Двухканальный вращающийся трансформатор

)5 Н 02 К 24 0 Т И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 1312695, кл. Н 02 К 24/00, 1987.Авторское свидетельство СССР В 1467685, кл. Н 02 К 24/00, 1989,Авторское свидетельство СССР М 1432674, кл. Н 02 К 24/00, 1988. (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР(57) Изобретение м.б, использовано в высокоточных информационных электрическихИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высокоточных информационных электрических машин,Цель изобретения - повышение точности двухканального вращающегося трансформатора (ДВТ),На фиг,показан принцип построения предлагаемого ДВТ; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема предлагаемого ДВТ,Предлагаемый ДВТ состоит иэ соосно расположенных неподвижного корпуса статора 1 (фиг. 1), несущего магнитопровод 2, и поворотного корпуса ротора 3, несущего магнитопровод 4. В.пазах зубчатых магнитопроводов ротора и статора размещаются обмотки 5 грубого и точного каналов. машинах, Для повышения точности предлагаемый двухканальный вращающийся трансформатор содержит обмотки точного канала с четным числом пар полюсов, один магнитопровод с числом зубцов, кратным числу пар полюсов обмотки точного канала. несущий сосредоточенную обмотку возбуждения точного канала и синусоидально распределенную обмотку возбуждения грубого канала. Второй магнитопровод несет синусоидально распределенные выходные обмотки точного и грубого каналов. Число зубцов второго магнитопровода выполнено кратным тридцати, а распределение витков выходной обмотки точного канала на зубцах й магнитопровода удовлетворяет определенному соотношению, 2 ил 1 табл. Принципиально обмотки возбуждения с ) могут размещаться как на роторе, так и на д статоре. В описываемом примере выполнения ДВТ обмотки возбуждения размещены на роторе, а выходные обмотки - на статоре.Обмотки точного и грубого каналов размещены в одних и тех же пазах магнитопровода, но имеют разные законы распределения, Обмотки грубого канала имеют число пар полюсов, равное единице, а обмотки точного канала имеют число пар полюсов, равное р. Магнитопровод ротора, как и у известного, имеет число зубцов (пазов), кратное числу пар полюсов обмоток точного канала р.ДВТ может иметь по одной обмотке возбуждения грубого и точного канала и может иметь по две квадратурные (сдвинутые по положению на магнитопроводе на 90возбуждения грубого канала на выходные обмотки точного канала и за счет полного подавления искажзющаего действия низких 1(3 р и 5 р)гармоник обмотки возбуждения 5 точного канала. 10 и-Е+р где и 1,2,3, Е, Е четные числа. поэтому обмотка возбуж 20 дения грубого канала, имеющая одну пару 25 30 40 50 55 эл.град,) обмотки грубого и точного каналов.В первом случае число зубцов магнитопровода ротора должно быть равным 21 2 р, аво втором Е 1 "4 р.В рассматриваемом примере будемсчитать, что ДВТ имеет по одной обмоткевозбуждения грубого и точного канала. Магнитопровод ротора, следовательно, имеетчисло зубцов Ъ - 2 р. На магнитопроводеротора размещена одна синусоидально распределенная обмотка 6 возбуждения (фиг,2) грубого канала и одна сосредоточеннаямногополюсная обмотка 7 типа зубец - полюс точного канала.Магнитопровод 2 статора 1 имеет число 1зубцов, кратное 30,На этом магнитопроводе размещаютсядве пары синусоидально распределенныхвыходных обмоток: грубого канала синус-.ная 8 и косинусная 9 и точного канала синусная 10 и косинусная 11. Выходные обмоткигрубого канала имеют по одной паре полюсов и выходные обмотки точного каналаимеют число пар полюсов и выполняютсябарабанного типа.Выходные обмотки точного канала выполняются в соответствии с выражениями:для синусной обмотки9/ 94 эмап ( д/4 + р - ( - 1),2 жЕдля косинусной обмотки9/ = ВЪп сов (я/4 + р - . ( - 1 Я,2 ж2где И - число витков обмотки, охватываю-.щих 1-й зубец магнитопровода; 3- номер зубца магнитопровода, несущего обмотку;Е - число зубцов магнитопровода статора.Рри расчете числа витков 9/ их значения,округляются до целых чисел, при этомдолжны быть выполнены следующие соотношения для всех значений от единицы доЕ/2Щ 9/ + Е/2 (1) 4для всех значенийот единицы до 2/6гУюа+ - 0-1)-0, (г)6для всех значений 1 от единицы до Е/10я/6Щ + -- 1) = 0 (3)10где / - переменная суммирования.Такое выполнение распределения выходных обмоток точного канала в сочетаниис выбором числа зубцов мзгнитопровода,кратным 30, приводит к повышению точности ДВТ за счет полного исключения искажения точности от действия поля обмотки Из теории известно, что взаимодействиемежду первичными и вторичными обмотками происходит только по совпадающим гармоникам намагничивающих сил (НС) взаимодействующих обмоток. Рри синусоидальном распределении обмоток спектр гармоник, содержащихся в их НС, определен выражением Е - число зубцов магнитопровода;р - число пар йолюсов обмотки.В рассматриваемом случае значения р,полюсов, будет содержать только нечетные гармоники, Обмотка возбуждения точного канала с Р парами полюсов, выполненная типа зубец-полюс, будет содержать только четные гармоники порядка (Е+ 1)р, ниэшими из которых являются гармоники Зр и 5 р Выходные обмотки точйого отсчета с парами полюсов будут содержать только четные гармоники.Иэ представленного состава спектров гармоник НС рассматриваемых обмоток следует, что обмотки. возбуждения грубого канала и выходные обмотки точного канала не имеют общих гармоник и не будут влиять одна на другую, Обмотка возбуждения точного канала может иметь с выходными обмотками точного канала кроме основной гармоники р общие гармоники, но их порядок достаточно высок, что следует иэ неравенства чисел Е 1 и Е. Следовательнообеспечена высокая точность ДВТ. Однако при определении 9/ (числа витков, охватывающих зубцы магнитопровода, несущие выходные обмотки) в виде округления расчетных значений до целых чисел нарушается синусоидальное распределение обмоток и может появиться в НС выходной обмотки дополнительный спектр гармоник, которые исказят точность ДВТ. Выполнение введеннного соотношения исключает подавление в НС выходной обмотки нечетных гармоник и обеспечивает отсутствие связи с обмоткой возбуждения грубого канала.Выполнение равенства (2) и (3) исключает возможное появление гармоник Зр и 5 р в НС выходных обмоток точного канала при округлении расчетных значений 9/ до целых чисел, Что исключает возможную связь по этим гармоникам с обмоткой возбуждения1721737точного канала, в которой гармоники Зр и 5 р При подаче напряжения возбуждениянаиболее сильные. на обмотки 6 и 7 в зависимости от углаПоясним постро-:ние синусной выход- поворота ротора на выходных обмотках 8 иной обмотки точного канала на примере 9 грубого канала наводятся напряжения соДВТ с числом пар полюсов точного канала 5 ответственно пропорциональные зи а ир - 8, Число зубцов магнитопровода, несу- соза а на выходных 10 и 11 обмотках точнощего выходные обмотки, должно быть крат- го канала наводятся на рв дятся напряжения соответстно 30, например Е30. Зададим венно пропорциональные згра и сов ра.максимальное число витков; охватывающих В отличие от изчие от известного предлагаемыйзубец магнитопровода статора выходной 10 ДВТ обладает задает за счет выбора магнитоо мотки и" О, Используя приведенное провода с числом зубцов, кратным 30. ивыражение для расчета распределения си- выполнения равенств (1) - (3) значительнонусной обмотки точного канала получим повышенной точнослй точностью, так как полностьюЧЧ 1 ЧЧп 3 и т + р-. -( - 1)= 10 81 п 45 о+ исключается влияние обмотки возбуждения+ 15 грубого канала на точный и полностью уничо 6 1, Д тожается действие двух низших (наиболееРассчитаем распределение витков на сильных) пространственных гармоник Зр им тки воэ уждения точного канала.магнитопроводе. Расчет приведен в табли- Бр от обмотки во бФормула изобретениянальный вращающийся трансПроверим полученный в графе 4 табли Двухканальный врацы закон распределения витков на зубцах форматор, содержащий обмотки точного камагнитопровода (после формального округ- нала с четнымс четным числом пар полюсов, одинд с числом зу цов, кратнымления расчетных значений до целых чисел) магнитопровод с чи бна соответствие выражениям (1) -(3), числу пар полюсов обмоток точного канала,ыражения (1) удовлетворены положи несущий сосредоточенную обмотк возб жтельно. Выражения (2)г/ю эдения точного канала и синусоидально рас 10 7 Э . пределвнную обмотку возбуждения грубого+ 6 О ) Ь ЧЧ О: канала, второй мзгнитопровод, несущий си=1 ЧЧ 1+ЧЧ +ЧЧ =О;1 = 2 ЧЧ 2 +.ЧЧ 7 + 1912 = О.8 11=: ЗОнусоидально распределенные выходные обмотки точного и грубого каналов, о т л и ч а 1 = 3 ЧЧз+ МЧ 8+ Жз = 0ю щ и й с я тем, что, с целью повышения4 ЧЧ 4.+ ЧЧ 9+ Ч 14 = 0точности, число зубцов второго магнитопро 1 = 5 ЧЧ 5 + ЧЧ 10 ч В 15 = 1,вода выполнено кратным 30, а распределеВыражения (3)ние витков выходной. обмотки точного2/635 канала на зубцами магнитопровода удовлот 21= =110.Ю 1 + - (3 - 1) =,Я ЧЧ + 31). воряет соотношениямдля всехот 1 до у/2 ЧЧ 1: ЧЧЧЧ 1+ ЧЧ 4+1 Ч 7+ ЧЧо+ ЧЧэ:.1Ыо1 фф 2 ЧЧ 2 + ЧЧ 5 + 1 Чв + ЧЧ 11 + ЧЧ 14 = -1; для всехот 1 до Е/6,. чЧ + 2 И 0 - 1)-= 3 Щ+ Ю 8+ 1 Ч 9+ И 2+ Ю 18 = 1 40=1Так как выражения (2) и(3) удовлетворены не полностью, следует для их выполне- идл се1 2/10 ЧЧ ур ония произвести пегеокругление Ю, неидл СЕ 1ЧЧ И 00-1)=нарушая выражение (1). =045где - номер зубцов второго магнитопровоВсе равенства (1) - (3) л.огут быть, на- да;пример, удовлетворены переокруглением ЧЧ - число витков выходной обмотки,эначенийЧЧ ЧЧ ЧЧ и 1 лч ни э, 8, 10, чч 18, и 2 э, чч 2 б, Значе- охватывающей 1-й зубец магнитопровода;ния всех Щ после переокруп ения приведе- Е - число зуЬцов второго магнитопровоны в графе 5 таблицы, 50 дааДВТ работает следующм образом,- переменная суммирования,0,707 0,629 -0,839 -0,454 . 0,934 0,259 -0,988 0,052 0,999 -0,156 .0.966 0,358 0,891 -0,545 -0,777 0,707 0,629 -0,839 .0,454 0,934 0;259 -0,988 .0,052 0,999 -0,156 -0,966 0.358 0,891 -0,545 -0,777 Расчетное 7,07 6,29 -8,39 .4,54 9,34 2,59 .9,88 -0,52 9,99 . -1,56 -9,66 3,58 8,91 5,45 -7,77 7,07 6,29 -8,39 -4,54 9,34 2,59 -9,88 -0,529,99 -1,56 .-9,66.3,588,91 -5,45 -7,77 Округленное до целых чисел1721737 70 Составитель В.НиканоровТехред М,Моргентал Корректор Э,Лончак аактор Н,Яцо Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина. 10 акэз 960 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж; Раушская наб 4/5