Синусный и синусно-косинусный вращающиеся трансформаторы

Для того чтобы разобраться в происходящих физических процессах, рассмотрим сначала простейший (синусный) вращающийся трансформатор. Для упрощения анализа здесь и далее будем считать, что трансформатор совершенно ненасыщен (что, как правило, и бывает на практике), и оперировать не МДС, а магнитными потоками Ф обмоток.

Синусный вращающийся трансформатор (СВТ) может работать при наличии всего двух обмоток: обмотки статора S, подключенной к сети переменного тока (назовем ее обмоткой возбуждения), и обмотки ротора А, являющиеся вторичной (выходной) обмоткой (рис. 6.16, а).

При холостом ходе, когда Z_AH = ∞и I _н = 0, вследствие того что взаимоиндуктивность между обмотками статора и ротора изменяется по синусоидальному закону в зависимости от угла поворота ротора α, ЭДС выходной обмотки, наводимая потоком первичной обмотки Ф_S, будет синусоидальной функцией угла α:

где Е_Атах — максимальная ЭДС обмотки А, наводимая в случае совпадения осей обмоток А и S (α = 90°).

Максимальную ЭДС можно выразить через ЭДС E_s, наводимую потоком Ф_s в первичной обмотке статора S, и отношение эффективных чисел витков (w_А и w_s) обмоток А и S, как и в обычном трансформаторе:

где k_тах = w_A/w_s = k_wAw_A’/(k_wSw_s') — максимальный коэффициент трансформации; w_A', k_wA, w_s', k_wS — истинные числа витков и обмоточные коэффициенты соответствующих обмоток.

С учетом формулы (6.9) выражение (6.8) для ЭДС выходной обмотки при холостом ходе имеет вид

или, если не учитывать падение напряжения на собственном сопротивлении обмотки возбуждения S,

где k( α ) = k _maxsinα = (w_A/w_s)sin α— коэффициент трансформации вращающегося трансформатора, который в отличие от коэффициента трансформации обычного трансформатора является функцией угла поворота ротора α.

На рис. 6.17 представлены ЭДС обмотки А при холостом ходе Е_А0, при нагрузке Е_А и погрешность Δ Е_А, вносимая поперечным потоком Ф_Аq, как функции угла поворота ротора. Погрешность Δ Е_А зависит от значения комплексного коэффициента а. В реальных вращающихся трансформаторах он невелик, поэтому погрешность Δ Е_А у них значительно меньше, чем на рис. 6.17, где коэффициент а принят равным единице.

На практике чаще применяются не синусные, а синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы.

Синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) имеют не две, а четыре обмотки (рис. 6.18, а). Две обмотки S и K располагаются на статоре. Они сдвинуты в пространстве на 90° и имеют обычно одинаковое число витков, обладая одинаковыми собственными сопротивлениями (w_s= w_K; Z_s= Z_K). Две другие обмотки А и В располагаются на роторе. Они также сдвинуты на 90° между собой и имеют одинаковые параметры (w_A = w_B; Z_A = Z_B).

Так как обмотка В сдвинута на 90° относительно обмотки А, то в том случае, когда ЭДС второй обмотки изменяется по закону синуса в зависимости от угла поворота ротора а, ЭДС первой обмотки изменяется по закону косинуса.

Анализируя диаграмму магнитных потоков синусно-коси-нусного вращающегося трансформатора, представленную на рис. 6.18, б, нетрудно заметить, что поперечные потоки Ф_Ад и Ф_Вд обмоток А и В ротора направлены на встречу друг другу. Это значит, что при наличии двух вторичных обмоток А и В суммарный поперечный поток при нагрузке Ф_д = Ф_Ад + Ф_Вд всегда меньше, чем при наличии одной обмотки. Меньшее значение потока по поперечной оси приводит к меньшей погрешности вращающегося трансформатора.

Дата добавления: 2015-07-14