Лекция 28

§ 6.4 Линейный поворотный трансформатор

Известно, что синус малого угла равен самому углу. Поэтому с погрешность 0,1% можно считать, что СКПТ обеспечит линейную зависимость U = ka в диапазоне a = ±4,5^о. Если допустить погрешность 1%, диапазон увеличится доa= ±14^о. Однако в гораздо более широком интервале углов линейную зависимость U = ka реализует функция

При k = 0,5 ее можно представить в виде степенного ряда

члены которого быстро убывают. С погрешность 1% можно ограничиться только линейным коэффициентом этого ряд в диапазоне углов ±60^о.

Рис.6.7. Схема ЛПТ с первичным симметрированием

Подбором коэффициента в пределах k = 0,52¸0,56 точность аппроксимации можно довести до 99, 9% в диапазоне углов ±55^о.

Наиболее распространенная схема линейного поворотного трансформатора представлена на рис.6.7, из которой видно, что это схема с первичным симметрированием. Следовательно, можно принять Ф_q = 0 и при анализе процессов в ПТ учитывать только продольный поток Ф_d.

Если пренебречь внутренним падением напряжения в обмотках

Отсюда

Выходной сигнал

Из последней формулы видно, что при проектировании СКПТ следует коэффициент трансформации выбирать в пределах 0,52¸0,56.

§ 6.5 Поворотный трансформатор-построитель

Поворотный трансформатор-построитель используется для решения задач, связанных с нахождением гипотенузы по двум катетам, преобразованием декартовых координат в полярные и т.п. Схема установки приведена на рис. 6.8.

Рис.6.8. Схема включения поворотного трансформатора-построителя

Если к обмоткам статора приложить напряжения, пропорциональные катетам треугольника U_а ≡ a и U_в ≡ b, возникнутмагнитные потоки, которые при отсутствии насыщения, также будут пропорциональны этим катетам: Ф_а≡ a и Ф_в≡ b. Потоки, складываясь, образуют результирующий поток, очевидно пропорциональный гипотенузе "с" Ф_рез ≡ с. Этот поток будет индуцировать в роторных обмотках ЭДС. Под действием ЭДС косинусной обмотки исполнительный двигатель придет во вращение и через понижающий редуктор начнет поворачивать трансформатор до тех пор, пока ось косинусной обмотки не станет перпендикулярной результирующему потоку, ибо только в этом положении исполнительный двигатель перестанет получать питание в свою обмотку управления. В таком положении ось синусной обмотки будет совпадать с осью результирующего потока, который и наведет в ней ЭДС пропорциональную гипотенузе треугольника. Если заранее настроить систему должным образом, угол поворота трансформатора будет равен углу треугольника a.

§ 6.6. Погрешности поворотных трансформаторов

Как уже упоминалось выше, поворотные трансформаторы относятся к машинам высокой точности, поэтому вопросы погрешностей здесь приобретают особое значение.

Погрешности ПТ можно разделить на следующие группы:

- погрешности, обусловленные принципом действия;

- погрешности, вызванные конструкцией ПТ как электрической машины;

- технологические погрешности;

- погрешности, определяемые условиями эксплуатации.

Погрешности, обусловленные п р и н ц и п о м д е й с т в и я - это погрешности, вызванные падением напряжения в обмотках статора и ротора, несовершенством симметрирования, неточностью аппроксимации в ЛПТ и т.п. причинами. Так при изменении тока возбуждения I_в, особенно в СКПТ с первичным симметрированием, изменяется ЭДС

изменяется поток возбуждения [Ф_в.m = E_в/(4, 44fW_вk_о)], а значит и выходное напряжениетрансформатора. Избавиться от этого типа погрешностей практически не возможно.

К о н с т р у к т и в н ы е погрешности - это погрешности от зубчатого строения статора и ротора, нелинейности кривой намагничивания, высших гармоник магнитного поля и других ограничений конструктивного характера.

Для уменьшения данного класса погрешностей трансформатор выполняют с большим числом пазов на полюс и фазу q = 5 ÷ 15, что удорожает ПТ, но повышает его точность. Одну пару обмоток (например, статорную) выполняют с шагом y = 2/3t другую - с шагом y = 4/5t, а в особо важных случаях используют специальные "синусные" обмотки (см. далее). Обязательно делают скос пазов (обычно на роторе) при слабонасыщенной магнитной цепи и сравнительно большом воздушном зазоре.

Т е х н о л о г и ч е с к и е погрешности - это погрешности, вызванные неточностью изготовления штампов статора и ротора, эксцентриситетом статора и ротора, некачественной изоляцией листов сердечников и обмоток и т.п. Для устранения этих погрешностей необходима тщательная технологическая проработка и высокая культура производства завода изготовителя.

Э к с п л у а т а ц и о н н ы е погрешности - это погрешности, возникающие вследствие изменения температуры, давления и влажности окружающей среды, недостаточно продуманной схемы включения обмоток трансформатора, использования нестабилизированных источников питания и т.д. Иногда их называют дополнительными в отличии от первых трех, считающимися основными погрешностями.

Различные погрешности ПТ часто связаны между собой и даже обуславливают друг друга. На практике точность работы поворотных трансформаторов оценивают по следующим показателям:

1) максимальной погрешности отображения функциональной зависимости, определяемой в процентах от наибольшего значения выходного напряжения. Эта погрешность находится в пределах: для СКПТ 0, 005÷0, 2%; для ЛПТ 0, 05÷0, 2%;

2) максимальной асимметрией нулевых точек (для СКПТ), которую определяют следующим образом: На обмотки В и К статора поочередно подают напряжения и находят углы, при которых ЭДС обмоток ротора равны нулю или минимальны. Отклонения этих углов от углов, теоретически отстоящих друг от друга на 90⁰, и составляют ошибку асимметрии. В современных СКПТ она лежит в пределах 10"÷6'40";

3) максимальной величине остаточной ЭДС в процента от максимальной ЭДС соответствующей обмотки (0, 003÷0, 1%);

4) максимальной ЭДС компенсационной обмотки в процента от напряжения возбуждения (0, 04÷1, 2%);

5) максимальной разности коэффициентов трансформации. Она не должна превышать 0, 005÷0, 2%.

В зависимости от величины перечисленных погрешностей ПТ делятся на шесть классов точности.