Вращающиеся трансформаторы. Реферат вращающиеся трансформаторы

Вращающиеся трансформаторы

Количество просмотров публикации Вращающиеся трансформаторы - 636

Вращающиеся трансформаторы применяют в аналого-цифровых преобразователях типа "угол-фаза-код", в системах дистанционной пере­дачи угла повышенной точности, в качестве датчиков обратной связи по углу в следящих системах программного управления автоматами.

Конструкция вращающегося трансформатора. Вращающиеся (поворотные трансформаторы отличаются от статических тем, что конструктивна они выполнены как электрические машины. Пакеты статора и ротора набираются из ластов электротехнической стали или пермаллоя.

В пазах статора и ротора расположены обмотки вращаю­щегося трансформатора. Отношение чисел витков обмоток дает коэф­фициент трансформации: . Как правило, . Для улучше­ния формы кривых ЭДС обмоток ротора, то есть, наибольшего их при­ближения к синусоидальной и косинусоидальной зависимостям, обмотки ротора имеют укорочение шага на 1/3 часть полюсного делœе­ния, а обмотки статора - на 1/5 часть полюсного делœения, что устраня­ет 3 и 5 гармонические ЭДС. Важно заметить, что для снижения зубцовых гармонических ЭДС пазы ротора имеют скос на одно зубцовое делœение. Частота вы­ходного напряжения равна частоте напряжения возбуждения.

Вращающиеся трансформаторы выпускают в двух базовых ис­полнениях: барабанном (двукполюсные) и дисковом (многополюсные, до ). Конструктивные схемы вращающихся трансформато­ров представлены в [5]. Вращающиеся трансформаторы выполняют бесконтактными (с числом оборотов ротора 2-3) и с контактными коль­цами. Бесконтактные вращающиеся трансформаторы, без ограничения числа оборотов, к примеру, с электромагнитной развязкой разнополюс­ных обмоток, имеют более сложную конструкцию [12].

Вращающиеся трансформаторы предназначены для преобразо­вания угла поворота ротора в напряжения, пропорциональные функ­циям , и , или линœейное относительно .

Синусно-косинусный вращающий­ся трансформатор. На статоре и роторе синусно-косинусного вращающегосятрансформатора (СКВТ) имеется по две обмотки, сдвинутые относительно друг друга на угол , рис,16.1.

Ilримем следующее обозначение обмоток:

- обмотка возбуждения,

- обмотка квадратурная,

- синусная обмотка,

- косинусная обмотка.

Отсчет угла поворота ротора про­водят от оси квадратурной обмотки до оси синусной обмотки против направ­ления вращения часовой стрелки. На обмотку возбуждения подается напряжение частотой 400 Гц и выше. Главная особенность СКВТ состоит в том, что при повороте ротора изменяется взаимная индуктивность между обмотками статора и ро­тора, а следовательно, и амплитуда ЭДС в обмотках ротора, наведениая пульсирующим потоком возбуждения, по синусоидальному (косинусоидальному) закону в функции угла поворота ротора . В синусной обмотке, , в косинусной обмотке .

В режиме холостого хода напряжение на зажимах обмоток рото­ра СКВТ будет строго соответствовать заданной форме. Предположим, что нагрузка включена в цепь синусной обмотки. При работе под на­грузкой по синусной обмотке протекает ток, создающий поток реак­ции якоря , который можно разложить по координатным осям ,.

Поток взаимодействует с обмоткой возбуждения и компенсирует­ся, как в обычном трансформаторе. Поток остается без компенса­ции и пульсируя наводит в обмотках ротора ЭДС самоиндукции, иска­жающую выходное пряжение, к примеру

(16.1)

В этом выражении - коэффициент, зависящий от активных и индуктивных сопротивлений обмотки ротора и нагрузки [10]. Для ус­транения искажения выходного напряжения проводят симметрирова­ние СКВТ с первичной стороны (с помощью квадратурной обмотки) или с вторичной стороны (с помощью косинусной обмотки), рис. 16.2 и 16.3.

Первичное симметрирование. При первичном симметрировании для компенсации потока квадратурная обмотка замыкается на со­противление , рис. 16.2.

Продольный поток реакции якоря наводит в квадратурной обмотке трансформаторную ЭДС, под действием которой протекает ток, создающий поток статора , встречно направленный по отношению к . Результирующий поток по оси стремится к нулю. Сопротивле­ние, включаемое в цепь квадратурной обмотки, очень мало. Часто эту обмотку просто закорачивают. При первичном симметрировании вы­ходное напряжение синусной обмотки всœегда равно

(16.2)

С целью повышения точности вращающегося трансформатора при работе на нагрузку за счёт улучшения первичного симметрирова­ния применяются следующие методы [16]:

- в цепь обмотки возбуждения и в цепь квадратурной обмотки включаются конденсаторы одинаковой емкости, причем емкостное сопротивление конденсаторов примерно равно индуктивному сопро­тивлению квадратурной обмотки;

- квадратурная обмотка включается параллельно обмотке возбуж­дения к источнику питания.

Вторичное симметрирование. Потоки и взаимодейству­ют с обмоткой

возбуждения и компенсируются ее потоком. Поток компенсируется потоком , косинусной обмотки ротора, рис. 16.3.

Для полной компенсации потоков и крайне важно выпол­нить равенство намагничивающих сил этих обмоток по оси :

(16.3)

Откуда

(16.4)

Компенсирующий ток в косинусной обмотке при изменении на­грузки синусной обмотки регулируется изменением . Очевидно, что при переменнои нагрузке вторичное симметрирование затруднено, в связи с этим предпочтение отдают первичному симметрированию. Наи­меньшее искажение выходных характеристик СКВТ достигается при совместном применении первичного и вторичного симметрирования.

В случае если нагрузка подключена к косинусной обмотке всœе процессы протекают аналогично. Уравнения установившегося режима СКВТ представлены в [5]. Вращающиеся трансформаторы изготавливаются пяти габаритов типа ВТ, ВТМ (малогабаритные), МВТ (микрогабарит­ные), см. табл. 30.3.

Многополюснье СКBТ. В системах автоматического регулирова­ния непрерывно возрастают требования к точности дистанционной передачи угла: допустимые погрешности во многих случаях не долж­ны превышать 0,005%, что составляет 3-10". Требуемую точность дос­тичь с помощью двухполюсных СКВТ практически невозможно из-за технологических отклонений: эксцентриситет, асимметрия магнитной цепи, погрешности в скосœе пазов и т д. В этом отношении значитель­ные преимущества имеют двухканальные системы отсчета угла (см. 18.2) с применением в канале точного отсчета многополюсных СКВТ, в которых необходимая точность достигается за счёт электро­магнитной редукции и за счёт меньшей чувствительности к указан­ным вьште технологическкгм погрешностям. У многополюсных СКВТ всœе процессы протекают аналогично с двукполюсными, при этом

(16.5)

То есть, за один оборот ротора выходные напряжения проходят периодов. Число пар полюсов принято считать коэффициентом электрическои редукции.

Возможны различные варианты создания многополюсных СКВТ. в частности, сочетание многополюсных и двухполюсных СКВТ в одном магнитопроводе. Наиболее распространены многополюсные СКВТ с числом полюсов

2р = 6; 10; 12; 16; 32. Некоторые сведения о многополюсных СКВТ представлены в приложении, табл. 30.3.

Линœейный вращающийся трансформатор. Размещено на реф.рфРассмотрим линœейный вращающийся трансформатор с первичным симметрированием, рис. 16.4.

Обмотка возбуждения соединœена последовательно с косинусной обмоткой. Результирующая намагничивающая сила возбуждения, равная

наводит в синусной обмотке ротора ЭДС

Делим числитель и знаменатель на получаем

(16.6)

Расчеты показывают, что при =0,536 в диапазоне изменения угла от 0 до ±60° выходное напряжение (рис. 16.4, б) изменяется ли­нейно с погрешностью не более 0,06%. В действительности коэффи­циент трансформации с учетом параметров обмоток должен иметь не­сколько большее значение: 0,54-0,56.

Погрешности вращающихся трансформаторов. Погрешности вращающихся трансформаторов можно классифицировать следующим образом:

- -погрешности, определяемые принципом работы в заданном ре­жиме. У СКВТ - ϶ᴛᴏ отклонение выходного напряжения от зависимостей и , а у линœейных ВТ - отклонение от линœейной характеристики;

- погрешности, определяемые конструкцией. Οʜᴎ вызваны не­синусоидальностью распределœения намагничивающих сил обмоток вдоль полюсного делœения, искажением кривой индукции в воздушном зазоре машины пазами статора и ротора, нелинœейностью кривой на­магничивания. Уменьшение этих погрешностей достигается примене­нием специальных "синусных" обмоток, скосом зубцов статора или ротора, ненасыщенным магнитопроводом из пермаллоя;

- погрешности, определяемые технологией изготовления враща­ющихся трансформаторов. К ним относятся погрешности за счёт экс­центриситета расточек статора и ротора, асимметрии магнитопровода, ошибок при выполнении обмоток, неперпендикулярности вторич­ных обмоток;

- наличие остаточной ЭДС. Остаточная ЭДС появляется вслед­ствие электрической и магнитной асимметрии. Остаточная ЭДС не компенсируется, в связи с этим во вращающихся трансформаторах выход­ное напряжение не обращается в нуль в пределах оборота͵ а лишь

при­обретает неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ минимальное значение. Остаточная ЭДС приво­дит к искажению фазы выходного напряжения при изменении угла поворота ротора;

погрешности, определяемые условиями эксплуатации. При из­менении температуры нагрева обмоток СКВТ изменяется их омическое сопротивление. Колебания частоты напряжения возбуждения вы­зывают изменение индуктивных сопротивлений обмоток. Изменение амплитуды напряжения возбуждения нелинœейно сказывается на амп­литуде выходного напряжения. Несинусоидальность напряжения воз­буждения вызывает появление высших гармонических в кривой ЭДС выходной обмотки.

Наиболее полно анализ погрешностей СКВТ представлен в [5, 14]. Значения ряда параметров СКВТ представлены в табл. 30.3. Как элементы автоматики СКВТ характеризуются рядом величин, опреде­ляющих возможность их применения в какой-либо схеме и точность работы. К этим величинам относятся: - номинальное напряжение возбуждения, - входное сопротивление холостого хода, частота сети, коэффициент трансформации, класс точности. По величинœе относи тельной амплитудной ошибки, выраженной в процентах, определяют ся классы точности СКВТ: 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3.

Передаточная функция вращающегося трансформатора. Обычно считают, что измеритель рассогласования на вращающихся трансформаторах безынерционное звено и его передаточная функция состо­ит только из коэффициента передачи

(16.7)

Коэффициент передачи равен изменению величины выходного напряжения при повороте ротора СКВТ на один градус. К примеру, ВТ-5 имеет = 40 В, = 0,56, при = 1°, = 0,39 В. Тогда = = 0,39 В/град.

referatwork.ru

Вращающиеся трансформаторы: принцип работы, устройство, применение

Вращающимся, или как его еще называют, поворотным трансформатором (ВТ), называют электрические устройства индукционного типа, предназначенные для получения определенных значений переменного напряжения, в зависимости от угла поворота ротора.

Конструктивные особенности

Конструкция поворотного трансформатора состоит из статора и ротора. Они выполнены из набранных и изолированных между собой пластин из электротехнической стали, в которых сделаны пазы для укладки обмоток: двух взаимно перпендикулярных на роторе, и двух взаимно перпендикулярных на статоре.

Пространственный сдвиг обмоток ротора и статора составляет 90 угловых градусов относительно друг друга. Концы обмоток статора закрепляются непосредственно на неподвижных клеммах, а концы обмоток ротора подсоединяются к клеммам через токосъемные щетки или контактные кольца. Если угол поворота ротора ограничен, то допускается соединение обмоток ротора с клеммником, посредством гибких проводников.

Типы вращающихся трансформаторов

В зависимости от способа включения обмоток ротора и статора, поворотный трансформатор может быть:

• синусно-косинусный, который позволяет получать переменные напряжения, пропорциональные sin a или cos a, в зависимости от использующейся обмотки ротора. Если используется обе обмотки, то получаем синусно-косинусный поворотный трансформатор;
• линейный. Этот тип трансформатора дает возможность получить переменное напряжение, которое находится в прямолинейной зависимости от угла а;
• построитель. Такие поворотные трансформаторы применяются в автоматических устройствах для решения геометрических или математических задач, в качестве преобразователя пространственных координат;
• масштабный. Вращающиеся трансформаторы этого типа могут использоваться в фазовращателях для согласования напряжений в отдельных модулях некоторых автоматических устройств, или в качестве датчика или приемника при синхронизации угла поворота ротора и т.д.

На сегодняшний день, наиболее востребованными вращающимися трансформаторами являются устройства, основанные на синусно-косинусном подключении обмоток ротора.

Принцип работы

Если поворотный трансформатор применяется в режиме поворота ротора до определенного угла, то обмотками компенсации и возбуждения этого устройства будут являться обмотки статора. В случае применения ВТ в режиме непрерывного вращения, в качестве компенсационной и возбуждающей обмоток будут выступать обмотки ротора, а в качестве вторичных обмоток – статора. Если устройство применяется в качестве измерительного прибора, то ВТ применяется со специальным редукторным механизмом повышенной точности позиционирования ротора. Редуктор может иметь внешнее подключение к валу устройства, а может монтироваться непосредственно в корпус поворотного трансформатора.

При подаче переменного тока со стабилизированным напряжением определенного значения на обмотку возбуждения, вырабатывается пульсирующий магнитный поток, который индуцирует электродвижущую силу в обмотках ротора, значение которой прямо пропорционально углу поворота ротора. Этот угол отсчитывается от положения ротора, когда его обмотка находится перпендикулярно к оси обмотки возбуждения.

Магнитные потоки, создающие электродвижущую силу в обмотках ротора, можно разделить на две группы: продольные, совпадающие с осью обмотки возбуждения и поперечные, к оси обмотки возбуждения. Продольные потоки приводят в движение ротор вращающегося трансформатора, а поперечные магнитные потоки, индуцируемые в обмотках, приводят к появлению погрешностей.

Меры борьбы с погрешностями

Для борьбы с поперечными магнитными потоками, в современном приборостроении применяют метод симметрирования, который может быть выполнен как на обмотках статора, так и ротора. Симметрирование на обмотках ротора заключается во взаимной компенсации поперечных магнитных потоков нагрузкой, в роли которой выступают два сопротивления одинаковых по значению. При симметрировании на обмотках статора происходит ослабление поперечных магнитных потоков за счет эффекта размагничивания перпендикулярно расположенной к ней обмотки статора.

Пределы погрешностей наиболее распространенных двухполюсных синусно-косинусных поворотных трансформаторов, варьируются в пределах 0,005 — 0,2 %. Погрешность высокоточных ВТ не должна превышать значений 0,01 – 0,03 %. Погрешность поворотных трансформаторов, выступающих в качестве синхронизирующих датчиков, составляет 1-10 угловых минут. Прецизионные трансформаторы поворотного типа имеют погрешность не более 1 угловой минуты. Если требуется более высокая точность позиционирования, то в таком случае, чаще всего, применяются многополюсные ВТ. Погрешность такого устройства не превышает 30 угловых секунд.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

podvi.ru

Применение УВМ при автоматизации сортовых прокатов

льной схемой (рис. 125). При прохождении передним концом фотодатчика 1 подается команда на головку записывающего прибора 8 для нанесения метки в изделие. При дальнейшем движении метка проходит мимо приемника 4, который считает метки и дает команду прибору 3 на нанесение следующей метки.

Путь, пройденный прокатом, определяют по формуле

где п число меток;

- расстояние между записывающей головкой и приемником.

Точность прибора мало зависит от скорости изделия и в основном определяется расстоянием между записывающей головкой и приемникомтакие измерители применяются в основном для измерения метража длинных и бесконечных полос при намотке их в рулон и для проволоки.

Фoтoимпyльcныe измерители с применением развертывающих систем. Позволяют определять не только поперечные, но и продольные размеры проката, принцип действия этих приборов подробно изложен в гл. IX. здесь следует отметить, что для измерения длины прокатанных изделий применяют приборы с механическими и электрическими развертывающими системами. B механических развертывающих системах для развертки используют архимедову спираль, барабаны с целью в виде винтовой линии или по образующей, а также барабаны с линзами или зеркалами Из электрических развертывающих систем для измерения длины чаще всего применяют различные варианты телевизионных измерительных систем

Ha рис., 126 приведена схема прибора для измepeния длины проката с механической развертывающей системой. прибор предназначен для измерения длины проката на реверсивном стане, Ha специальном валу, расположенном вдоль прокатного изделия, устанавливают измерительные головки. число головок равно n+1 (п. число нечетных проходов, при которых необходим контроль длины проката).одну из головок 1 устанавливают стационарно непосредственно возле валков реверсивной клети, а другие подвижные 4 и 5 на расстоянии от первой, равном номинальному значению контролируемой длины раската. подвижные головки связаны с валом скользящими шпонками 6 и 7. B каждой измерительной головке вмонтирована оптическая система, состоящая из объектива 16 и собирательной линзы 14. объектив проектирует конец проката на щелевую диафрагму 15, которая вырезаетиз вceгo Поля зрения объектива узкую полоску изображения конца полосы в направлении длины проката на фоне осветителя. осветитель находится внизу под изделием (на рисунке не показан). за диафрагмой расположен барабан с винтовыми прорезями, световой поток, пройдя через диафрагму и винтовую прорезь, собирается линзой 14 и попадает на фотоэлемент 13.

Щелевая диафрагма и винтовые прорези при непрерывном вращении барабанов создают развертку изображения конца полосы на фоне осветителя, причем за один оборот диска просмотр изображения происходит столько раз, сколько винтовых прорезей на барабане, длительность затемнения фотоэлемента за время одного просмотра конца ,полосы пропорциональна величине A для головки 1 и величине Б для головки 4. следовательно, напряжение, снимаемое с фотоэлементов, будет обратно пpoпopциoцaльнo длинaм A и Б. Oбa эти нaпpяжeния cyммиpyютcя Пoлyчeннoe cyммapнoe нaпpяжeниe peгиcтpиpyeтcя втopичным пpибopoм, кoтopый гpaдyиpyeтcя в eдиницax длинны Пpи пoмoщи гoлoвoк 1 и 4 пpoиcxoдит зaмep длины пpoкaтa пpeдпocлeднeгo нeчeтнoгo пpoxoдa, a c пoмoiцыo гoлoвoк 7 и 5пocлeднeгo прохода

Ha pиc, 127 пpивeдeнa блoк-cxeмa тeлeвизиoннoй cиcтeмы для диcтaнциoннoгo измepeния длин зaгoтoвoк. Teлeвизиoннaя пepeдaющaя кaмepa 3 noмeщeнa пpoтиuв двyx зepкaл 5, pacпoлoжeнных мeждy coбoй пoд пpямым yглoм. Гpaдyиpoвaннyю шкaлy 6 ycтaпaвливaют пapaллeльнo оптичecкoй ocи кaмepы. Oптичecкaя ocь кaмepы и шкaлa нaxoдятcя пapaллeлънo плocкocти, в кoтopoй вeдeтcя измерение. C пoмoщью зepкaл и cиcтeмы линз 4 дocтигaeтcя coвмeщeниe изoбpaжeния зaгoтoвки и шкaлы в плocкocти paзвepтки пepeдaющeй кaмepы, Cиcтeмa зepкaл мoжeт пpивoдитьcя вo вpaщeниe cepвoмexaнизмoм, кoтopый yпpaвляeтcя oт кoнтpoльнoro пpибopa из бyдки oпepaтopa пpoкaтнoгo cтaнa. Пpи пoвopoтe cиcтeмы зepкaл гpaдyиpoвкa шкaлы бyдeт cкoльзить вдoль изoбpaжeния зaгoтoвки, пpи этoм нaчaлo шкaлы мoжeт быть coвмeщeнo c oдним кoнцoм зaгoтoвки, тогдa пo втopoмy кoнцy мoжнo пpoизвecти oтcчeт длинны. C пoмoщью этoй cиcтeмы мoжнo измepять длинy зaгoтoвoк в пpeдeлax oт 3,65 дo 11 мс пoгpeшнocтью 3 мм.

Глава 3. Электрические машины и электропривод автоматических устройств.

3.1 BPAЩAЮЩИECЯ TPAHCФOPMATOPЫ

3.1.1 Назначение и устройство вращающихся трансформаторов

Bpaщaющиecя (поворотные) трансформаторы (BT) предназначены для получения переменного напряжения, зависящего от угла поворота ротора. По назначению BT относятся к информационным электрическим машинам (см., 9.1) и применяются в системах автоматического регулирования в качестве измерительных элементов (датчиков угла) для измерения рассогласования между двумя вращающимися Осями. B вычислительных устройствах вращающиеся трансформаторы используют при решении различных математических задач, связанных с построением треугольников, преобразованием координат, сложением и разложением векторов и т.п. Вращающийся трансформатор конструктивно представляет электрическую Машину индукционного типа малой мощности. Наибольшее применение получили двухполюсные BT с двумя парами одинаковых взаимно перпендикулярных обмоток: обмотки и (C1 C2 и C3 C4) расположены на статоре; обмотки и (P1 P2 и P3 P4) на роторе (рис, 11.1). Обмотка возбуждения (C1

www.studsell.com

Смотрите также

• 
  Сленг компьютерный реферат
• 
  Реферат ян вермеер
• 
  Бәетләр турында реферат
• 
  Реферат постельный клоп
• 
  Реферат бжд авиакатастрофы
• 
  Экзема реферат қазақша
• 
  Терапевтическое общение реферат
• 
  Стрессовые белки реферат
• 
  Социальный аутсорсинг реферат
• 
  Секреты мироздания реферат
• 
  Ротационная вытяжка реферат