18. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор. Трансформатор-построитель.

Трансформатор-построитель можно использовать для определения гипотенузы прямоугольного треугольника по двум заданным катетам, для преобразования координат из декартовой системы в полярную и из одной декартовой системы, в другую, повернутую на некоторый угол а. В таком трансформаторе обмотки статора В и К присоединяют к однофазной сети и подают на них напряжения различного значения Uв и Uк (рис. 5.30). Одну из обмоток ротора, например S, присоединяют к измерительному прибору V, а другую - С - к управляющей обмотке У исполнительного двигателя ИД. Обмотка S является выходной.

Обмотки статора В и К создают в трансформаторе результирующий магнитный поток, продольная и поперечная составляющие которого

Рис. 5.30. Схема вращающегося трансформатора-построителя

Фdm ≈ Uв /(4,44f1 w1 ko61); (5.64)

Фqm ≈ Uк /(4,44f1 w1 ko61). (5.65)

Если машина не насыщена, то результирующий поток

Фрез m = √Ф2dm + Ф2qm = = √Uв2 + Uк2 /(4,44f1 w1 ko61 ) (5.66) .

В обмотке ротора С результирующий поток Фрез индуцирует ЭДС

ЕС = 4,44f1 w2 ko62 Фрез m cos γ,. (5.67)

а в выходной обмотке — ЭДС

ЕS = 4,44f1 w2 kоб2 Фрез m sin γ.. (5.68)

ЭДС ЕС подается на управляющую обмотку исполнительного двигателя ИД, который вращает ротор вращающегося трансформатора до тех пор, пока ЭДС ЕС не станет равной нулю. Таким образом, ротор остановится, когда угол у станет равным 90°. В этом случае

Uвых ≈ ЕS max = 4,44f1 w2 kоб2 Фрез m = k√Uв2 + Uк2. (5.69)

Таким образом, измерительный прибор, присоединенный к обмотке S, при неподвижном роторе показывает напряжение, пропорциональное гипотенузе прямоугольного треугольника, катеты которого пропорциональны Uв и Uк. Если требуется перейти от декартовой системы координат к полярной, то напряжение Uвых можно рассматривать как модуль вектора, заданного в декартовой системе координат проекциями Uв и Uк . Аргумент вектора определяется углом, на который ротор повернется относительно статора.

При необходимости преобразования координат некоторого вектора А из одной декартовой системы в другую, повернутую относительно первой на угол ос, необходимо оси обмоток ротора повернуть относительно осей обмоток статора на угол α, а затем на обмотки В и К подать напряжения, пропорциональные проекциям Ах и Ау вектора A^→ в первой координатной системе. В этом случае ЭДС, индуцируемые в обмотках ротора S и С, пропорциональны проекциям А'х и А'у вектора А^→ в новой системе координат.

19. Моментные двигатели.

В моментных двигателях ротор, развивая необходимый момент, поворачивается лишь на весьма малые углы, составляющие долю его оборота. Таким образом, двигатель работает практически с неподвижным ротором или, как говорят, в режиме короткого замыкания.

В качестве моментных могут быть использованы двигатели различного типа как постоянного, так и переменного токов. Например, у двигателя постоянного тока независимого возбуждения момент короткого замыкания пропорционален приложенному напряжению. У асинхронного двигателя (трехфазного или двухфазного) момент определяется квадратом напряжения в цепи статора, причем в двухфазном двигателе достаточно регулировать ток в одной обмотке (обмотке управления) и изменять момент за счет внесения асимметрии.

Наиболее рациональным является двухфазный синхронный двигатель с возбуждением от постоянного магнита и питанием обмотки статора постоянным током (рис. 19.8), в котором изменяя соотношение токов от I₁ = max, I₂ = 0 до I₁ = 0, I₂ = max, можно обеспечить поворот ротора в пределах 90°. При I₁ = max положение ротора будет совпадать с осью обмотки 1, при I₂ = max - с осью обмотки 2.

Системы с моментными двигателями отличаются повышенным быстродействием. Поскольку двигатель не вращается, то его механическая инерция не влияет на динамику системы, а переходные процессы определяются в основном электромагнитной инерцией обмоток. Так как электромагнитная постоянная двигателя обычно существенно меньше электромеханической, то переходные процессы в них завершаются быстрее, чем при отработке перемещений.