Вращающиеся трансформаторы (поворотные)

Вращающиеся трансформаторы (поворотные) — устройства для плавного регулирования электрического напряжения, выполненное в виде однофазной или, чаще, трёхфазной заторможенной асинхронной машины, в которой изменение напряжения осуществляется поворотом ротора относительно статора.

Это электрические машины переменного тока, предназначенные для преобразования угла поворота q в напряжение, пропорциональное некоторым функциям угла поворота ротора sin(q) или cos(q), а также самому углу q. На статоре ее перпендикулярно размещены две обмотки: C1- C2 и С3- С4.

Их применяют в вычислительной технике для выполнения различных математических операций. С помощью вращающихся трансформаторов решают геометрические задачи, связанные с построением треугольников, преобразованием координат, разложением и построением векторов. В системах автоматического регулирования вращающиеся трансформаторы используют в качестве измерителей расстояния, фиксирующих отклонение системы от некоторого определенного положения.

Схемы включения вращающихся трансформаторов

схемы включения поворотных трансформаторов

Рис. 1

Первая получила название главной, а вторая — квадратурной. Обмотки статора выполняются одинаковыми, то есть с одинаковым числом витков. На роторе может быть одна обмотка, но чаще их бывает две. На рисунке приведены схемы включения синусного, косинусного и синусно-косинусного вращающихся трансформаторов соответственно.

Бесконтактный вращающийся трансформатор

Наибольшее распространение получили двухполюсные и многополюсные вращающиеся трансформаторы (ВТ) с двумя обмотками на статоре, смещенными на электрический угол π/2, и такими же обмотками на роторе. Вращающиеся трансформаторы этого типа имеют конструкцию, подобную асинхронному двигателю с двухфазными обмотками на роторе и статоре. Для подведения напряжения к обмоткам ротора используются щетки и контактные кольца, а при ограниченном угле поворота также гибкие проводники. В бесконтактных вращающихся трансформаторах обмотки ротора питаются с помощью двух промежуточных кольцевых трансформаторов (КТ).

Бесконтактный вращающийся трансформаторбесконтактный вращающийся трансформатор

Рис. 2: 1 — вращающийся магнитопровод КТ; 2 — вращающаяся обмотка КТ; 3 — неподвижная обмотка КТ; 4 — неподвижный магнитопровод КТ; 5 — обмотка статора ВТ; б — магнитопровод статора ВТ; 7 — магнитопровод ротора ВТ; 8 — обмотка ротора ВТ

Для уменьшения ЭДС, индуцированных высшими гармоническими поля, делают скос пазов ротора на одно зубцовое деление. Большое внимание обращают также на уменьшение погрешностей, связанных с неточностью изготовления: эксцентриситетом поверхностей статора и ротора, обращенных к зазору, асимметрией магнитопровода, неточностью скоса паза. Благодаря всем этим мерам максимальная погрешность воспроизведения функций sin(q) и cos(q) в вращающихся трансформаторах высокого класса точности не превышает 0,01—0,02%.

В многополюсных вращающихся трансформаторах период изменения выходного напряжения соответствует повороту ротора на угол 2к/р и на один оборот ротора приходится р периодов изменения напряжения. Поэтому погрешность воспроизведения выходного напряжения, отнесенная к геометрическому углу поворота ротора, уменьшается в р раз по сравнению с погрешностью, отнесенной к электрическому углу. В многополюсных вращающихся трансформаторах высокой точности число периодов р достигает 60. Обмотки в таких вращающихся трансформаторах выполняются сосредоточенными. Для повышения точности воспроизведения функций sin(q) и cos(q) а выбирается оптимальная ширина зубцов и применяется скос пазов на одно зубцовое деление.

Благотворительный интернет-фонд Помоги.Орг