Часть2, рефераты / СКВТ_ЛинейныйРежимРаботы

17. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор.

Р ассмотрим работу синусного ВТ. В этом режиме главная статорная обмотка СГ₁—СГ₂ подключена к источнику переменного тока; напря­жение U= const. Синусная обмотка ротора А₁ —А₂ питает внешнюю на­грузку (рис. 10.2, а). Вспомогательная статорная (СВ_Х ~СВ₂) и косинус­ная роторная (Б₁ — Б₂) обмотки разомкнуты. Эти обмотки в схеме можно не показывать, как не принимающие участия в работе. Допу­стим, что тип обмоток, конструкция и технологическое выполнение ВТ обеспечили строгую синусоидальную зависимость взаимной индуктив­ности между обмотками СГ_Х — СГ₂ и А_х—А₂ от угла поворота ротора а. Тогда

Рис. 4. Принципиальная (а), преобразованные (б, е) схемы и вектор­ная диаграмма потоков (г) синусного вращающегося трансформатора

г де (М_{СГ А})_maх соответствует а = 90°. Так как взаимная индуктивность пропорциональна произведению чисел витков электромагнитно свя­занных обмоток, то можно записать

где λ - коэффициент пропорциональности; — эффективные числа витков обмоток СГ₁—СГ₂ и Л₁—А₂, равные произведению действи­тельных чисел витков обмотки на ее обмоточный коэффициент. Взаим­ная индуктивность между обмотками СГ₁ — СГ₂ и А₁— А₂ при угле по­ворота ротора а может быть определена следующим образом.

Полное число витков обмотки А₁—А₂ можно рассматривать как геометрическую сумму чисел «продольных» и «поперечных» витков. Ось последних перпендикулярна оси обмотки СГ₁ — СГ₂. Преобразованные схемы ВТ приведены на рис. 4, б, в.

При холостом ходе ВТ ток в обмотке А₁—А₂ не проте­кает и ЭДС ротора Е_рд зависит от потока взаимной индукции между обмоткой СГ₁—СГ₂ и «продольными» витками , т. е. про­дольным потоком Ф_d. Тогда

где - максимальное значение ЭДС, соответ­ствующее α = 90°. Следовательно,

т. е. получают синусный ВТ, у которого при холостом ходе ЭДС рото­ра является синусоидальной функцией угла поворота ротора α. При подключении роторной обмотки к нагрузке (рис. 4, в) по ней проте­кает ток I_A, создавая магнитный поток ротора Ф_A, который можно раз­ложить на продольную (Ф_dA) и поперечную (Ф_qA) составляющие (рис. 4, г).

Так как выходные напряжения ВТ должны изменяться по закону си­нуса или косинуса угла а, на практике необходимо устранять погрешно­сти, возникающие от поперечного потока ротора, компенсируя его. Для этого нагружают вспомогательную статорную (первичное симметриро­вание) или косинусную роторную (вторичное симметрирование) обмот­ки.

Линейный режим работы.

Для получения линейной зависимости выходного напряжения от угла поворота ротора применяют линейные ВТ.

С помощью синусно-косинусного ВТ можно получить линейную зависимость выходного напряжения лишь при незначительных изменениях α (около 4,5° в обе стороны от нуля). Однако, изменив схему включения ВТ, можно эти пределы значительно расширить. Если соединить обмотки так, чтобы на выходе получить напряжение в виде функции то при С = 0,52 линейность выходного напряжения обеспечивается с точностью до 0,1% в пределах углов -55 ÷ +55°.

Для получения такой зависимости используют схемы линейных ВТ с первичным и вторичным симметрированием.

Рис.5. Принципиальная (а) и преобразованная схемы линейного ВТ

с первичным симметрированием

Схема линейного ВТ с первичным симметрированием приведена на рис. 5, где показаны составляющие потоков Ф_АБd и Ф_АБq создаваемые обмотками А₁- А₂,

Б₁ - Б₂ по продольной и поперечной осям.

Главная статорная (СГ₁ - СГ₂) и косинусная роторная (Б₁ - Б₂) обмотки соединены последовательно и включены в сеть. Сопротивление нагрузки Z_нсв≈ 0, что необходимо для компенсации поперечного потока. Если пренебречь потоками рассеяния, то ЭДС, наводимые во всех «поперечных» обмотках, равны нулю. В этом случае ЭДС Е_рА, наводимая в синусной обмотке, нагруженной на Z_нА, линейно зависит от угла поворота ротора. Пренебрегая активным сопротивлением обмоток и потоками рассеяния, можно записать

Из уравнения (10.8) определим

аналогичное выражению (10.7).

Следует учесть, что коэффициент трансформации К должен несколько отличаться от значения С в выражении (10.7), так как при выводе равенства (10.11) не учитывалось влияние сопротивления обмоток. Практически К = 0,565. Тогда зависимость выходного напряжения U_рА от угла поворота ротора α ВТ, включенного по схеме рис. 10.5, а, линейна в указанных ранее пределах.

На рис. 10.5,6 дана преобразованная схема линейного ВТ с первичным симметрированием.

В тех случаях, когда требуется постоянство входного сопротивления, применяют линейный ВТ с вторичным симметрированием (рис. 10.6, а).

В этой схеме главную статорную обмотку (СГ_1-СГ₂) включают в сеть, а вспомогательную статорную (СВ₁ - СВ₂) и синусную роторную (А₁, - А₂) обмотки соединяют последовательно. В цепь этих обмоток включена нагрузка Z_{н А}, с которой снимается выходное напряжение. Сопротивление Z_{н Б} косинусной обмотки ротора Б₁ - Б₂ подбирают так, чтобы ВТ был полностью симметрирован, т. е. чтобы его выходное сопротивление было постоянным.

Так как схема линейного ВТ с вторичным симметрированием по существу идентична схеме линейного ВТ с первичным симметрированием, то согласно теореме взаимности, сформулированной применительно к четырехполюсникам, для нее имеют место аналогичные соотношения. Уравнение (10.11) справедливо для обоих случаев. Преобразованная схема линейного ВТ с вторичным симметрированием приведена на рис. 10.6,6.

Линейный ВТ с вторичным симметрированием не может быть использован в тех устройствах, где нагрузочное сопротивление Z_{н А} переменно. Поэтому в практике чаще применяют линейные ВТ с первичным симметрированием.

Как отмечалось, рассмотренные схемы дают линейную зависимость выходного напряжения при изменениях угла поворота ротора в пределах 55° в обе стороны от нулевого положения ротора. Однако если изменения фазы напряжения на угол 180° не требуется, то, вводя в схему смещающее напряжение, взятое от отдельного трансформатора или автотрансформатора, можно вдвое увеличить предел линейного изменения выходного напряжения. Первичной обмоткой смещающего автотрансформатора может служить и обмотка СГ₁ - СГ₂ самого ВТ.