомс иззу ланы с) х(чарные велнци:ы чисел пронолннкон обснх фзз ГО, лля чего введены с."ел кщнс- о.нзчення: г).= ) - ,с. п=р+ р. Бслнчнны и и п,рпсрцнональны той части обьечз саза, которую занимают проводники с 0 чот ок О.С учеточ трзнспозицин обмоток ТО по нысозе назон рссчотрих хслония рдсположс ння по пззач проводников, результаты расчета сотоых сведены н табл. 1 н 2. Числс проно" никон, приналлежасци:с синусной обмотке ТО, обознацим буквами а, Ь, с, эти же величины, отн яциеся к косинусной обмотке, ладим пол.ерл(утычи снизу а, , с Раз. чещение пронолннков обмоток ГО, приведен ных н табл. 2, обозначим как вариант 1. С учетом указанных лзнных составлена табл. 3По табл. 3 можно установить лне транс. позиционные зоны - левая (с 1.го по 6-й 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 паз) и правая (с 7-го по 12.й паз). При пере. ходе 6-го паза в 7-й и с 1-го в 2 й паэ про- водники синусной и косинусной фаз ТО меняют места расположения в слоях по высоте пазов. Транс Озицией достигается идентичность расположения проводников синусной и косинусной фаз ТО в пазах, что является обязательным условием получения одинако. вых индуктивных сопротивлений рассеяния. Для сохранения этого условия необходимо, чтобы проводники обмоток ГО, размещенные в одних пазах с обмотками ТО. не нарушали достигнутой симметрии в расположении синусной и косинусной обмоток ТО по высоте пазов. В табл 3 знаком + отчечены пазы. в которых симметрия не нарушена и условия расположения проволников снчусной фазы в одной транспозиционной эонс полностью соответствуют условиям расположения про. водников косинусной фазы в другой транс. позиционной зоне. По вариантх 1 таких па. зов только четыре (1, 7, О). В остальных пазах, отмеченных знаком- , условия симметрии не соблюлаются. Это является слелствиеч того, что при расчете обмоток ГО их Оси были выбраны произвольно по отно. шению к обчоткам ТО (по варианту 1 ось синусной обмотки ГО проходит посередине зубца, расположенного между пазами 1 и 12).Если ось обмотки ГО н соответствии с изобретениеч совместить с,ерединой зубца, расположенного между пазачи 11 и 12, необ. холичо лля расчета обчоток ГО по форму. лзм (3) и (4) принять н качестве первого паза )=1 то паз, которыи при расчете Об чоток ТО является лвеналцатыч (:= - 12(. В эточ случае резульззты расцета обмотокГО . -абл. 2 счестятся на олин паз влево В таб,. 3 то отражено записью в нижнеч строке и обозначено как вариант 2. В данноч варианте расположения Оееи обмс ток ГО УСЛОВИЯ РЗЗЧЕШЕНИЯ ПРОНОЛНИКОВ СИНУсиой фазы ТО в одной транспозиционной зсне соответствуют разчешению проводников коеинусной фазы в другой транспозицнонной зоне, цто отражено н табл. 3 знакоч ч- для всех 12 пазов.,)сонкретное выполнение схем укладки рассчитанных по ра.счотренночу причеру обмоток приведено нз чертеже, гле пози. цнями 1 -2 показаны пазы магннтопровола, причем ночер каждой из этих позиций сов. с алзет с номером пазасогласно принятой систсче обозначений при расчете обмоток ТО. В пазах 1 - 3 результирующее число проводников синусной обмотки ТО полу. чается при сложении чисел проводников н катушках, отмеченных ссютветстненнс с, Ь, р Аналогичным образом в этих же п,зах лля косинусной фазы ТО получаются числа провслдникон соответственно а, с . В ос. тальных пазах цисла проводников снн;сной и косинусной фаз повторяются с этнч же чередованием.)исло Номер паза 1проводников 1 2 3 ( 5 6 7 8 9 10 11 12 а Ь с з Ь с а Ь с з Ь с а с Ь а с Ь а с Ь а с Ь Та бли ца 2 Число Номер паза 1проводников 1 2 35 6 7 8 9 10 11 12 дГ 1 е д с 1 е Г Г е д Г е д с 1 е Г 1 е д с 1 е Г-(ссСумма и) и ги тп и) и п) и) и и) с.инусная и лосинусная фазы ГО пока. .;ны для варианта 2 соласно табл 3 Ось 13 с нусной обмотки ГО совмещена с серединой зубца, расположенного между пазами 112 Числа проводников обмоток ГО, находя. шиеся в каждом из пазов, определяются суммой проводников малой и больших катунек (обозначены т ) или суммой проводнилв средних катушек (обозначены л).Возможен вариант укладки обмоток, .гда фазы ГО располагаются в нижней асти пазов под обмотками ТО 1 рименяя методику рассмотренного причсра, можно показать, что те же условиянчметрии сннусной и косинусной обмоток ТО могут быгь обеспечены совмещением оси обмоток ГО с серединой других зубцов, которые так же, кал и в варианте 2, расположены между пазами, в каждом из которых число проводников сннусной фазы ТО равно числу 1)роводн и ксВ лос ин ус ной фазы ТО, рзс поло,+с ННЫХ В ДРУЧ ПЗЗУ.:)тОМУ УСЛОВИЮ ПРН р;счете сбх)тс ГО по форчулзч (3) и (4) свечзкт изры пззов: 2 - 3. 5 - 6, 8 - .9, в 12 (т. е, В лзчсстне псрвго паза (=1 могут быть приняты пазы, кгрые при расчете бчотол ТО соо 1 встствуют:=3, 6, 9 илн 12)..Чо)лнтзл,+,е показать, цту словия ндснтичностн с нусни и лосинусной обч. гсТО сбл).)кт я и при сс)вчсчценин си бчоткн ГО 11 з оч, В лоторч ул)жснь дннаковыс цс з провс)днилВ сннуснн и л)с ину с но стл ТО Гзсце) обчтол ГО в зтч с.цзе должсн прсн Вднт.ся 11 фо)ч).)зч (5) н (Н), 3 В кзчсствс пс рВс) ,., =1 сг:)зснтзсл 1 может быть прн нят любой из следуюших пазов: =1, 4, 7 или О.Аналогичным образом можно доказать,что и для других значений чисел пазов Л, 5 пар полюсов Р или транспозиционных зонтолько при предложенном взаимном распо.ложении обмоток ГО и ТО соблюдаются симметрия расположения проводников в фа.зах ТО и идентичность индуктивных сопротивлений рассеяния, что и определяет функциональн ю точность двухотсчетных ВТ Двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор, содержащий расположенные в пазах магнитопровода многополюсные синусоидально распределенные синусную и косинусную обмотки точного отсчета с одинаковым числом катушек и схемой их соединений и синусоидально распределенную синусную и косинусную двухполюсные обчотли грубого отсчета, выполненные нз концентрических катушек, отличаюиийся тем, цто, с целью повышения функционзльной точности за счет выравнивания инду ктивн ых соп рот ивлени й рассеяния об.моток точного отсчета, ось симметрии полюсной группы катушек обмотки грубогоотсцета совчешенз либо с осью симметрии паза с рзвнычн числами проводнилов синусной и ЗО кос ннуснн очток тсцного осцета, либос осью снччезрнн зубца, разделяющего с ч. ж ныс нз. ы, В одноч из которых число проводннлв .:нн)снсй обмотки точного от.чета равно цис.) прсводнилов косинсной обчотлн тсчного тсчета в др) гом пазу707705 Т а б л и ц а 3 Номер паза 1 Числа проворников ТО Верхний слой а Ь с а Ь с а а с Ь Ь с а Ь с+ + + + + + + + + + 7 Т т 4 Г Х тт б ( /( г У Ю 77 г / аь п 2 Составитель Э АйзенштейнРедактор В Данко Техред А. Кравчук Корректор Л. ПилипенкоЗаказ 272 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно издательский комбинат сПатентъ, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ГО Вариант 1 (сумма1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ш и ш в п в ш и ш ш и ш