Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Вращающиеся трансформаторы

Вращающиеся трансформаторы

вращающийся трансформатор

Вращающиеся (поворотные) трансформаторы   предназначены для получения переменного напряжения, значение которого зависит от угла поворота ротора. По назначению вращающиеся трансформаторы относятся к информационным электрическим машинам и применяются в системах автоматического регулирования в качестве элементов (датчиков угла) для измерения рассогласования между двумя вращающимися осями. Вращающийся трансформатор конструктивно представляет собой электрическую машину индукционного типа малой мощности. Наибольшее применение получили двухполюсные вращающиеся трансформаторы с двумя парами одинаковых взаимно перпендикулярных обмоток: обмотки и wK (CI—С2 и СЗ—С4) расположены на статоре; обмотки ги2и щ (Р1 — Р2 и РЗ — Р4) — на роторе (рис. 1).

Обмотка возбуждения (CI—С2) включается в сеть переменного тока, компенсационная обмотка СЗ —С4 замыкается накоротко или на резистор. Обмотки на роторе называют вторичными: синусная PI — Р2 и косинусная РЗ — 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.
схема вращающегося трансформатора
Рис. 1. Принципиальная схема вращающегося трансформатора

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.
В зависимости от графика функциональной зависимости ЭДС вторичной обмотки от угла поворота ротора вращающиеся трансформаторы разделяют на следующие типы:
синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) — напряжение U2 на выходе обмотки w2 находится в синусной зависимости от угла поворота ротора а, а напряжение U3 на выходе обмотки — в косинусной зависимости от угла поворота ротора а;
линейный вращающийся трансформатор (ЛBT) — выходное напряжение U2 находится в прямолинейной зависимости от угла а;
вращающийся трансформатор-построитель (ПВТ) предназначен для решения геометрических задач.
Кроме того, вращающиеся трансформаторы могут применяться в качестве масштабных трансформаторов (МВТ) для согласования напряжений отдельных каскадов автоматического устройства, фазовращателей, электрических машин синхронной связи в трансформаторных системах дистанционной передачи угла.
Схемы и диаграммы синусно-косинусного вращающегося трансформатора
Рис. 2. Схемы и диаграммы синусно-косинусного вращающегося трансформатора в синусном (о, б) и синусно-косинусном (в, г, д) режимах



Трансформаторная система дистанционной передачи угла на вращающихся трансформаторах
Рис. 3. Трансформаторная система дистанционной передачи угла на вращающихся трансформаторах
Линейные вращающиеся трансформаторы делятся на три класса точности и характеризуются допустимыми показателями, приведенными ниже.


Класс точности ЛBT

Ел, %

еосг, %

0,05

+0,05

0,025

0,1

±0,1

0,05

0,2

±0,2

0,1

Вращающиеся трансформаторы, аналогично сельсинам, можно использовать в трансформаторной системе дистанционной передачи угла. На рис. 3  показана принципиальная схема такой передачи. В качестве датчика Д и приемника Π применены вращающиеся трансформаторы СКВТ. При подаче напряжения £/, на обмотку возбуждения wia в ВТ-датчике возникает пульсирующий магнитный поток Ф,. Положение обмоток ротора ВТ- датчика зависит от угла ад — поворота ротора относительно оси обмотки w 1Д. Магнитный поток Фь сцепляясь с обмотками ротора w2 и ВТ-датчика, индуцирует в них ЭДС Е2 и Е}, под действием которых в цепи синхронизации системы возникают токи. Проходя по обмоткам ротора ιυ2 и ВТ- приемника, эти токи создают пульсирующий магнитный поток Фп. Пространственное положение вектора этого потока определяется углом поворота ротора ВТ-датчика, т.е. при повороте ротора ВТ датчика на угол ад вектор потока Фп поворачивается на такой же угол. Сцепляясь с обмоткой статора wK П, поток Фп индуцирует в ней ЭДС Евых, величина которой зависит от угла рассогласования системы θ = ад - ап. В остальном работа вращающихся трансформаторов в рассматриваемой системе аналогична работе 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.
Таблица 1. Технические данные вращающихся трансформаторов


Типоразмер

Напряжение возбуждения, В

Частота тока возбуждения, Гц

Коэффициент трансформации

Частота вращения, об/мин

4МВТ-1

30

400

0,6

5МВТ-2-10Э-01

30

400

1,0

60

10МВТ-2В-5П

28

400

0,56

60

10МВТ-2В-10П

28

400

1,0

60

5МВТ-2-5Э-0Д

30

400

0,56

60

ВТ-60

12

2000

0,16

5000

ВТМ-4А

60

400

1,0

2000

ВТМ-5А

5,4

400

1,0

3000

ВТМ-6М

60

2000

1,0

3000

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 2000 Гц.
Условия эксплуатации, температура окружающей среды от -60 до +100 °С; относительная влажность воздуха 98 % при 40 °С; вибрационные нагрузки с частотой 1000 Гц и ускорением 75 м/с2.
В табл. 1приведены технические данные вращающихся трансформаторов некоторых типоразмеров, а на рис. 4  показаны габаритные и установочно-присоединительные размеры вращающихся трансформаторов серии МВТ.
размеры вращающегося трансформатора серии МВТ
Рис. 4. Габаритные и установочно-присоединительные размеры вращающегося трансформатора серии МВТ

 
« ВПР асинхронные взрывобезопасные электродвигатели   Выбор аппаратуры, проводов и кабелей для асинхронных электродвигателей 4А »
электрические сети