17.4. Лінійний поворотний трансформатор
На вторинному боці поворотного трансформатора виникає напруга, яка залежить від Cosα або Sinα. Якщо необхідно в якійсь схемі пристрою з поворотним трансформатором одержати лінійну залежність U2(α), то можливо скористатись обмеженою ділянкою U2s(α) для синусної обмотки. Межі цієї ділянки визначаються допустимою погрішністю, оскільки в цьому разі вважається α≈Sinα. Наприклад, якщо допустима погрішність 0.1%, то ділянка характеристики визначається ±4.5º. Ширший діапазон зміни α можливо одержати зі спеціальними схемами з’єднань обмоток поворотного трансформатора, які забезпечують
.
(17.45)
Функція:
(17.46)
при певних значеннях m буде майже лінійною в досить широкому діапазоні зміни .
Будемо вважати
(17.47)
(17.48)
Поділимо (17.47) на (17.48) за формулою (17.46):
.
(17.49)
а) б)
Рис. 17.5. Схеми первинного (а) та вторинного (б) симетрування ЛПТ
Вважаємо, що αmах = ±0.3π ≈ ±1 рад. Підставляючи αmах у формулу (17.49), одержимо
,
тобто залежність практично лінійна в діапазоні кутів ±αmах.
Точний аналіз ƒ(α) при різних значеннях т показує, що при т=0.54 αmах=±60º погрішність не перевищує 0.06%.
Для одержання лінійної залежності (17.45) можуть бути використані дві схеми: з первинним або вторинним симетруванням.
На рис.17.5, а подано схему з первинним, а на рис.17.5, б – зі вторинним симетруванням.
При
первинному симетруванні (рис.17.5, а)
поперечна МРС
компенсується
МРС квадратурної обмотки
.
Тому достатньо точно можливо вважати,
що ЕРС в обмотках створюються тільки
подовжнім магнітним потоком
.
Тоді для ланцюга збудження, нехтуючи
спадами напруги в обмотках:
.
(17.50)
Для ланцюга навантаження
.
(17.51)
Вирішуючи сумісно (17.50), (17.51), одержимо:
,
(17.52)
тобто за формою (17.52) співпадає з (17.45) при
,
(17.53)
.
(17.54)
Оскільки Fq та Фq в схемі зкомпенсовані відповідно FК та ФК, зміна навантаження не впливає на лінійність вихідної характеристики. Вхідний опір залежить, а вихідний – не залежить, від кута повороту ротора.
При вторинному симетруванні компенсаційна та синусна обмотки з’єднуються послідовно. В їхній контур вмикається опір навантаження zн (рис.17.5, б). Симетрування здійснюється вмиканням в ланцюг косинусної обмотки опору zнс. Величина цього опору підбирається таким чином, щоб
.
(17.55)
Як показує аналіз, для додержання умови (17.55) співвідношення між зведеними до первинного боку опорами ланцюгів синусної й косинусної обмоток повинні бути
,
(17.56)
де
,
,
– відповідно зведені до первинного
боку опори синусної, компенсаційної та
косинусної обмоток.
Якщо поперечний потік Фq повністю зкомпенсований, то в машині діє подовжній потік Фd, який створюється головною обмоткою С1-С2, та поперечний потік компенсаційної обмотки ФК. В цьому разі ЕРС синусної обмотки є сумою ЕРС Е2, наведеної потоком Фd, та Е2н, наведеної потоком взаємоіндукції ФК:
.
(17.57)
Але
; (17.58)
,
(17.59)
де хт – опір намагнічуючого контуру
Тоді з (17.57)÷(17.59):
.
(17.60)
Поява
величини
у другому доданку (17.60) є результатом
зведення до первинного боку струму Іs
та опору хт.
Оскільки
,
(17.61)
враховуючи (17.61) в (17.60), одержимо:
,
або, нехтуючи спадами напруги в обмотках:
.
(17.62)
Таким чином, залежність (17.62) за формою співпадає з (17.45) при А за формулою (17.53), а
.
(17.63)
Недоліком схеми з вторинним симетруванням є те, що вона не може бути використана в тих випадках коли zн=var.
Лінійний поворотний трансформатор може працювати як в режимі повороту, так і безперервного обертання. В останньому випадку миттєве значення вторинної напруги без врахування ЕРС обертання дорівнює:
,
(17.64)
або
.
(17.65)
Як це випливає з (17.65), поворотний трансформатор створює пучки імпульсів, в яких початкова частина обвідної зростає лінійно приблизно до 60º.