Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Принцип действия, конструкции, области применения, уменьшение погрешности вращающихся трансформаторов




Вращающимися трансформаторами называют электрические микромашины переменного тока, предназначенные для преобразования угла поворота в напряжение, пропорциональное некоторым функциям угла (например или ) или самому углу поворота ротора.

Вращающиеся трансформаторы (ВТ) применяют:

- в электромеханических вычислительных устройствах, предназначенных для решения тригонометрических задач и преобразования координат;

- в аналого-цифровых преобразователях типа «угол – амплитуда – код»;

- в системах дистанционной передачи угла повышенной точности и в качестве датчиков обратной связи по углу в цифровых следящих системах и системах программного управления промышленными роботами и автоматами.

Возможны несколько режимов работы ВТ в зависимости от схемы включения их обмоток:

1) Синусно-косинусные (СКВТ), у которых Uвых одной обмотки пропорционально синусу угла поворота ротора, а другой – косинусу угла поворота ротора ();

2) Линейные (ЛВТ), у которых Uвых пропорционально углу поворота ротора;

3) Масштабные (МВТ), у которых Uвых пропорционально Uвх и коэффициент пропорциональности (масштаб) определяется углом поворота ротора;

4) (ДПВТ) датчики и приемники трансформаторных дистанционных передач угла, выполняющие функции, аналогичные функциям трансформаторных сельсинов (т.е. по линии связи передается незначительный по мощности сигнал, затем сигнал усиливается, приводит во вращение исполнительный двигатель, который, перемещая объект управления, одновременно уменьшает угол рассогласования между сельсином-датчиком и сельсином-приемником).

Конструкция ВТ:

ВТ в основном являются двухполюсными электрическими машинами. Однако в аналоговых и аналого-цифровых системах дистанционной передачи угла повышенной точности применяются и многополюсные ВТ. Вращающиеся трансформаторы по конструкции и наличию скользящего контакта подразделяются на контактные и безконтактные.

Вращающиеся трансформаторы, предназначенные для работы на входе схем и получающие питание непосредственно от сети с неизменным напряжением, можно выбирать с магнитопроводом статора и ротора из электротехнической стали. ВТ, предназначенные для работы в середине или на выходе схем, следует выбирать с магнитопроводом из пермаллоя, так как их входные напряжения могут меняться в широком диапазоне.

Сердечники статора 1 и ротора 3 собирают из листов электротехнической стали или пермаллоя – материала с малым магнитным сопротивлением

 

Рис. 5.4

Рис. 5.4 Конструктивная схема контактного вращающегося трансформатора

 

1 – сердечники статора; 2 – обмотки статора; 3 – сердечники ротора; 4 – обмотки ротора; 5 – 4-е контактных кольца; 6 – щетки.

В пазах сердечников статора и ротора размещают по две распределенные обмотки, сдвинутые между собой на .

Обмотки статора 2 выполняют обычно одинаковыми, т.е. с одинаковым числом витков, с одним сечением обмоточного провода и по одной схеме.

Рис. 5.5

 

Одинаковыми выполняют и роторные обмотки 4.

B1, B2 – обмотка возбуждения (ОВ) или статорная главная (СГ);

В3, В4 – квадратурная обмотка (ОКВ) или статорная вспомогательная (СВ);

С1, С2 – синусная обмотка;

К1, К2 – косинусная обмотка.

Возможны 2 варианта расположения обмоток:

а) ОВ и ОКВ (первичные) на статоре,

б) ОС и ОК (вторичные) на роторе, или наоборот.

Отсчет угла поворота ротора производят от оси синусной обмотки С1 – С2 до оси квадратурной обмотки В3 – В4 (рис. 5.5)

Концы статорных обмоток подводят непосредственно к соединительным колодкам на корпусе ВТ. Концы роторных обмоток ВТ контактного типа 4 выводят через токосъемное устройство – контактные кольца 5 и щетки 6.

В бесконтактных вращающихся трансформаторах напряжение с обмоток ротора можно снимать (подавать) двумя способами:

1) С помощью 4-х спиральных пружин (в этом случае угол поворота ротора ограничен в пределах 1,8 – 2 оборота).

2) С помощью переходных кольцевых трансформаторов (по типу бесконтактных сельсинов) (угол поворота ротора не ограничен).

Принцип работы ВТ:

Конструкция ВТ и технология их изготовления должны обеспечивать при повороте ротора изменение взаимоиндуктивности между обмотками статора и ротора по закону, наиболее близкому к идеальной синусоиде. ВТ изготавливают с номинальной частотой не ниже 400 Гц.

Принцип работы ВТ рассмотрим на примере получения синусоидальной функции угла поворота ротора (синусоидальный ВТ). В этом режиме статорная обмотка возбуждения B1B2 соединена с источником переменного напряжения (рис. 5.6)

Роторная обмотка С1С2 подключена к внешней

Рис. 5.6

 

нагрузке, характеризуемой сопротивлением

Изменение взаимоиндуктивности между обмотками С1С2 и В1В2 в зависимости от угла

, где - максимальная взаимоиндуктивность при совпадении осей С1С2 и В1В2;

Поскольку взаимоиндуктивность пропорциональна произведению чисел витков индуктивно связанных катушек, то .

- магнитная проводимость;

- число эффективных витков первичных обмоток В1В2 и В3В4;

- число эффективных витков вторичных обмоток С1С2 и К1К2.

 

Погрешности ВТ и способы их устранения

ВТ обычно работают в приборах высокой точности, где вопрос погрешности является одним из основных.

Погрешности преобразования углового перемещения в напряжение у вращающихся трансформаторов в зависимости от их физической природы можно подразделить на 4 группы.

1) Погрешность, определяемая принципом работы в данном режиме: отклонение выходных характеристик от идеальных синусоидальных или косинусоидальных характеристик.

2) Погрешность, определяемая конструкцией (вызвана изменением магнитного сопротивления воздушного зазора, уменьшается путем применения специальных «синусных» схем обмоток).

3) Погрешность, определяемая технологией изготовления. Источниками ее является эксцентриситет расточек статора и ротора, наличие короткозамкнутых витков в обмотках или листов в магнитопроводе, ошибки при выполнении обмотки. Для их уменьшения: устанавливают жесткий допуск на эксцентриситет статора и ротора и строгую сборку пакетов статора и ротора.

4) Погрешность, определяемая условиями эксплуатации, вызвана изменением температуры окружающей среды, т.к. при этом меняется активное сопротивление обмоток. Колебания частоты напряжения питания вызывают изменение индуктивных сопротивлений.

Изменение напряжения питания влияет на степень насыщения магнитопровода, а значит и на значение магнитного сопротивления и параметры машины.

Для предотвращения изменения параметров машины и связанных с этим ошибок преобразований магнитное сопротивление магнитопровода должно быть при любых режимах значительно меньше постоянного магнитного сопротивления воздушного зазора между статором и ротором. Это условие соблюдается при использовании пермаллоя.

Устранение скользящих контактов повышает надежность и точность вращающихся трансформаторов.

Сталь ВТ работает при малых насыщениях, поэтому пакеты ротора и статора делают из пермаллоя толщиной 0,05 – 0,1 мм.

ВТ делятся на 4 класса точности:

а) нулевой: ;

б) первой: ;

в) второй: ;

г) третей:.

Рассмотрим схемотехнические способы уменьшения погрешности синусно-косинусных ВТ. В этом режиме СГ1 – СГ2 подключена к источнику переменного тока U со стабильной амплитудой. Синусная обмотка ротора А1, А2 питает внешнюю нагрузку, остальные обмотки можно отключить.

Рис. 5.7

 

Обратимся к рис. 5.7. ЭДС, которая снимается с роторной синусной обмотки, равна

при Z нагр А=

При Z нагр А : ,

где - ЭДС взаимоиндукции, - ЭДС самоиндукции.

Для уменьшения погрешности измерений, обусловленной появлением ЭДС самоиндукции при Z нагр А , необходимо свести к минимуму величину поперечной составляющей тока ФqA. Для этого обмотка СВ1 – СВ2 закорачивается на (равно Ri источника переменного тока).

Такой способ симметрирования называют первичным (рис. 5.8). При этом поток Фсв практически полностью компенсирует поток ФqA

Рис. 5.9

При равных нагрузках синусной и косинусной обмоток возникающие ЭДС самоиндукции в поперечных витках и компенсируют друг друга.

Таким образом, косинусная роторная обмотка будет компенсирующей для синусной и наоборот (рис. 5.9).

Рис. 5.9

Такой способ симметрирования ВТ называют вторичным.

В трансформаторных дистанционных передачах угла вторичное симметрирование достигается нагружением синусной роторной обмотки ВТ датчика на синусную роторную обмотку ВТ приемника, а косинусной обмотки ВТ датчика – на соответствующую обмотку ВТ приемника.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 716; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.033 сек.