14.1 Назначение и конструкция вращающихся трансформаторов
Вращающиеся (поворотные) трансформаторы (ВТ) предназначены для получения напряжения, находящегося в определенной функциональной зависимости от угла поворота ротора.
По конструкции ВТ схож с асинхронной машиной, выполненной с фазным ротором (рис. 14.1). Он состоит из корпуса 1, шихтованного сердечника статора 2 с обмотками 3, шихтованного сердечника ротора 4 с обмотками 5, контактных колец 6 и щеток 7.
Рис. 14.1. Устройство вращающегося трансформатора
На
статоре ВТ обычно располагают две
распределенные обмотки, сдвинутые в
пространстве относительно друг друга
на 90 эл. град. Обмотки статора могут быть
разделенными или соединенными по
мостиковой схеме (см. рис. 11.2). Одна из
обмоток с
татора
называется обмоткой
возбуждения
и подключается к сети переменного тока;
другая называется компенсационной
и ее схема включения зависит от назначения
ВТ.
В пазах ротора расположены также две взаимно перпендикулярные обмотки, называемые вторичными. Схема соединения их зависит от назначения ВТ.
Выводы обмоток, расположенных на статоре, обозначают CI, С2, СЗ и С4, в отличие от обмоток, расположенных на роторе, выводы которых обозначают Р1, Р2, РЗ и Р4.
Ротор ВТ может поворачиваться относительно статора на некоторый угол или вращаться. Электрический контакт с обмотками ротора осуществляется либо посредством контактных колец щеток (рис. 14.1), либо посредством спиральных пружин, если ВТ работает в режиме ограниченного поворота. В последнем случае угол поворота ротора ограничивается максимальным углом закручивания спиральных пружин.
Принцип работы ВТ основан на том, что при повороте его ротора взаимная индуктивность между обмотками статора и ротора изменяется в определенной функциональной зависимости от угла поворота. При этом ЭДС, наводимые в обмотках ротора пульсирующим магнитным потоком, строго следуют этой зависимости.
Поворот ротора ВТ осуществляется посредством редукторного механизма высокой точности, который либо встраивается в корпус, машины, либо изготавливается отдельно, а затем соединяется с валом ВТ.
Если ВТ предназначен для работы в режиме поворота ротора в пределах определенного угла, то обмотки возбуждения и компенсационную располагают на статоре, а вторичные — на роторе. В случае работы ВТ в режиме непрерывного вращения ротора обычно применяют «обратное» расположение обмоток: обмотки возбуждения и компенсационную располагают на роторе, а вторичные— на статоре. Если компенсационная обмотка замыкается накоротко, то при обратном расположении обмоток на роторе будет лишь два контактных кольца, что имеет больное значение при больших частотах вращения ротора.
В зависимости от характера изменения ЭДС Е2 выходной обмотки при повороте ротора ВТ разделяются на следующие типы:
синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), на выходе которого имеется два напряжения: U2— находящееся в синусной зависимости от угла поворота ротора α; U3 — находящееся в косинусной зависимости от угла α;
линейный вращающийся трансформатор (ЛВТ), у которого выходное напряжение U2 находится в линейной зависимости от угла α;
вращающийся трансформатор-построитель (ПВТ), предназначенный для решения геометрических задач.
Выпускаемые отечественной промышленностью ВТ предназначены для работы от сети с частотой 400 Гц.