Часть2, рефераты / СКВТ_ЛинейныйРежимРаботы
.docx17. 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 (СВХ ~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 СГХ — СГ2 и Ах—А2 от угла поворота ротора а. Тогда
Рис.
4. Принципиальная (а), преобразованные
(б, е) схемы и векторная диаграмма
потоков (г) синусного вращающегося
трансформатора
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 Ерд зависит от потока взаимной индукции между обмоткой СГ1—СГ2 и «продольными» витками , т. е. продольным потоком Фd. 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 IA, создавая магнитный поток ротора ФA, который можно разложить на продольную (ФdA) и поперечную (ФqA) 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 ФАБd и ФАБq 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 Zнсв≈ 0, что необходимо для компенсации поперечного потока. Если пренебречь потоками рассеяния, то ЭДС, наводимые во всех «поперечных» обмотках, равны нулю. В этом случае ЭДС ЕрА, наводимая в синусной обмотке, нагруженной на ZнА, 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 UрА 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 (СГ1-СГ2) включают в сеть, а вспомогательную статорную (СВ1 - СВ2) и синусную роторную (А1, - А2) обмотки соединяют последовательно. В цепь этих обмоток включена нагрузка Zн А, с которой снимается выходное напряжение. Сопротивление Zн 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 Zн 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.