Вращающийся трансформатор

УДК 681.3

© ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2013

2

3

Вращающийся трансформатор

Цель работы

Ознакомление с принципом действия и конструкцией вращающегося (поворотного) трансформатора. Получение основных характеристик вращающегося трансформатора в синусно-косинусном и линейном режимах работы.

Состав оборудования

Вращающиеся трансформаторы (ВТ) предн значены для преобразования угла поворота в напряжение, пропорцио альное некоторым функциям угла или самому углу поворота ротора. ВТ конструктивно выполняется как двухфазный асинхронный двигатель с фазным ротором. На статоре ВТ обычно располагают две обмотки, сдвину ые в пространстве на 90°. Одна из обмоток статора называется обмоткой возбуждения (С1С2), а вторая – компенсационной или квадратурной (С3С4). На роторе расположены также две взаимно перпендикулярные обмотки, называемые вторичными, - синусная (Р1Р2) и косинусная (Р3Р4).

Обмотка возбуждения питается от сети переменного тока с номинальной частотой не ниже 400 Гц (рис.1). Существует два способа токосъема с вторичных обмоток:

• с помощью контактных колец и щеток (угол поворота не ограничен);

4

•с помощью спиральных пружин (угол ограничен в пределах 1,8-2 оборота).

ВТ в зависимости от режима работы бывают следующие:

1.Синусно-косинусные (СКВТ), у которых выходное напряжение с обмотки Р1Р2 пропорционально напряжению возбуждения и синусу, а напряжение с обмотки Р3Р4 – косинусу угла поворота ротора.

2.Линейные (ЛВТ), у которых выходное напряжениетехникапропорционально напряжению возбуждения и углу поворота ротора.

3.ВТ-построители.

4.Масштабные ВТ.ется пропорционально углу поворота или тригонометрической функции

Рис.2. СКВТ (а) векторная диаграмма магнитных потоков (б)

При нагрузке во вторичной цепи проходит ток I2. Созданный им поток Ф2 можно разложить на две составляющие:

•продольную Ф2d = Ф2 sin α ;

•поперечную Ф2q = Ф2 cos α .

5

Продольная составляющая Ф2d направлена по оси обмотки возбуждения С1С2 и компенсируется увеличением тока I1. Поперечная составляющая Ф2q наводит во вторичной обмотке э.д.с. самоиндукции:

Eq = Ф2q cos α = Ф2 cos2 α ,

которая вызывает искажение магнитного поля ВТ и нарушает синусоидальную зависимость напряжения U2 от угла α.

При первичном симметрировании (рис.2) компенсационнаятехника обмотка С3С4 замыкается накоротко или на резистор с сопротивлением равным внутреннему сопротивлению источника питания. Магнитный поток Ф2q, сцепляясь с компенсационной обмоткой, наводит в ней э.д.с., а т.к. обмотка замкнута накоротко, то в ней появляется ток Iк, который создает поток Фк. Поток Фк направлен против потока Ф2q в значительной степени ком-

Устранение искажающего действия э.д.с. самоиндукции, наводимой потоком Ф2q, осуществляется с помощью симметрирования ВТ. Симмет-

рирование может быть первичным и вторичным.

пенсирует поток Ф2q.

Следует отметить, что при первичном симметрировании величины

Условием вт ричного симметрирования (рис.3) является равенство

сопротивления наг узок обеих вторичных обмоток:

МетрологиРис.3. СКВТя с вторичным симметрированием

Zнs = Zнc = const .

Линейный ВТ получается с помощью специального включения об-

моток (рис.4 5).

Выходное напряжение ЛВТ определяется выражением:

где w1 и w2 – число витков первичной и вторичной обмоток;

6