Вт 5 вращающийся трансформатор схема подключения
Вт 5 вращающийся трансформатор схема подключения
Вращающимся, или как его еще называют, поворотным трансформатором (ВТ), называют электрические устройства индукционного типа, предназначенные для получения определенных значений переменного напряжения в зависимости от угла поворота ротора.
Конструктивные особенности
Конструкция поворотного трансформатора состоит из статора и ротора. Они выполнены из набранных и изолированных между собой пластин из электротехнической стали, в которых сделаны пазы для укладки обмоток: двух взаимно перпендикулярных на роторе, и двух взаимно перпендикулярных на статоре. Пространственный сдвиг обмоток ротора и статора составляет 90 угловых градусов, относительно друг друга. Концы обмоток статора закрепляются непосредственно на неподвижных клеммах, а концы обмоток ротора подсоединяются к клеммам через токосъемные щетки или контактные кольца. Если угол поворота ротора ограничен, то допускается соединение обмоток ротора с клеммником, посредством гибких проводников.
Типы вращающихся трансформаторов
В зависимости от способа включения обмоток ротора и статора, поворотный трансформатор может быть:
Синусно-косинусный, который позволяет получать переменные напряжения, пропорциональные sin a или cos a, в зависимости от использующейся обмотки ротора. Если используется обе обмотки, то получаем синусно-косинусный поворотный трансформатор.
Линейный. Этот тип трансформатора дает возможность получить переменное напряжение, которое находится в прямолинейной зависимости от угла а.
Построитель. Такие поворотные трансформаторы, применяются в автоматических устройствах, для решения геометрических или математических задач, в качестве преобразователя пространственных координат.
Масштабный. Вращающиеся трансформаторы этого типа могут использоваться в фазовращателях, для согласования напряжений в отдельных модулях некоторых автоматических устройств, или в качестве датчика или приемника, при синхронизации угла поворота ротора и т.д.
На сегодняшний день, наиболее востребованными вращающимися трансформаторами являются устройства, основанные на синусно-косинусном подключении обмоток ротора.
Принцип действия поворотного трансформатора
Если поворотный трансформатор применяется в режиме поворота ротора до определенного угла, то обмотками компенсации и возбуждения этого устройства будут являться обмотки статора. В случае применения ВТ в режиме непрерывного вращения, в качестве компенсационной и возбуждающей обмоток будут выступать обмотки ротора, а в качестве вторичных обмоток – статора. Если устройство применяется в качестве измерительного прибора, то ВТ применяется со специальным редукторным механизмом повышенной точности позиционирования ротора. Редуктор может иметь внешнее подключение к валу устройства, а может монтироваться непосредственно в корпус поворотного трансформатора.
При подаче переменного тока со стабилизированным напряжением определенного значения на обмотку возбуждения, вырабатывается пульсирующий магнитный поток, который индуцирует электродвижущую силу в обмотках ротора, значение которой прямо пропорционально углу поворота ротора. Этот угол отсчитывается от положения ротора, когда его обмотка находится перпендикулярно к оси обмотки возбуждения.
Магнитные потоки, создающие электродвижущую силу в обмотках ротора, можно разделить на две группы: продольные, совпадающие с осью обмотки возбуждения и поперечные, к оси обмотки возбуждения. Продольные потоки приводят в движение ротор вращающегося трансформатора, а поперечные магнитные потоки, индуцируемые в обмотках, приводят к появлению погрешностей.
Меры борьбы с погрешностями в работе поворотных трансформаторов
Для борьбы с поперечными магнитными потоками, в современном приборостроении применяют метод симметрирования, который может быть выполнен как на обмотках статора, так и ротора. Симметрирование на обмотках ротора заключается во взаимной компенсации поперечных магнитных потоков нагрузкой, в роли которой выступают два сопротивления одинаковых по значению. При симметрировании на обмотках статора происходит ослабление поперечных магнитных потоков, за счет эффекта размагничивания перпендикулярно расположенной к ней обмотки статора.
Пределы погрешностей наиболее распространенных двухполюсных синусно-косинусных поворотных трансформаторов, варьируются в пределах 0,005 — 0,2 %. Погрешность высокоточных ВТ не должна превышать значений 0,01 – 0,03 %. Погрешность поворотных трансформаторов выступающих в качестве синхронизирующих датчиков составляет 1-10 угловых минут. Прецизионные трансформаторы поворотного типа имеют погрешность не более 1 угловой минуты. Если требуется более высокая точность позиционирования, то в таком случае, чаще всего применяются многополюсные ВТ. Погрешность такого устройства не превышает 30 угловых секунд.
Принцип действия и область применения вращающегося трансформатора, достоинства и недостатки
Ключевое назначение вращающегося (также можно встретить термин «поворотный») трансформатора – достижение конкретных изменяющихся величин переменного тока при учете вращения роторного угла. В общем понимании – способствуют нахождению математических и геометрических решений. Это микромашина – электрическая, действующая по принципу индукции с малой мощностью.
СодержаниеКонструкция и принцип действия поворотного трансформатора
Работа ВТ возможна благодаря двум составным элементам:
- неподвижный – статор;
- вращающийся – ротор.
Каждая часть состоит из стальных обособленных друг от друга пластин с повышенными электромагнитными свойствами (электротехнические сплавы). В пазах устанавливаются катушки (так называемые обмотки) для создания магнитного поля. Пространственный сдвиг – 90 угловых градусов по отношению друг другу.
Крепление концов обмоток статора осуществляется непосредственно к неподвижным клеммам. В свою очередь концы, проходящие на роторе, прежде крепятся на токосъемные щетки и потом на сами клеммы. Альтернатива – кольцевые токосъемники. Допускается использование гибких проводников для соединения клемм и обмоток вращающейся части при ограниченном вращении угла.
Двухполюсные трансформаторы в настоящее время больше распространены, чем многополюсные. Вторую интерпретацию механизма можно встретить в устройствах синхронной связи систем точного счета или в схемах с малым углом поворота. В основном они имеют плоский внешний вид, большой диаметр – для увеличения количества полюсов.
Принцип работы основан на индукции двух элементов, которая напрямую зависит от угла поворота ротора. В зависимости от используемого режима поворота действие будет выглядеть следующим образом:
- вращение до некоторого угла – возбуждение магнитного потока и компенсации осуществляется на обмотках статора;
- непрерывное вращение – ротора.
Дополнительно потребуется использовать механизмы редукции, обладающие повышенной точностью определения местоположения ротора, для вычислений и измерений с помощью вращающегося трансформатора. Подключать редуктора можно как внешне к валу, так и в самом корпусе устройства.
Поэтапно происходит следующее действие. На возбуждающую обмотку подается переменный ток, напряжение которого стабилизировано, с некоторым значением. Вырабатывается магнитный поток. Во вторичных обмотках возникает индуцированная ЭДС.
Значение ЭДС и угла поворота прямо пропорциональны. Угол определяется положением вращающегося элемента, когда обмотка и ось обмотки возбуждения перпендикулярные.
Типология ВТ учитывает способ, с помощью которого включаются обмотки статора и ротора.
Синусно-косинусный
Использование данного типа устройств наиболее распространено на практике.
Линейный
Созданы на базе синусно-косинусных машин. Получаемое переменное напряжение в линейном устройстве пропорционально углу поворота ротора. С помощью специального включения обмоток имеет прямую линейную зависимость в определенном диапазоне.
Значительный недостаток – низкая точность вычислений. Необходимо обеспечить достаточные условия эксплуатации (стабильность частот, напряжения, температуры воздуха), чтобы вторичная электродвижущая сила не изменялась. Также при вращении угла ротора происходит сдвиг фазы между вторичной ЭДС и возбуждающим напряжением, в связи с переменой значения коэффициента взаимоиндукции последовательного соединения.
Построитель
Вращающимися трансформаторами-построителями находят длину гипотенуз по двум катетам, получение полярных значений из декартовых координат и решение иных геометрических и математических задач.
Выходное напряжение зависит от подавляемого: Uвыходное = C. Компенсационные и возбуждающие обмотки через потенциометры подключают к сети. От ротора – к измерительному прибору, она питает обмотку управления. Сеть к возбуждающей обмотке проводится через конденсатор.
Масштабный
Значение входного и выходного напряжения находятся в пропорциональной зависимости, коэффициент которой соразмерен углу поворота вращающейся части.
Применение такого трансформатора находит в устройствах изменения фазы электрического сигнала в качестве приемника. С помощью масштабных ВТ достигается согласование напряжений Uвых и Uвх модулей, синхронизация угла поворота и прочее.
Область применения
Применение поворотным трансформаторам нашли в таких устройствах, как:
- в вычислительных машинах электромеханического устройства (нахождение ответа тригонометрических уравнений, преобразование координат – от декартовых к полярным);
- в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) «угол – амплитуда – код» систем слежения и управления промышленных работ и автоматики как датчика обратной связи;
- в системах дистанционной передачи показателя угла с повышенной точностью;
Меры борьбы с погрешностями
Вращающиеся трансформаторы – отличное решение при необходимости высокоточных измерений. Но им также свойственны определенные погрешности. Их возникновение может быть связано:
- с принципом действия;
- с конструкцией;
- с неточностью изготовления прибора (технологические);
- с особенностями эксплуатации.
Пределы допустимой погрешности зависят от области их применения. Среднее значение пределов для синусно-косинусных машин варьируется в пределах 0,2%. В качестве измерителя высокой точности не должно превышаться 0,03%, синхронизирующих датчиков – не более 10 угл. минут. Вращающиеся прецизионные трансформаторы могут отклоняться до 1 минуты дуги, многополюсные – до 30 угл. секунд.
Чтобы преодолеть возможные погрешности, используют метод симметрирования на обмотках ротора или статора. Сущность его заключается в использовании дополнительной нагрузки (два равнозначных сопротивления) для двусторонней компенсации потоков магнитной индукции. Таково действие для роторных обмоток. На статоре достигается за счет размагничивания обмотки неподвижной части машины, расположенной перпендикулярно.
В результате – обмотки возбуждения ослабляются.
Преимущества и недостатки использования
Основное преимущество вращающегося трансформатора – универсальность. Могут применяться как в качестве точных измерительных приборов, так и в роли датчика. Выделяют также простоту и дешевизну конструкции. При эксплуатации не требует невыполнимых условий, достаточно неприхотлива. Среди плюсов также – отсутствие трения и, соответственно, лишнего шума.
В дополнении с высоким коэффициентом мощности обеспечивается высокая эффективность трансформатора.
К недостаткам относят: необходимость создания минимального зазора для большей отдачи. Потеря мощности при контроле скорости. Пусковой момент относительно небольшой. При увеличении нагрузки, дополнительно сокращается.
Особенности эксплуатации
Чтобы избежать погрешности от окружающих условий, стоит обеспечить эксплуатацию вращающегося трансформатора:
- при средней температуре воздуха не менее 60 градусов ниже нуля и не более 100 градусов выше нуля;
- при 40 °С уровень влажности воздуха должен быть приближен к 98%;
- при вибрационной нагрузке до 1 кГц;
- при ускорении не более 75м/с2.
Схема включения обмоток линейного вращающегося трансформатора
На схеме можно ознакомиться с последовательностью подключения в микромашинах типа ЛВТ. Обмотка S подключена к сети переменного тока. Косинусная роторная обмотка 1P последовательно соединяется со статорной K. Компенсационная обмотка замыкается так, что сопротивление равно нулю. С синусной обводки, которая включена на сопротивление нагрузки, снимается выходное напряжение.
Значение напряжения нагрузки Zнг в диапазоне угла a меняется практически пропорционально ему. Обмотка, обозначенная на схеме 2P, замыкается с сопротивлением Zкр для снижения погрешностей расчетов с помощью симметрирования. Нагрузка устанавливается таким образом, чтобы поперечные потоки 1Р и 2Р обмоток компенсировали друг друга, и сопротивление сводилось к нулю.
Схематическое решение с использованием вращающегося трансформатора
Ранее отмечалось, что применение вращающимся трансформаторам можно найти в устройствах дистанционной передачи угловых перемещений. На возбуждающую обмотку подается напряжение. Возникают пульсирующие электрическое напряжение при соединении с обмотками датчика, вращающегося трансформатор и ротора. Они индуцируют электродвижущую силу. В цепи синхронизации системы возникают токи, которые создают магнитные потоки при переходе от обмоток ротора к приемнику-вт.
Вектор движения потока зависит от угла поворота ротора. При его перемещении вектор Ф1 перемещается по такому же углу. При сцеплении с обмоткой статора (w к.п.) индуцируется выходная электродвижущая сила под действием магнитных потоков. Величина ЭДС обусловлена углом отклонения системы.
Точность работы напрямую зависит от возможных погрешностей ВТ. Ключевой показатель – разность между углами положения системы. Чем меньше значение погрешности следования, тем выше точность – может варьироваться в пределах 30 угловых минут.
Особенности и принцип работы вольтодобавочных трансформаторов
Вольтодобавочный электрический трансформатор в настоящее время применяется, но термин сохранился только за серией специальных тс для регулировки напряжения. По своей сути это электрический трансформатор с переменным коэффициентом трансформации. Он включается вторичной обмоткой последовательно в цепь вторички другого обнародования и выступает согласующим звеном. Основное предназначение — стабилизация напряжения на нагрузке или регуляция показателя.
СодержаниеОсобенности и конструкция
Вольтодобавочные трансформаторы предназначаются для обеспечения качества электроэнергии в соответствии с принятыми требованиями для определенной установки. Основное назначение — стабилизация и уравновешивание уровня напряжения. Также модели могут выступить в роли компенсатора асимметричной нагрузки.
Оборудование монтируется на разрыв линии, относится к установкам наружного типа. В зависимости от вида тс различаются по климатическим условиям. Но большая часть вольтодобавочных моделей предназначена для установки не больше тысячи метров над уровнем моря, вне среды, которая проводит токопроводящую пыль и потенциально взрывоопасная. При эксплуатации любого тс такого типа следует избегать тряски и вибрации, не допускать ударов и получения сколов. Температура работы не должна превышать 40 градусов и отпускаться ниже -45 градусов.
Основные технические характеристики и другие особенности указываются к конкретной модели трансформатора в техническом паспорте устройства. Также содержится информация об установочных и габаритных размерах оборудования.
Простейший вольтодобавочный трансформатор состоит из активной и конструктивной части. Последняя включает в себя бак с крышкой, отсек электронного блока управления. Бак обычно изготовляется прямоугольной формы, но могут быть исключения. Его собираются из гофрированного стального листа с высокими показателями жесткости и коррозийной устойчивости. В баке дополнительно установлены клеммы заземления, покрывает его крышка, выполненная в виде ящика и служащая одновременно и отсеком для блока управления.
Через крышки передаются вводы первичной и вторичной обмотки. Рама прикрепляется к крышке трансформатора. В большинстве случаев выводы и вводы съемные, поэтому их легко заменять в случае естественного износа или поломки. Конструктивная часть вольтодобавочного оборудования выполняется из металла с антикоррозийным покрытием, чтоб не допустить появления ответных реакций. Если речь идет о масляном тс, то емкость наполняться маслом с определенным пробивным показателем.
Принцип работы
Алгоритм работы вольтодобавочного трансформатора основывается на изменении мощности. Установки на частоту 50 Герц делают под напряжением от 127 до 660 Вольт. Они подсоединяются к источнику сети, без дополнительных элементов. Если мощностный коэффициент не достигает 0,8, то компенсируют реактивную мощности при помощи конденсаторов. При этом изменение режима можно включать в сети использование различных регуляторов и смену числа витков индуктора. Если напряжение последнего меньше определенного установленного, то применяются тс понижающего типа.
Если в сети наблюдаются колебания напряжения, то необходима корректировка режима и стабилизация показателей. Обязательно действие ведется не на цепи возбуждения, а на силовые. Вольтодобавка при падении напряжения позволяет не переключаться в режим холостого хода.
Вольтодобавочный тс подключается вторичной обмоткой к вторичной цепи. Тип подключения — последовательный. В основном он призван повышать показатели напряжения по отношению в тем, которые получаются благодаря работе другого источника питания трансформатора.
Оборудование оснащено возможностью регулирования показателей. Полезные модели — небольшой мощности, которые могут регулировать напряжение медленно и без скачков. Достигается это за счет получения магнитной коммутации. Работают с вольтодобавочными приборами при помощи контроллеров напряжения, контактов и других приспособлений.
Применение
Вольтодобавочное оборудование относится к классу электрического тс с переменными показателями трансформации. Он подключается своей вторичной обмоткой в цепь вторичной основного прибора, который служит источником подачи электроэнергии потребителям. Обязательно подключение ведется последовательным образом.
Основное предназначение устройства — это регулировка напряжений, если речь идет об одной конкретной линии или о целых группах линий. В тоже время нужно понимать, что рационально и пользование приборов только в сетях, в которых используется главный трансформатор без возможности регулировки под нагрузкой.
По сути, применение трансформатора такого типа выравнивает напряжение в сети за счет своего действия — это основной положительный момент. Дополнительно при помощи прибора можно устранить некоторую асимметричность, которая возникает на участке цепи, или же уменьшить действие от обгорания нулевого проводника и некоторые другие аспекты. Особенности применения различаются, если речь идет о распределительных сетях или компенсирующих устройствах.
В распределительных сетях
Логично решить данную проблему путем постройки разветвления сети с минимальными длинами фидеров. Но реконструкция невозможна в виду дорогой стоимости работ специалистов и используемых ресурсов. В результате отсутствия плановых ремонтных работы возникают значительные потери мощностных характеристик, падение напряжения и другие неурядицы. Разрешить проблему помогает установка в конце линии электропередачи вольтодобавочного трансформатора с требуемыми показателями.
Применение оборудование в дополнении к стандартному трансформатору на линии позволит улучшить качество обслуживания потребителей. Особенно если речь идет о некрупных населенных пунктах, где ЛЭП располагаются в отдаленных районах. Эксплуатация оправдана ввиду таких признаков:
- невозможность реконструкции линии электропередач из-за нестандартного рельефа, нагрузки сезонного типа, невозможности по другим причинам существенной модернизации сооружения;
- необходимость увеличения напряжения при низком порогом значении, если ЛЭП протяженностью свыше одного километра.
Преимущества
Использование вольтодобавочного трансформатора в распределительных сетях дает массу преимуществ. В том числе и:
- минимальные денежные затраты на ввод в эксплуатацию дополнительного оборудования;
- наличие приборов регуляции в том числе и восстановительных вариантов при компенсации ликвидации или включение аварийного режима;
- включение режима аварийной работы.
Магнитный принцип, по которому работает вольтодобавочное оборудование, дает возможность устранить полупроводники силового типа и сменить движущиеся части техники на монолитные. Тем самым надежность прибора повышается и наблюдается значительно меньшее число поломок.
Но, как утверждают электрики, это только малый список продуктивности вольтодобавочного тс. Есть и другие не очевидные преимущества, которыми оснащен прибор:
- минимизация негативных последствий при смене контакта или обрывания сигнала нулевого проводника;
- снижение серьезности проблем, которые могут возникнуть при скачках напряжения в сети и работе пусковых механизмов;
- увеличение защиты длинных линий электропередач за счет смены показателей мощности однофазных кз;
- устранение скачков напряжения и асимметричности показателей в результате плохого и нерегулярного распределения фазовой нагрузки.
Не очевидным плюсом использования данной категории оборудования является то, что его можно использовать не один раз. Владельцы организации могут использовать прибор в случае необходимости и при проведении и модернизации ЛЭП снимать его и использовать на другой. План реконструкции соблюдается, при этом стоит отметить, что монтаж трансформатора такого типа осуществляется за несколько часов (до 4-5).
Компенсирующие устройства
Применение данного вида трансформаторов в качестве компенсирующих устройств экономически оправдано. Дело в том, что устройства позволяют получить непрерывную и устойчивую характеристику, не допуская при этом большого расхода энергии.
Вольтодобавочное оборудование, если компенсация продольного вида, позволяет сменить напряжение. Не обязательно речь идет об увеличении показателя. Фаза напряжение меняет характеристики, если у трансформатора установлена поперечная компенсация.
Эта особенность позволяет использовать приборы не только для распределительных сетей, хотя нужно признать, что эта область наиболее востребована. Их применяют в системах в замкнутыми контурами, благодаря чему происходит перераспределение реактивной энергии и активной между системными элементами.
Общие технические требования
Выбор технических характеристик связан с некоторым трудностями и необходимостью сложных расчетов. Потребуется вычислять затраты с эффектом энергетических потерь в сетевом кабеле с учетом минимизации проводимых затрат.
Напряжение 6-35 кВ
Категория размещения — 1,2, 3 и 4. Климатические исполнение У, УХЛ и ХЛ. Основные технические требования:
- максимальные и минимальные температурные показатели — от плюс 40 до минус 60 при УХЛ и ХЛ1, при УХЛ4 -1;
- высота над уровнем моря — 1000 метров;
- сейсмостойкость — до 6 баллов;
- класс напряжения — 6, 10, 15, 20 и 35 кВ;
- номинальное напряжение — 6,6; 11; 17,5; 22 и 38,5 кВ;
- наибольшее рабочее напряжение — 7,2; 12; 17,5; 24 и 40,5 кВ;
- номинальная проходная мощность — 10000, 16000, 25000, 40000, 63000 кВ;
- максимальный нагрев обмоток — до 65 градусов;
- нагрузки и перегрузки — по ГОСТу 14209;
- давление бака — 50 кПа.
Обеспечивается конструкция вводом с демонтажем и плановым ремонтом, есть встроенный трансформатор тока, М система охлаждения, система защита масла от соприкосновения с окружающим воздухом, устройства регуляции напряжения, устройство контроля масляного положения и защиты от примесей, перекачки и подъема.
6-20 кВ
Категория размещения — 1,2, 3 и 4. Климатические исполнения У, УХЛ и ХЛ. Основные технические требования:
- максимальные и минимальные температурные показатели — от плюс 40 до минус 60 при УХЛ и ХЛ1, при УХЛ4 -1;
- высота над уровнем моря — 1000 метров;
- сейсмостойкость — до 6 баллов;
- класс напряжения — 6, 10, 15, 20 кВ;
- номинальное напряжение — 6; 10; 15 и 20 кВ;
- наибольшее рабочее напряжение — 7,2; 12; 17,5; 24 кВ;
- номинальная проходная мощность — требования;
- максимальный нагрев обмоток — до 65 градусов;
- ток — 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600.
Устанавливаются требования к отдельным составным частям механизма. Установка блока управления индивидуальна.
0,4 кВ
Категория размещения — 1,2, 3 и 4, климатическое исполнение стандартное.
- класс напряжения — 6, 10, 15 кВ;
- наибольшее рабочее напряжение — 6, 10, 15 кВ;
- нагрузки и перегрузки — по ГОСТу 14209;
- давление бака — 50 кПа;
- заземление М12.
Снабжается встроенными тс тока, все ответвления вводятся в коробку. Устанавливается система защиты масла от соприкосновения с воздухом.
Проект установки
Имеется типовой проект установки, позволяющий размещать тс оптимально. Учитывают класс природной опасности, высоту над уровнем моря.
Обязательно в проект вписываются данные о климатических условиях. Может потребоваться оснащение в специальном кожухе.
Патент
Установка трансформатора требует согласования с государственными органами. Продают устройства отечественные и зарубежные фирмы. Первые, как правило, более заточены под климатические особенности российской местности.
Вращающиеся трансформаторы
В системах, где нужно точное измерение угловой координаты вместо сельсинов используют вращающие трансформаторы.
Вращающийся трансформатор (резольвер) – электрическая микромашина переменного тока, предназначенная для преобразования угла поворота в электрическое напряжение, амплитуда которого пропорциональна или является функцией (чаще всего, синус или косинус) угла или самому углу.
В зависимости от схемы включения вращающиеся трансформаторы могут использоваться в качестве:
- датчиков углового положения, реализующих синусную и/или косинусную зависимость от угла поворота ротора, а также, в ограниченных пределах, линейную зависимость;
- устройств масштабирования (согласования) напряжений;
- системах передачи угла высокой точности;
- фазовращателей;
- построителей, позволяющих производить преобразования систем координат (вращение и преобразование декартовой системы в полярную);
- аналого-цифровых преобразователях;
- датчиков обратной связи в следящих системах.
Вращающиеся трансформаторы являются двухполюсными (в основном) или многополюсными электрическими машинами. По конструкции аналогичны асинхронным электродвигателям с фазным ротором. Статор и ротор набираются из листов электротехнической стали. В пазы статора и ротора укладываются по две взаимно перпендикулярные обмотки.
Наибольшее применение получили двухполюсные вращающиеся трансформаторы с двумя парами одинаковых взаимно перпендикулярных обмоток: обмотки w1 и wK (C1–С2 и СЗ–С4) расположены на статоре; обмотки w2 и w3 (Р1 – Р2 и РЗ – Р4) – на роторе (рисунок 2.29).
Обмотка возбуждения (C1-С2) включается в сеть переменного тока, компенсационная обмотка С3-С4 замыкается накоротко или на резистор. Обмотки на роторе называют вторичными: синусная P1 - Р2 и косинусная Р3 - Р4. Электрический контакт с обмотками ротора осуществляется либо с помощью контактных колец и щеток (аналогично контактным сельсинам), либо посредством спиральных пружин. В последнем случае угол поворота ротора вращающегося трансформатора ограничивается максимальным углом закручивания спиральных пружин.
Принцип работы вращающихся трансформаторов основан на взаимной индуктивности между обмотками статора и ротора, которая изменяется в определенной функциональной зависимости от угла поворота ротора.
Если вращающийся трансформатор используется в качестве измерительного элемента, то поворот ротора осуществляется посредством редукторного механизма высокой точности, который либо встраивается в корпус вращающегося трансформатора, либо монтируется отдельно от вращающегося трансформатора и механически соединяется с его валом. Если вращающийся трансформатор предназначен для работы в режиме поворота ротора в пределах определенного угла, то в качестве обмоток возбуждения и компенсационной используются обмотки статора, а в качестве вторичных – обмотки ротора.
Если вращающийся трансформатор работает в режиме непрерывного вращения ротора, то обычно применяют «обратное» использование обмоток: обмотки ротора используют в качестве обмоток возбуждения и компенсационной, а обмотки статора – в качестве вторичных. Если компенсационная обмотка замыкается накоротко, то при «обратном» использовании обмоток на роторе применяют лишь два контактных кольца, что упрощает конструкцию, повышает надежность и точность вращающегося трансформатора.
Вращающиеся трансформаторы подразделяются на контактные и бесконтактные, с ограниченным и неограниченным углом поворота ротора.
В зависимости от схемы включения обмоток возможны следующие режимы работы:
- синус-косинусные (выходное напряжение одной из обмоток трансформатора пропорционально синусу угла поворота ротора, а другой – косинусу);
- линейные (выходное напряжение пропорционально углу поворота);
- масштабные (выходное напряжение пропорционально входному с коэффициентом пропорциональности (масштабом), определяемым углом поворота ротора);
- построитель (такие поворотные трансформаторы применяются в автоматических устройствах для решения геометрических или математических задач, в качестве преобразователя пространственных координат);
- датчики и приёмники систем передачи угла (выполняют функции, аналогичные трансформаторным сельсинам);
- первичные преобразователи для индукционных фазовращателей.
Работа вращающихся трансформаторов в системах синхронной связи аналогична работе сельсинов. Вращающиеся трансформаторы обеспечивают более высокую точность, но для их работы необходимы дополнительные усилительные устройства с большим коэффициентом усиления, так как их выходная мощность меньше, чем у сельсинов.
Важнейший показатель работы системы дистанционной передачи угла – точность отработки угла, заданного на датчике. Точность системы будет тем выше, чем меньше погрешность примененных в ней вращающихся трансформаторов. Показателем точности системы дистанционной передачи угла является погрешность следования, представляющая собой разность угловых положений системы. В зависимости от погрешности следования трансформаторные системы с вращающимися трансформаторами делят на 11 классов точности в диапазоне от +0,1 до +30 мин.
В отличие от трансформаторной системы на сельсинах система на вращающемся трансформаторе обеспечивает более высокую точность, что объясняется большей точностью вращающихся трансформаторов по сравнению с сельсинами. Однако мощность на выходе ВТ-приемника меньше мощности на выходе сельсина-приемника, поэтому для трансформаторных систем на вращающемся трансформаторе требуются усилители мощности с более высоким коэффициентом усиления.
Промышленность изготовляет вращающиеся трансформаторы, предназначенные для включения в сеть переменного тока обычно частотой 400 и 2 тыс. Гц.
Синус–косинусные вращающиеся трансформаторы в синусном режиме
В этом режиме синус-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) используется лишь одна (синусная) обмотка ротора w2 (рисунок 2.30 а). При включении в сеть обмотки возбуждения w1 в ней появляется ток I1, который наводит магнитный поток Ф1.
Сцепляясь с вторичной обмоткой, этот поток индуктирует в ней ЭДС E2, величина которой зависит от положения вторичной обмотки относительно обмотки возбуждения, т. е. от угла поворота ротора a. При холостом ходе на выходе ВТ появляется напряжение
где U2M – наибольшее значение напряжения, соответствующее a=90°.
При подключении нагрузки ZH к зажимам вторичной обмотки P1 – Р2 в ее цепи появляется ток I2. Созданный этим током магнитный поток Ф2 можно разложить на две составляющие: составляющую Ф2d=Ф2sina, направленную по продольной оси ВТ встречно магнитному потоку возбуждения, и составляющую Ф2q=Ф2sina, направленную по поперечной оси ВТ, т. е. перпендикулярно обмотке возбуждения, и вызывающую искажение магнитного поля ВТ (рисунок 2.30 б).
Размагничивающее влияние составляющей Ф2d уравновешивается увеличением тока в обмотке возбуждения.
ЭДС самоиндукции, наводимая составляющей Ф2q в обмотке w2, нарушает синусоидальную зависимость напряжения U2 от угла a и вызывает значительную погрешность вращающегося трансформатора, которая возрастает с увеличением нагрузки (тока I2).
В синусном режиме СКВТ, когда включена только одна вторичная обмотка, применяется первичное симметрирование , основанное на использовании компенсационной обмотки wк. Если внутреннее сопротивление источника Zi, и соединительных проводов Zл мало (Zi+Zл?0), то обмотка wк замыкается накоротко. Если же Zi достаточно велико, что имеет место при питании ВТ от источника небольшой мощности, то обмотка wк замыкается на резистор сопротивлением ZК.Н.=Zi+Zл.
Магнитный поток Ф2q, сцепляясь с компенсационной обмоткой, наводит в ней ЭДС EK. Так как обмотка замкнута накоротко, то в ней появляется ток IK, который создает в магнитной цепи машины магнитный поток компенсационной обмотки ФK. Этот поток в соответствии с правилом Ленца, направлен против потока Ф2q (поток Ф2q является причиной возникновения EK и потока ФK). В результате поток Ф2q окажется в значительной степени скомпенсированным потоком ФK, и погрешность ВТ, вызванная нагрузкой, значительно уменьшится.
Синус-косинусные вращающиеся трансформаторы в синусно-косинусном режиме
В этом режиме в схему СКВТ включают обе обмотки ротора – w2 и w3, смещенные в пространстве относительно друг друга на 90° (рисунок 2.31 а). Зависимость напряжения обмотки w2 от угла поворота ротора a определяется выражением:
а напряжение на выходе обмотки w3.
Из выражения видно, что напряжение U3 при повороте ротора на угол a изменяется пропорционально косинусу этого угла.
Таким образом, на выходе СКВТ получается два напряжения – U2 и U3: первое изменяется пропорционально sina , а второе – пропорционально cosa (рисунок 2.31 б).
Обмотки w2 и w3 обычно имеют одинаковые параметры, а поэтому наибольшие значения напряжений U2m и U3m также одинаковы:
где U1– напряжение на входе ВТ, т. е. на зажимах обмотки возбуждения w2.
Таким образом, выражения напряжений на выходе СКВТ могут быть записаны иначе:
Полная взаимная компенсация поперечных составляющих потоков обмоток ротора происходит при равенстве нагрузочных сопротивлений в синусной и косинусной цепях вращающегося трансформатора.
Если же нагрузочные сопротивления Z?H и Z??H не равны, то вторичное симметрирование получается неполным, так как поперечные составляющие и Ф3q взаимно компенсируются лишь частично, и в магнитной цепи ВТ появляется магнитный поток, направленный по поперечной оси:
Этот поток наводит в роторных обмотках ЭДС самоиндукции, что ведет к искажению заданных функциональных зависимостей выходных напряжений. Магнитный поток Фq при Z?H=Z??H может быть скомпенсирован за счет первичного симметрирования, т. е. за счет потока ФК, создаваемого током IК короткозамкнутой компенсационной обмотки.
Линейные вращающиеся трансформаторы
При определённой схеме соединения обмоток и коэффициенте трансформации на выходе вращающегося трансформатора можно получить линейную зависимость амплитуды напряжения от угла поворота ротора.
Принцип работы вращающегося трансформатора в линейном режиме основан на том, что на его выходе можно получить функцию:
Данная функция при k = 0,54 даёт наилучшее приближение к линейной зависимости в пределах a от –60° до +60° (рисунок 32 в). Для получения зависимости выходного напряжения от угла поворота можно использовать две схемы включения вращающегося трансформатора (рисунок 32 а и б ). Рассмотрим кратко первую схему. В ней обмотка возбуждения и косинусная обмотка соединены последовательно и подключены к источнику питания, а к синусной обмотке подключена нагрузка Zн. Поперечный поток компенсируется путём первичного симметрирования и при анализе может не учитываться.
Это выражение не учитывает собственных сопротивлений обмоток, поэтому в реальных машинах коэффициент трансформации находится в пределах 0,56…0,58.
В схеме с вторичным симметрированием (рисунок 2.32 б) источник питания подключён к обмотке возбуждения, а к соединенным последовательно квадратурной и синусной обмоткам подключена нагрузка. Симметрирование выполнено путём замыкания косинусной обмотки на сопротивление Zb.
Выходное сопротивление линейного вращающегося трансформатора в схеме с вторичным симметрированием зависит от угла поворота ротора, что значительно ограничивает возможность её применения. Поэтому на практике главным образом используют схему включения с первичным симметрированием.
При полном вторичном симметрировании ВТ входное сопротивление ZВх не зависит от положения ротора (угла a ). Поэтому ток и мощность, потребляемые ВТ, также не зависят от угла a . На этом основан метод подбора нагрузочных сопротивлений синусной Z?H и косинусной Z??H обмоток для осуществления полного вторичного симметрирования, называемый методом амперметра (рисунок 2.33). Сущность метода состоит в том, что подбираются такие значения Z?H и Z??H, при которых поворот ротора не вызывает изменения показаний амперметра А, включенного в цепь обмотки возбуждения.
Более точным методом вторичного симметрирования является метод вольтметра. Так как при полном вторичном симметрировании поперечные составляющие потоков синусной и косинусной обмоток взаимно уравновешиваются, то в компенсационной обмотке ЭДС не наводится. Следовательно, сопротивления Z?H и Z??H подбираются таким, чтобы показание вольтметра V , включенного в цепь компенсационной обмотки, было нулевым во всех положениях ротора.
Литература
Элементы и функциональные устройства судовой автоматики - Авдеев Б.А. [2018]
Использование Вращающегося Трансформатора
это вещи взаимно-перпендикулярные. Постоянный крутящий момент означает мягкую механическую характеристику. Скорость будет зависеть от нагрузки. Постоянная скорость подразумевает жесткую мех. характеристику, крутящий момент тут полностью зависит от мех. нагрузки. Так же как с законом Ома. Нет нагрузки - нет тока (момента). Есть генераторы напряжения, а есть генераторы тока. С моментом и скоростью - аналогично.
Схему генератора на ATtiny24A и файлы нужно кому-нибудь , может зря всё это выкладываю?
Ой, а зачем дырки-то в плате? Термалпада было бы достаточно)
(или по другому)(что крестьяне - то и обезьяны) А тут похоже да.
а почему такой выбор? что хотите передавать? и вообще что хоттите?
Не переживай совсем, от слова вообще! Это пусть тёмные бабки переживают, у них вечно всё и от всего болит,даже от не работающих антенн. В детстве жил рядом с авиационным локатором дальнего привода,там частоты порядка 24Ггц и в импульсе мощность мегаватты, ничего не болит и всё аллес гут! (к сведению, от вашего мобильника за 15 минут болтовни вы словите больше воздействий,чем от того постамата за 100 лет)
Вот и все нашлось, делайте нормальное металлическое шасси, ненужно никаких макетов на картонке-фанерке с кучей проводов!, Никаких печаток тоже не нужно!, все монтиуйте навесным монтажом, максимально короткими участками, от лепестков панельки к минусовой шине и т.д. твз от тс спрячье в подвал шасси, и.т.д. Вот образец многим знакомого унч- это как НЕ надо: Вот пример как лучше:
Вт 5 вращающийся трансформатор схема подключения
Временная регистрация
Адрес: Екатеринбург
Сказал спасибо: 10
Вращающийся трансформатор
Сегодня один знакомый передал мне в футляре с инструкцией-паспортом интересную вещь, похожую на небольшой моторчик. Оказывается, это вращающийся трансформатор ВТ-5. Впервые в своей жизни узнал о существовании такой штуки. В интернете есть схемы, описание, фото, характеристики. Вещь дорогая, в одном месте цена 5000р за штуку. Сам в тупике, что делать? Куда применить? Где использовать? Может кто что посоветует? Может кому нужно?
Читайте также: