Двухотсчетный вращающийся трансформатор

(Бф)з Н 02 К 24/00 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4706868/07 (22) 19.06,89 (46) 30.12,91, Бюл, М 48 (72) Б. П. Леонов и А. И. Милюков (53) 62.1.313(088,8) (5 Я Авторское свидетельство СССР М 417878, кл. Н 02 К 24/00, 1974,Автооское свидетельство СССР М 1312696, кл, Н 02 К 24/00, 1987.Авторское свидетельство СССРМ 1312695, кл. Н 02 К 24/00, 1987. ,(54) ДВУХОТСЧЕТНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯТРАНСэОРМАТОР 5 о Л НП.ЫНН 1 702492 А 1(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности. Двухотсчетный вращающийся трансформатор содержит магнитопроводы ротора (статора). Обмотки 9 и 10 возбуждения точного отсчета выполнены в виде четырех частей 23 - 26, Последовательное согласное включение первой 23 и третьей 25 и встречное включение второй 24 и четвертой 26 частей образует одну с р парами полюсов обмотку возбуждения типа зубец - полюс, Последовательное встречное включение первой 23 и третьей 25 частей образу170249,) ет первую квадратурную обмотку 9 воз эукдения с р/2 парами полюсов, Г 1 оследовятельное встречное включение Второй 24 и четвертой 26 частей образует Вторую квад,)Ятурную Обмотку 10 возбуждения (; р/2 парзми полюсов, Каждая из выходныхв Изобретение относится к электротехнл.ке, В частности к элект(эическим машинамаэтомятических систем, и ВычислительнойГехнике и может быть использовано при саз внии высокоточных двухотсче Гных вра. щающихся трансформаторов (ДВТ).Цел изобрегения п 1)вышение точноСГИ,.- я фиг, 1 показан схематически ДВТ; нагиг. 2 - электрическая схема ДВТ; на фиг. 3 -соединение ВыводоВ частей Обмоток точноГэ Отсчета ня выВодных колодках ротора истатооя для получения ДВТ, имеющегочисло пяр полюсОВ р (кяк 8 изв 8 СГномтрансформаторе) при од гой обмотке Возбух(дения тОчноГО Отсч 8 та, на фиг, 4 то же.,для получения ДВТ, имеющего число парголюсов р/2 при двух квадратурныс обмотках Возбукдения точногс отсчета,Предлагаемый ДВТ как и известный,сост;ЗИТ ИЗ СООСно Расп(элбженньх нЕГ)ОДвижно(о корп "ся 1 " мягнитОпроводом" и 6 статора 3 и ротора 5 размещены обмот.ки грубого и точного отсче).а, Обмотки Возбуждения ДВТ могут быть размещены какна роторе Е), так и на статоре 3, В данномпримере Выполнения ДБТ обмотки Возбуж,.Вния рязм 8(цены ня роторе 5, я ВыходныеОДМ( Г;.и - на статоре 3,(,Р мягнитопроводе 6 Оогора 5 рязме"щень: две квадратурные обмотки 7 и 8 возбуждения грубого отсчета и одна с р парамиполюсов лли две квадратурные обмотки 9 и10 возбукдения точного отсчета (Входны(,обмотки) с р/2) парами полюсов В зависимости от схемы соединения В,Водов,На магнитопроводе 2 статора 3 расположены дв 8 кВядрятурные синусоидяльнораспределенные выходнь,е обмотки 11 и 12грубого отсчета и две обмотки 13 и 14 точно,.о отсчета. ДБТ имеет число зубцов магиитопровода 6, несущего обмотки 7-10возбуждения, равное числу полюсов(гр) обиоток точног отсчета. я другой мягни) опро.эад 2 сгяторэ 3 имея произвольноэыб.энное число зубцов ,Вадратурные Обобмоток 3 и 14 точного отсчета выполнена В виде двух частей соответственно 27 и 28, 29 и Зй. Встречное последовательное включение указанных частей обоазует выходные обмотки с р парами полюсов. Благодаря этому повышается точность. 4 ил,лотки 7 и 8 возбуждения грубого Отсчетаиме.ат выводы соответственно 15 и 16, 17 и18, Синусная выходная обмотка 11 грубогоогсчета имеет выоды 19 и 20, а косинусная5 выходная обмотка грубого отсчета 12 имеетВыводь, 21 и 22,Обмот)(и 9 и 10 возбух(дения точногоотсчета вь,полнены в виде четырех частей23-26.) 0 Последовательное согласное включенле первой 3 и третьей 25 и встречноевключение второй 24 и четвертой 26 частейоаразует одну полюсную обмотку возбуждения с р парами полюсов типа зубец-полюс,15 как В извес-, ном трансформаторе, Последоэательное встречное включение первой 23 итретьей 25 частей образует пеовую квадратурную обмотку 9 ВозбужДения с р 2 парамиг:олюсов, и последовательное встречное20 Включение Второй 24 и четвертой 26 частейоаразуе- втору)о квадратурную обмотку 10возбужде;-:ля с р/г парами полюсов,Выходные обмотки 13 и "4 точног отсчета выполнены в виде двух частей 27 и 28,25 29 и 30 соответстВенчо. ПОслеДОВЯтельнОсогласное включение этих,астей образуетвыхоДнце Обмотки 13 и 14 с р парами полюсови Встречно-последовательное Вкл(очениз указЯнных частей ОбмОток Образует30 еыходнье обмотки 13 и 14 с рг парамиПОЛ ГОСОВ,".1 исла витков частеи обмто)( очнОГОотсчета, Охватывающих зубць магнитопроВодов, определяются выражениями, для ча 35 стей 23-26 обмоток 9 и 10 Возбуждения 1 1для частей 27 и 28 выходной синусной обмотфи 134 Ф:;4 В)2 () + г 1,й" 1 1 Г), 2)для частей 29 и 30 выходной косинуснойобмотки 14- (сов р 1+(-) сов ра ), (3)где и - номер части обмотки;1 и ) - номер зубца магнитопровода, несущего соответственно обмотки 9 и 10 возбуждения и выходные обмотки 13 и 14;Яп)1, Я(пг - максимальное число витков, охватывающих один зубец магнитопровода соответственно одной части обмотки 9или 10 возбуждения и Одной части выходнойобмотки 13 или 14;) 2 т 2 ла = -4 в + -у - 1)РИ 2 Г Л.а =-21 - + -1);РЕ - число зубцов магнитопровода 2, несущего выходные обмотки 11 - 14,Первая - четвертая части 23 - 26 (фиг. 2)обмоток 9 и 10 возбуждения точного отсчетаимеют выводы 31 и 32, 33 и 34, 35 и 36, 37 и38 соответственно.Первая и вторая части синусных обмоток 13 точного отсчета имеют выводы 39 и40, 41 и 42 соответственно, а первая 29 ивторая 30 части косинусных обмоток 14 точного отсчета - выводы 43 и 44, 45 и 46соответственно,Для использования ДВТ в режиме, когда точн ый отсчет имеет редукцию (число парполюсов), равную р, на зажимы выходныхколодок ротора 5 и статора 3, соответствующие вь;водам частей обмоток, следует поставить перемычки в соответствии с фиг. 3.При этом обмотка возбуждения точного отсчета имеет выводы 31 и 33, выходные обмотки 13 и 14 точного отсчета - выводы 39 и42 (синусная обмотка 13), 43 и 46 (косинусная обмотка 14),Для использования ДВТ в режиме, когда точный отсчет имеет редукцию(число парполюсов), равную р/2, на зажимы выходныхколодок ротора 5 и статора 3 следует поста,вить перемычки в соответствии с фиг. 4. Приэтом квадратурные обмотки 9 и 10 возбуждения точного отсчета имеют выводы 31 и35, ЗЗ и 37 соответственно, синусная 13.икосинусная 14 выходные обмотки точногоотсчета - выводы 39 и 41, 43 и 45 соответственно.Покажем, что описанное разделение обмоток точного отсчета на части и схемы ихвзаимного включения для получения заданных обмоток действительно обеспечиваетраспределение получаемых обмоток по требуемым законам,Используя выражение (1), определяютраспределения обмоток возбуждения. Для об(эотки возб, хдения с числом паг)полюсов р, 1, е. Оомоткй зубец-пОлюс, получают1%=% Р 4 Л ,.+И," (-ТУ (= Я 1(-1)1 2,3 4Это Обмотка зубец - полос, как в известном трансформаторе,Для первой квадратурной Обмотки 9возбуждения точного отсчета с числом парполюсов р/2 полчают10 М/1 = Ч(/ 1 - В (- =1 М(-1) ( - 111 1Это Обмотка зубец-прлюс с шагом в два15 зубцовых деления, т, е. с числом пар полюсов р/2 (секции обмотки охватывают нечетные зубцы).Для второй квадратурной обмотки 10возбуждения точного отсчета с числом пар20 пол)асов р/2 получаютУУ(=Ю ) - И )- г1= - Я)(-1) ( - 1)Это обмотка зубец - полюс с шагом вдва эубцоэых деления, т. е, с числом парполюсов р/2 (секции обмотки охватываютчетные зубцы).Используя выражения (2) и (3), определяют распределения выходных обмоток,Для синусной Обмотки 13 с числом парполюсов р1)ус фас + Ис И(л 12 (п- + Р - (1 )Для косинусной обмотки 14 с числомпар полюсов р1 2 Л 2 )тИ(11 =И(й+И/й =И)гпгсо - 1 +р 2 (1 1)140 Для синусной обмотки 13 с числом пар полюсов р/2,1 2, )г 2 Л И)1 с = Иl)с И)с = И)щг я(п- + -с. ( ) - 1 ) ) 45 Для косинусной обмотки 14 с числомпар полюсов р/2И 1 И 1 ф И И)щг сс4 + 2П р и м е р, Зададимся числом пар полюсов обмоток точного отсчета, которое должно быть четным числом р=8. Следовательно число зубцов магнитопровода б (ротора 5), несущего обмотки возбуждения ц 11=2 р=16, Число зубцов другого магнитопровода 2 (статора 3), несущего выходные обмотки, которое может быть любым, зададим 22=17. Максимальные числа витков, охватывающих зубцы магнитопровода б имагнитопровода 2, ротора 5 и статора 3,зададим Юп" 10; Вг-. 20,Числа витков в четырех частях 23-26 обмоток 9 и 10 возбуждения точного отсче та, охватывающих зубцы магнитопровода 6, определяется формулой (1) и принимают вид:для первой части 23 (и" 1)адля второй части 24 (и:-2)Ю-- -1-1(- 1)+ - -(- )20для третьей части 25 (п=3),о 1 1( 1)+зд( .) гРезультаты вычисления распределения витков на зубцах магнитопровода по укаэанным выражениям приведены в табл. 1 в графах 2 - 5. Распределение виков на зубцах маснитопровода 6 при последовательно-согласном вклн)чении первой 23 и третьей 25 и встречном включении второй 40 24 и четвертой 26 частей обмоток 9 и 10 для получения одной обмотки с числом пар полюсов р=8 приведено в рафе 6 табл. 1. Как видно, получилась обмотка зубец-полюс.Распределение витков на зубцах магнита г;ровода 6 при последовательно-встречном включении первой 23 и третьей 25 частей для образования первой квадратурной обмотки 9 возбуждения с числом пар полюсов р/2=4 и последовательно-встречном вклю чении второй 24 и четвертой 26 частей для образования второй квадратурной обмотки 10 возбуждения с числом пар полюсов р/2=4, приведено соответственно в графах, 7 и 8 табл, 1. Как видно, получились две 55 квадратурные обмотки числом пар полюсов р/2=4.Числа витков в частях синусных выход.ных обмоток 13 точного отсчета, охватывающих зубцы магнитопровода 2 статора Э,вычисляемые по выраженио(2), принимают вид:для первой части 27 (п.1)Я, = 10з 1 и 8 а) + 3 1 и 8 а ):для второй части 28 (и)И=10 з 1 п 8 а - з 1 п 8 а 3.Числа витков в частях косинусных выхбдных обмоток 14 точного отсчета, охватываощих зубцмагнитопровода 2 статора 3, вычисляемые по выражению (3), принимают виддля первой части 29 (п=1)К = 10соз 8 а) + соз 8 а : для второй части 30 (п=2)Ю=10 соз 8 а - соз 8 а ), Результаты вычисления распределения витков на зубцах магнитопровода 2 в частях обмоток приведены в графах 2-5 табл. 2. Распределение чисел витков на зубцах при последовательно-согласном включении первой и втор;.й частей синусных и косинусных обмотокдля получения выходных обмоток с числом пар полюсов р=8 приведено соответственно в графах 6 и 7 табл. 2. Распределение чисел витков на зубцах при последовательно-встречном включении первой и второй частей синусных и косиусных обмоток для получения обмоток с числом пар полюсов р/2 =. 4 приведено соответственно в графах 8 и 9 табл. 2.ДВТ работает следующим сбразам, При подаче напряжения переменного тока на обмотку возбуждения грубого отсчета на обмотках 11 и 12 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ наводятся соответственно напряжения, прог,орциональные з 1 п а и соз а. При подаче питания на квадратурную обмотку возбуждения грубого отсчета на обмотках 11 и 12 наводятся соответственно напряжения. гропорциональные з 1 п(а+ 9 ОО) и соз(а 90).При взаимном включении .асгей обмоток точного отсчета по схеме на фиг. 3 при подаче напряжения переменного тока на выводы 31 и 33 на выводах 39 и 42, 43 и 46 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ наводятся соответственно напряжения, пропорциональные з 1 п р а и соз ра. При взаимном включении частей обмоток очного отсчета по схеме на фиг, 4 при подаче напряжения переменного тока на выводы 31 и 35 на выводах 39 и 41, 43 и 45 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ наводятся соответственно напряжения, пропорциональные зи - а ир5 10 р2соз - а, При подаче напряжения на выводы 33 и 37 на выводах 39 и 41, 43 и 45 в зависимости от углового положения а ротора ДВТ наводятся соответственно нагряжения, пропорциональные зп - а + 90 ) ир о 2соз( Р а +90),2Предлагаемый ДВТ отличается от известного расширенными озмоносми его использования. Он может полностью выполнять функции известного т рансформатора с одной обмоткой возбуждения точного отсче)"а при числе пар полюсов р. Кроме этого, ДВТ может быть использован при двух обмотках возбуждения точного отсчета при числе пар полюсов р/2. Наличие двух кьадратуоных обмоток точного отсчета позволяет прп исг ользовании ДВТ в качестве первичного преобразователя угла в преобразователе угол - код повысить его точность,Формула изобретения Двухотсчетный вращающийся трансформатср, содержащий магн 1 лтопроводы статора и ротора, при этом на одном иэ магнитопроводов, имеющем число зубцов, равное числу полюсов канала точного отсчета, размещены обмотки возбуждения 15 20 25 30 встречное включение второй и четвертой частей обмотки возбуждения, а также последовательно-согласное включение двух частей каждой из выходных обмоток образует систему с р парами полюсов, а последовательно-встречное соединение соответственно первой и третьей, второй и четвертой частей обмоток возбуждения образует две квадратурные обмотки возбуждения, и последовательна-встречное соединение двух частей каждой иэ выходных оомоток - две квадратурные выходные обмотки с р/2 парами полюсов, при этом числа витков частей обмоток точного отсчета определяются выражениями: для обмоток возбуждения)+и -1ЖГ=чч 1 --- ( - 1)х2+1 - и х--- ( - 1)для выходных синусных обмоток 1 гч = 3 и ра 1+(-1)" з 1 п рафдля выходных косинусных обмотокРф = пфсоз р а+ (-1) 1 соз ра фИваиПчем р - четное число, о тл ич а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности, Обмотка возбуждения точного отсчета выполнена в виде четырех частей, а каждаявыходная обмотка точного отсчета - в виде двух частей, при этом последовательно-согласное включение первой .и третьей и 40 точного отсчета типа зубец - полюс и дведвухполюсные синусоидально распределенные квадратурные обмотки возбуждения грубого отсчета, а на другом магнитопроводерасположены две пары квадратурных обмоток, одна из пар - двухполюсные синусоидально распределенные выходные обмоткигрубого отсчета, а другая пара - обмотки точногО отсчета с р парами полюсов, пригде и - номер части обмотки;1 и ) - номер зубца магнитопровода, несущего соответственно обмотки возбуждения и выходные,Щп и Щ 2 - максимальное число витков, охватывающих один зубец магнитопровода, соответственно одной обмотки возбуждения и одной выходной обмоткиа) =-4 - + - у- - 1);к 2 кРа" =- - +О),Ргде Е - число зубцов магнитопровода, несущего выходные обмотки.ор Л. Патай дактор А, Ога город, ул,Гагарина, 1 О Производственно-издательский комбинат "Патент Заказ 4549ВНИИП Составитель В. НиканоровТехред М.Мо ргентал К Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5