Часть2, рефераты / Вопросы / vopros_31
.docx(вопрос 31) СИНУСНО-КОСИНУСНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР. ПЕРВИЧНОЕ И ВТОРИЧНОЕ СИММЕТРИРОВАНИЕ.
Выходные напряжения. На статоре этого трансформатора расположены обмотки В и К, а на роторе — обмотки S и С (см. рис. 1).
Рис. 1. Принципиальная схема четырехобмоточного вращающегося трансформатора |
|
При холостом ходе напряжения на синусной S и косинусной С обмотках ротора равны соответствующим ЭДС:
US0 = ES0 = kЕв sin θ; UC0 = EC0 = kЕв cos θ,
т.е. изменяются по требуемым законам. Аналогичный режим работы возникает в случае, когда нагрузка синуснокосинусного
|
Рис. 2. Векторная диаграмма МДС при подключении нагрузки к синусной обмотке |
трансформатора представляет собой электронное устройство с большим входным сопротивлением.
Если к синусной обмотке S подключить некоторую нагрузку Zн S , то по обмотке пойдет ток
ÍS = ÉS /(ZS + ZнS ),
где ZS — сопротивление обмотки S, которое считаем постоянным.
Ток IS создает МДС ротора FS . Как видно из рис. 2, ось этой МДС совпадает с осью фазы S , поэтому ее можно представить в виде суммы двух составляющих: продольной FSd = FS sin θ и поперечной FSq = FS cos θ. Продольная составляющаяFSd создает в обмотке возбуждения В компенсирующий ток, МДС которого Fв , так же как и в двухобмоточном трансформаторе, компенсирует действие FSd . Результирующий продольный поток Фd индуцирует ЭДС в обмотке S
ESd = kEв sinθ.
Поперечная составляющая FSq создает во вращающемся трансформаторе поперечный поток Фq. Относительно поперечного потока Фq обмотка S является косинусной и, следовательно, в ней индуцируется ЭДС
ESq = 4,44f1 w2 ko62 Фqm cos θ = CFS cos2 θ,
где С — постоянная.
Таким образом, при нагрузке в синусной обмотке кроме требуемой ЭДС, пропорциональной синусу угла поворота θ, индуцируется ЭДС, пропорциональная току нагрузки и квадрату косинуса θ. Эта добавочная составляющая ЭДС вызывает появление погрешностей. Аналогично в косинусной обмотке при нагрузке поперечным потоком Фq индуцируется добавочная ЭДС ECq , пропорциональная току нагрузки и квадрату синуса θ, которая также вызывает появление погрешностей.
Для устранения погрешности вращающегося трансформатора, обусловленной поперечным потоком Фq , применяют так называемое симметрирование трансформатора, т. е. компенсацию поперечного потока ротора. Существует два способа симметрирования: вторичное (со стороны ротора) и первичное (со стороны статора).
|
Рис. 3. Схема синусно-косинусного трансформатора со вторичным симметрированием и диаграмма МДС, создаваемых обмотками ротора |
Вторичное симметрирование. Для уменьшения погрешности выходного напряжения, снимаемого с синусной обмотки, подключают к косинусной обмотке сопротивление ZнС (рис. 3, а). В этом случае ток, проходящий по обмотке С, создает МДС FС , которую можно представить, так же как и МДС FS , в виде векторной суммы двух составляющих (рис. 3,б): продольной FСd = FС cos θ и поперечной FCq = FС sin θ. Продольная составляющая FCd совпадает по направлению с FSd , a поперечная составляющая FCq направлена против FSq . При FCq = FSqпоперечный поток Фq = 0. Следовательно, не возникает и погрешность, обусловленная этим потоком. Сопротивление ZнС, при котором обеспечено полное симметрирование, можно определить из условия
FS cos θ = FC sin θ
или с учетом значений FS и FC
ZS + ZнS = ZC + ZнC ,
т. е. полное симметрирование наблюдается при равенстве комплексных сопротивлений в цепи обмоток S и С ротора, т. е. их активных и реактивных составляющих. При вторичном симметрировании компенсируются МДС по поперечной оси; кроме того, ток Iв в обмотке возбуждения поворотного трансформатора не зависит от угла поворота, так как в формулу для результирующей продольной составляющей МДС ротора F́2d = F́Sd + F́Cd (определяющей силу тока Iв) не входит какаялибо функция угла θ:
F́2d = F́S sin θ + F́C cos θ = |
|
sin θ + |
|
cos θ = |
|
Éв , |
где Z2 = ZS = ZC ; Zн = ZнS = ZнC .
В результате уменьшается погрешность поворотного трансформатора.
Рассмотренный метод симметрирования практически применим только при постоянном сопротивлении нагрузки, что является его недостатком.
Первичное симметрирование. Для уменьшения погрешности выходного напряжения снимаемого, например, с обмотки S (рис. 4, а), компенсационную обмотку К статора замыкают на какое-либо малое сопротивление ZK или накоротко. В этом случае по поперечной оси вращающегося трансформатора действует результирующая МДС
Fq = FSq + FK ,
где FK — МДС, создаваемая компенсационной обмоткой.
Так как обмотка К относительно поперечного потока Фq представляет собой замкнутую накоротко вторичную обмотку трансформатора, то ее МДС F́K направлена против МДС F́Sq«первичной» обмотки, и результирующая МДС Fq , так же как и в трансформаторе тока, значительно
|
Рис, 4. Схемы синусно-косинусных вращающихся трансформаторов |
меньше МДС FSq . Поэтому поперечный поток Фq и вызванная им погрешность резко уменьшаются. При изменении нагрузки, подключенной к обмотке ротора, МДС FK изменяется примерно пропорционально МДС FSq , вследствие чего степень компенсации поперечного потока остается практически неизменной. Это является достоинством данного метода симметрирования. Однако при изменении угла поворота ротора θ изменяется ток Iв в обмотке возбуждения и при заданном напряжении Úв изменяется ЭДС Éв . В результате появляется дополнительная погрешность в значении выходных напряжений ÚS и ÚC на зажимах синусной и косинусной обмоток. Поэтому во вращающихся трансформаторах обычно применяют одновременно первичное и вторичное симметрирование (рис.4,б). Рассмотренные методы компенсации поперечного потока Фq позволяют использовать в качестве выходной как синусную, так и косинусную обмотки. Поэтому вращающийся трансформатор, включенный по схеме, изображенной на рис. 4,б, называют синусно-косинусным.