МЕСТО ДЛЯ РЕКЛАМЫ I
Все справочники Предисловие
Глава 5
Асинхронные микромашины автоматических устройств
  1. Устройство и основные конструктивные типы асинхронных исполнительных двигателей
  2. Исполнительный двигатель с амплитудным управлением
  3. Исполнительный двигатель с фазовым управлением
  4. Исполнительный двигатель с амплитудно-фазовым управлением (конденсаторная схема)
  5. Быстродействие исполнительных двигателей и их сравнение при различных способах управления
  6. Асинхронный тахогенератор
  7. Устройство и принцип действия вращающихся трансформаторов
  8. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор
  9. Линейный вращающийся трансформатор
  10. Вращающийся трансформатор-построитель
  11. Принцип действия системы синхронной связи и устройство сельсинов
  12. Трансформаторный режим работы однофазных сельсинов
  13. Индикаторный режим работы однофазных сельсинов
  14. Дифференциальные сельсины
  15. Магнесины
  16. Трехфазные сельсины
  17. Использование вращающихся трансформаторов в системе дистанционной передачи угла
Глава 6
Синхронные машины
  1. Назначение и принцип действия синхронной машины
  2. Устройство синхронной машины
  3. Особенности конструкции синхронных машин большой мощности
  4. Работа генератора при холостом ходе
  5. Работа генератора под нагрузкой
  6. Векторные диаграммы генератора
  7. Внешние и регулировочные характеристики генератора
  8. Определение индуктивных сопротивлений синхронной машины
  9. Параллельная работа синхронного генератора с сетью
  10. Режимы работы синхронного генератора при параллельной работе с сетью
  11. Мощность и электромагнитный момент синхронной машины
  12. Статическая устойчивость
  13. Синхронный двигатель
  14. Пуск синхронного двигателя
  15. Регулирование частоты вращения синхронных двигателей. Вентильный двигатель
  16. Синхронный компенсатор
  17. Понятие о переходных процессах в синхронных машинах
  18. Несимметричные режимы работы синхронных генераторов
  19. Особенности работы синхронного генератора на выпрямительную нагрузку
  20. Сверхпроводниковые синхронные генераторы
  21. Однофазная синхронная машина
Глава 9
Глава 10
Нагревание и режимы работы электрических машин
  1. Нагревание электрических машин
  2. Режимы нагрузки электрических машин
Заключение Список литературы

§ 5.7. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Назначение. Вращающимися трансформаторами* называют электрические микромашины переменного тока, преобразующие угол поворота ротора θ в напряжение, пропорциональное этому углу или некоторым его функциям. В зависимости от закона изменения напряжения на выходе их подразделяют на следующие типы:

а)  синусно-косинусный трансформатор, позволяющий получать на выходе два напряжения, одно из которых пропорционально sin θ, а другое — cos θ;

б)  линейный вращающийся трансформатор, выходное напряжение которого пропорционально углу θ;

в)   вращающийся трансформатор-построитель, выходное напряжение которого имеет связь с подаваемыми первичными напряжениями U1 и U2 в виде закона Uвых = C√U12 + U22, где С — постоянная.


* В технической литературе иногда употребляют термин «поворотные трансформаторы».

Для получения вращающихся трансформаторов различных типов можно использовать одну и ту же машину с двумя обмотками на статоре и двумя на роторе при различных способах их включения. Эти трансформаторы применяют в автоматических и вычислительных устройствах, предназначенных для решения геометрических и тригонометрических задач, выполнения различных математических операций, построения треугольников, преобразования координат, разложения и построения векторов и пр. В системах автоматического регулирования их используют в качестве измерителей рассогласования, фиксирующих отклонение системы от некоторого заданного положения.

Устройство. Вращающийся трансформатор (рис. 5.23) выполняют так же, как асинхронный двигатель с фазным ротором. На статоре и роторе размещают по две одинаковые однофазные распределенные обмотки, сдвинутые между собой в пространстве на 90°. Магнитопровод изготовляют из листов электротехнической стали или пермаллоя, изолированных друг от друга.

Вращающийся трансформатор может работать в режиме поворота ротора или в режиме вращения. При работе в режиме поворота положение ротора относительно статора задается поворотным механизмом (исполнительным двигателем с редуктором). При этом одну из обмоток статора — обмотку возбуждения В (рис. 5.24) — присоединяют к сети переменного тока, а другую — компенсационную обмотку К — подключают к некоторому сопротивлению или замыкают накоротко. В некоторых случаях обе статорные обмотки получают независимое питание переменным током. Обмотки статора В и К можно выполнять разделенными или включать по мостовой схеме (см. рис. 5.21,б). Обмотки ротора S (синусная) и С (косинусная) присоединяют к контактным кольцам *. Для уменьшения числа контактных колец концы двух обмоток ротора присоединяют к одному общему кольцу и через щетку подводят к общему зажиму; кольца и щетки выполняют обычно из сплава серебра. Начала обмоток выводят через соответствующие кольца и щетки к двум другим зажимам. Применяют также токосъем, осуществляемый с помощью спиральных пружин, но в этом случае поворот ротора ограничен и составляет не более 1,8—2 оборотов.


* Во вращающихся трансформаторах, выпускаемых промышлен­ностью, выводы обмоток статора маркируются буквами С1, С2, С3, С4, а ротора Р1, Р2, Р3, Р4.

Рис. 5.23. Устройство вращающегося трансформатора:
1 — корпус;    2 — статор;    3 — обмотка   статора;   4 — ротор;    5 — обмотка
ротора; 6 — контактные кольца; 7 — щетки

Рис. 5.24. Принципиальная схема четырехобмоточного вращающегося трансформатора

Рис. 5.25. Схематический разрез вращающегося трансформатора и график распределения индукции вдоль окружности его статора
и ротора

При работе вращающегося трансформатора в режиме непрерывного вращения обмотки возбуждения и компенсационную обычно размещают на роторе, а синусную и косинусную — на статоре. В этом случае компенсационную обмотку замыкают накоротко, а обмотку возбуждения подключают к сети переменного тока с помощью двух контактных колец.

При рассмотрении теории работы вращающихся трансформаторов будем считать, что обмотки В и К расположены на статоре, а обмотки S и С — на роторе *.

Принцип действия. При подключении обмотки возбуждения В к сети переменного тока в машине возникает продольный магнитный поток Фd (рис. 5.25, а), пульсирующий во времени с частотой сети. При холостом ходе в обмотках ротора S и С этот поток индуцирует ЭДС ES0 и EС0 , частота которых равна частоте сети f1 , а действующее значение зависит от положения ротора относительно статора.

Допустим, что магнитный поток Фd распределен в пространстве синусоидально (рис. 5.25,б); в этом случае индукция в воздушном зазоре изменяется вдоль окружности статора и ротора по закону

(5.43)

Вх = В0 cos (πx/τ)sin ωt,

где B0 — индукция в воздушном зазоре по оси обмотки В. В обмотке статора В поток Фd индуцирует ЭДС
(5.44)

Ев = 4,44f1 w1 ko61 Фdm ,

Еде w1 и ko61 — число витков и обмоточный коэффициент обмотки статора; Фdm — максимальное значение потока.
* Все основные положения и выводы остаются неизменными и в том случае, когда обмотки В и К расположены на роторе, а обмотки S и С — на статоре.

Предположим, что ось обмотки С ротора сдвинута относительно оси обмотки статора на некоторый угол θ = πx0 (рис. 5.25, а). В этом случае максимальное значение потока, сцепленного с обмоткой С,

(5.45)

Фсm = Фdm cos θ,

а ЭДС, индуцированная в этой обмотке,
(5.46)

EС0 = 4,44f1 w2 ko62 Фdm cos θ,

где w2 и ko62 — число витков и обмоточный коэффициент обмотки ротора.

Из соотношения EС0в = [w2 ko62 /(w1 ko61 )]cosθ = k cosθ выходное напряжение косинусной обмотки при холостом ходе

(5.47)

EС0 = kЕв cos θ.

Обмотка S ротора сдвинута относительно обмотки С на угол π/2, следовательно, выходное напряжение в этой обмотке

(5.48)

ES0 = 4,44w2 ko62 Фdm cos (θ - π/2) = kЕв cos (θ - π/2) = kЕв sin θ.

Обмотка статора К с потоком Фd не связана, а следовательно, он не индуцирует в ней ЭДС. Эту обмотку используют для компенсации поперечных потоков, создаваемых обмотками ротора при нагрузке вращающегося трансформатора. Таким образом, в обмотках ротора при холостом ходе индуцируются ЭДС, пропорциональные синусу или косинусу угла поворота ротора относительно соответствующего потока. Применяя различные схемы включения обмоток статора и ротора, можно получить и другие функциональные зависимости, а также уменьшить погрешности, вызываемые током нагрузки.

МЕСТО ДЛЯ РЕКЛАМЫ II