15.1 Линейный вращающийся трансформатор

Для получения линейной зависимости выходного напряжения от угла поворота ротора α необходимо, чтобы это напряжение определялось уравнением:

(15.1)

где m — величина постоянная, определяемая магнитными и электрическими параметрами ЛВТ.

При m≈0,54 зависимость (15.1) получается линейной с точностью до 1% в пределах изменения угла поворота α от 0 до 60° (рис. 15.1).

Рис. 15.1. Зависимость ЛВТ U₂=f(a)

Для получения указанной зависимости U₂=f(α) применяют следующую схему включения обмоток ЛВТ: синусную обмотку соединяют последовательно с компенсационной обмоткой, а косинусную обмотку замыкают на некоторое неизменное сопротивление Z_c (рис. 15.2). При этом величина сопротивления Z_c выбирается такой, чтобы обеспечить полное вторичное симметрирование обмоток при заданной нагрузке Z_н.

Для определения требуемой величины Z_c можно воспользоваться уравнением

Z₃+Z_c≈2(Z₂+Z_k+Z_н) (15.2)

Рис.15.2 ЛВТ со вторичным симметрированием

Иными словами, для полного вторичного симметрирования обмоток необходимо, чтобы полное сопротивление цепи косинусной обмотки было равно удвоенному полному сопротивлению цепи синусной обмотки (включая сопротивления компенсационной обмотки Z_K и нагрузки Z_н).

Однако полное вторичное симметрирование обмоток возможно лишь при неизменной нагрузке ЛВТ (Z_H = const). В случае переменной нагрузки ЛВТ применяется схема первичного симметрирования обмоток (рис. 15.3), в которой обмотка возбуждения включается последовательно с косинусной обмоткой и сопротивлением Z_c, а компенсационная обмотка замыкается на некоторое сопротивление Z_H._K.

Рис. 15.3 Принципиальная схема ЛВТ с первичным симметрированием

Сопротивления Z_c и Z_H._K выбираются такими, чтобы магнитный поток компенсационной обмотки Ф_к и поперечный поток косинусной обмотки Ф_3q были взаимно скомпенсированы при любом значении угла α.

15.2 Вращающийся трансформатор-построитель (пвт)

Вращающиеся трансформаторы-построители применяются для решения геометрических задач. Так, с помощью ПВТ можно определить гипотенузу и угол прямоугольного треугольника по двум заданным катетам. На рис. 15.4, а представлена схема включения обмоток ПВТ.

Рис. 15.4 Вращающийся трансформатор-построитель

Обмотки возбуждения и компенсационную включают в сеть через потенциометры, позволяющие устанавливать на входе этих обмоток напряжения U₁ и U_K. Роторную обмотку w₂ включают на измерительный прибор ИП, отградуированный в линейных единицах; роторная обмотка w₃ питает обмотку управления ОУ исполнительного двигателя ИД. Обмотка возбуждения исполнительного двигателя включена в сеть через конденсатор С. Вал исполнительного двигателя механически соединен с валом ПВТ.

Допустим, что известны катеты а и b прямоугольного треугольника (рис. 15.4, б). В определенном масштабе величины этих катетов могут быть выражены напряжениями U₁ и U_K, которые подаются на вход обмоток w₁ и w_K посредством потенциометров. Токи в обмотках статора и создают в ненасыщенной магнитной системе ПВТ взаимно перпендикулярные магнитные потоки и , пропорциональные заданным напряжениям на входе обмоток. Вектор результирующего магнитного потока , равного геометрической сумме векторов и , расположится относительно векторов и ,под теми же углами, что и гипотенуза с относительно катетов а и b (рис. 15.4, в). Результирующий поток статора , сцепляясь с обмотками ротора, наводит в них ЭДС Е₂ и Е₃.

ЭДС Е₃ создает в цепи ОУ исполнительного двигателя ток . В результате ротор двигателя приходит во вращение, поворачивая ротор ПВТ. |

ЭДС Е₂, создавая напряжение на зажимах измерительного прибора, приводит его в действие. Исполнительный двигатель поворачивает ротор ПВТ до тех пор, пока обмотка w₃ не займет положение, перпендикулярное результирующему потоку Ф. В этом случае ЭДС Е₃ и ток в обмотке управления двигателя станут равными нулю, и двигатель остановится.

В указанном положении ротора ось обмотки w₂ ПВТ станет параллельной результирующему потоку Ф и ее ЭДС достигнет наибольшего значения, что фиксируется измерительным прибором ИП, шкала которого отградуирована в линейных единицах с учетом заданного масштаба. Как указывалось, магнитная система ПВТ ненасыщена, поэтому при U₁≡ b и U_K≡a; магнитный поток пропорционален гипотенузе с треугольника, угол поворота ротора построителя α равен углу ВАС, а показание ИП определяет модуль гипотенузы с.

В схемах автоматики наряду с рассмотренными выше двухполюсными ВТ применяются также м н о г о п о л ю с н ы е.

М ногополюсные вращающиеся трансформаторы используются в двухканальных схемах синхронной связи для систем точного отсчета, а также в схемах с малым углом поворота. Они, как правило, выполняются плоскими — имеют малую длину и большой диаметр (рис. 15.5),что позволяет увеличивать число полюсов.

Рис. 15.5. Статор и многополюсных ВТ

Обычно такие ВТ встраиваются непосредственно в прибор, поэтому не имеют подшипниковых щитов. Статор 1 и ротор 2 таких ВТ располагаются непосредственно на поворачивающихся друг относительно друга частях механизма.