Трансформаторна синхронна передача

На поворотних трансформаторах

Поворотні трансформатори дозволяють здійснювати точні одновідлікові синхронні передачі. Схема, відповідна такому режимові, наведена на рис.17.12.

Рис. 17.12. Синхронна передача на поворотних трансформаторах

Вторинні обмотки датчика та приймача створюють ланцюг синхронізації. Принцип роботи такої схеми аналогічний до того, який розглядався в трансформаторному режимі сельсинів (розділ 16).

Для вторинного ланцюга датчика можливо записати за формулами (17.91), (17.92):

; (17.107)

. (17.108)

Крім того,

; (17.109)

. (17.110)

Струми, які проходять через обмотки синхронізації датчика та приймача, дорівнюють:

; (17.111)

. (17.112)

Ці струми створюють у приймачі дві складові подовжньої МРС та :

. (17.113)

. (17.114)

МРС та створюють магнітні потоки:

; (17.115)

, (17.116)

де R_тП – магнітний опір поворотного трансформатора.

Сума цих потоків створює подовжній магнітний потік приймача:

, (17.117)

З виразу (17.117) з урахуванням (17.111)÷(17.116):

. (17.118)

Подовжній магнітний потік приймача наводить його вихідний обмотці ЕРС:

або

, (17.119)

де

. (17.120)

Для вихідної обмотки приймача можливо записати:

, (17.121)

. (17.122)

Тоді напруга на виході приймача

. (17.123)

В режимі холостого ходу z_н→∞ й залежність (17.123) перетворюється на (17.119).

Погоджене положення роторів датчика та приймача виникає при , тобто Е_к=0.

 

 

Погрішності поворотних трансформаторів

Та способи їх зменшення

 

В залежності від того, як часто у виготовлених поворотних трансформаторів виникають ті чи інші погрішності, останні поділяють на систематичні й випадкові. Систематичні обумовлені принципом дії, конструкцією і т. д. й притаманні для даного типу поворотного трансформатора. Випадкові погрішності залежать від розкиду властивостей застосовуваних матеріалів, стабільності технології і т. д.

Для визначення вимог до конструкції й технології виробництва особливе значення має аналіз фізичної природи погрішностей.

За своєю фізичною природою погрішності поворотного трансформатора поділяються на чотири основні групи:

а) які виникають з принципу дії;

б) від конструктивних обмежень;

в) технологічні;

г) залежні від умов експлуатації.

Погрішності залежні від принципу дії – це погрішності ідеалізованого поворотного трансформатора в якомусь режимі роботи. До них належать, наприклад, погрішності від не точності симетрування (синусно-косинусний, лінійний поворотний трансформатор, фазообертач), від принципової не лінійності залежності (17.46) для лінійного поворотного трансформатора і т. д.

Такі погрішності поділяються на амплітудні й фазові. Амплітудні погрішності визначаються відносним відхиленням залежності U_вих(α) від потрібного закону зміни:

, (17.124)

де

Е_вих(α)_р – реальна залежність ЕРС на виході;

Е_вих(α)_і – ідеальна ця ж сама залежність.

За величиною ε_% визначаються класи точності поворотних трансформаторів: 0.01; 0.02; 0.1; 0.2; 0.3.

Фазова погрішність виникне виникає у синусно-косинусного та лінійного поворотних трансформаторів. Вона визначається тим, що величини й у формулах (17.19) та (17.45) є комплексними. Тому виникає фазовий часовий зсув між вторинною ЕРС та прикладеною напругою.

Як амплітудна, так і фазова погрішності залежать від характеру навантаження.

Найменша фазова погрішність виникає при чисто реактивному навантаженні, а амплітудна – при чисто активному.

Погрішності від конструктивних обмежень залежать від несинусоїдного розподілу обмоток, зубчастої будови пакетів статора й ротора, нелінійності кривої намагнічування, гістерезису. Способи компенсації цих погрішностей розглянуті у §17.1.

Технологічні погрішності виникають внаслідок наявності ексцентриситету розточок статора й ротора, асиметрії магнітного ланцюга, неточності скосу пазів, неточностей в числах витків, наявності паразитних короткозамкнених контурів у обмотці або магнітному ланцюзі і т. д.

Внаслідок неточностей при виготовленні поворотного трансформатора виникають: асиметрія нульових точок, залишкова ЕРС в нульових точках Е_зл%, ЕРС у квадратурній обмотці первинного боку в результаті взаємоіндуктивного зв’язку з головною обмоткою.

Несиметрія нульових точок характеризує порушення квадратури обмоток статора й ротора. Для визначення асиметрії нульових точок поворотний трансформатор збуджується почергово з боку первинних обмоток, а потім визначаються такі кутові положення ротора, при яких ЕРС вторинних обмоток практично дорівнює нулеві. Відхилення цих кутових положень ротора від кутів, кратних , визначає асиметрію нульових точок.

ЕРС в нульових точках не дорівнює нулеві, а є певною залишковою ЕРС. Причиною її виникнення є електрична та магнітна асиметрія поворотного трансформатора.

Внаслідок цієї асиметрії, крім основного пульсуючого з мережевою частотою потоку (при однофазному живленні), виникає обертове еліптичне магнітне поле, яке індукує у вторинних обмотках ЕРС, яка зсунута за фазою на деякий кут відносно основної ЕРС, яка індукується . Ця додаткова ЕРС може бути розкладена за подовжньою та поперечною осями машини. Складова, яка співпадає з основною ЕРС, компенсується поворотом ротора. Це є причиною виникнення асиметрії нульових точок. Поперечна додаткова ЕРС не може бути зкомпенсована і є залишковою ЕРС Е_зл, яка в загальному випадку складається з низки гармонічної складових, вищі з яких обумовлені нелінійністю кривої намагнічування.

Осі компенсаційної та головної обмоток повинні бути спрямовані взаємно перпендикулярно. Тому взаємоіндуктивний зв'язок між ними повинен бути відсутнім. В реальному випадку внаслідок різних технологічних неточностей виникає ЕРС в одній з обмоток при вмиканні в мережу іншої з розімкненим вторинним боком. Цю ЕРС називають ЕРС квадратурної обмотки. Вона складається з основної (мережевої) та вищих гармонік ЕРС квадратурної обмотки, залежить від квадратурного положення ротора; складається з постійної складової, яка не залежить від кутового положення ротора, та змінної складової, яка змінюється з подвоєною періодичністю при обертанні ротора; зубцевих гармонік.

До погрішностей, які визначаються умовами роботи, належать похибки, які викликаються зміною роду навантаження, температури оточуючого середовища, напруги й частоти мережі.

Ці похибки називають додатковими й характеризують відносними змінами передаточної функції:

; ; ,

де

.

Для компенсації цих погрішностей застосовують стабілізацію напруги й частоти, термостатування, термокомпенсацію.

 

Контрольні запитання

1. Що таке поворотний трансформатор? Які режими його роботи? Області застосування? Яка конструкція поворотного трансформатора?
2. Пояснити принцип дії поворотного трансформатора.
3. Як впливає поперечна складова магнітного потоку на точність роботи поворотного трансформатора? Якими величинами характеризують поворотний трансформатор як елемент рахунково-вирішуючого пристрою?
4. Первинне та вторинне симетрування синусно-косинусного поворотного трансформатора.
5. Лінійний поворотний трансформатор: варіанти використання в залежності від діапазону зміни кута повороту.
6. За допомогою відповідних схем та графіків пояснити дію поворотного трансформатора для вирішення прямокутних трикутників.
7. За допомогою відповідних схем та графіків пояснити дію поворотного трансформатора – перетворювача системи координат.
8. Пояснити принцип дії масштабного поворотного трансформатора.
9. Навести схему та пояснити принцип дії синхронної передачі на поворотних трансформаторах.
10. Систематичні та випадкові погрішності поворотних трансформаторів. Чим вони обумовлені? Як класифікуються погрішності за своєю фізичною природою? Пояснити сутність та причини цих погрішностей.

 

Висновки до частини другої

В частині другій розглянуті основні електричні машини, які застосовуються для спеціального призначення: в автоматичних системах керування, автоматичних пристроях, побутовій техніці та різних галузях промисловості й транспорту.

Слід зазначити, що в машинах малої потужності є великі можливості для впровадження, розробки конструкцій та технології виготовлення електричних машин лінійних, хвильових, уніполярних та інших для їх застосування в різних галузях народного господарства й на транспорті.

 

Література до частини 2

28. Адаменко А. И. Однофазные конденсаторные двигатели. – Киев. – 1960. – 160 с.

29. Адаменко А. И. Несимметричные асинхронные машины.. – Киев. – 1962. – 186 с.

30. Адаменко А. И. Двигатели для однофазных трёхпроводных сетей. – Киев. – 1963. – 128 с.

31. Адаменко А. И. Методы исследования несимметричных асинхронных машин. – Киев. – 1969. – 356 с.

32. Бертинов А. И. Электрические машины авиационной автоматики. – М.: Оборонгиз, ГОНТИ. – 1961. – 429 с.

33. Верхопятницкий П. Б. Электрические элементы автоматики. – Л.: Судпромгиз. – 1963. – 535 с.

34. Астахов Н. В., Крайз Б. Л., Лопухина Е. М. и др. Испытания электрических микромашин. – М.: Высшая школа. – 1973. – 220 с.

35. Третьяков М. Н. Испытания электродвигателей малой мощности. – М. – Л.: Энергия. – 1966. – 180 с.

36. Келим Ю. М., Копылов И. П., Свечарник Д. В., Шидлович Л. Х. Совмещённые электрические машины для автоматики //Под ред. проф. Д. В. Свечарника. – М.: Энергия. – 1969. – 200 с.

37. Электродвигатели малой мощности. Сб. АНСССР /Под ред. к. т. н. В. А. Прозорова. – Л.: Наука. – 1971. – 252 с.

38. Юферов Ф. М., Кацман М. М. Электрические машины автоматических систем. – М.: Высшая школа. – 1969. – 328 с.

39. Копылов И. П., Маринин Ю. С. Тороидальные двигатели. – М.: Энергия. – 1971. – 96 с.

40. Постников И. М., Ралле В. В. Синхронные реактивные двигатели. – К.: Техніка. – 1970. – 148 с.

41. Овчинников И. Е., Лебедев Н. И. Бесконтактные двигатели постоянного тока автоматических устройств //Под ред. проф. Завалишина Д. А., АНСССР. – М. – Л.: Наука.. – 1966. – 188 с.

42. Бертинов А. И., Варлей В. В. Электрические машины с катящимся ротором. – М.: Энергия. – 1969. – 200 с.

43. Основы автоматического регулирования //Под ред. В. В. Солодовникова, т. 2, ч. 1. – М.: ГОНТИ. – 1959. – 768 с.

 

Зміст частини другої стор.

 

Частина 2. Електричні машини для автоматичних

пристроїв та спеціальних призначень……………………….

Розділ 9. Спеціальні схеми вмикання трифазних

двигунів в однофазні мережі. Розщіплювачі фаз…………….

9.1. Створення обертового магнітного поля в електричних машинах змінного струму……………………………

9.2. Вмикання трифазних асинхронних двигунів для живлення від однофазної мережі………………………………

9.3 Розщіплювачі фаз………………………………………

9.3.1. Синхронні розщіплювачі фаз…………………..

9.3.2. Асинхронні розщіплювачі фаз………………….

Контрольні запитання……………………………………………

Розділ 10. Загальні відомості про мікроелектродвигуни………

10.1 Застосування й основні функції електричних

мікродвигунів……………………………………………………..

10.2 Класифікація виконавчих мікроелектродвигунів……..

10.3 Вимоги до виконавчих мікро електродвигунів………..

10.3.1. Статична стійкість та лінійність механічних характеристик………………………………………………..

10.3.2 Самохід виконавчих двигунів…………………….

10.3.3 Швидкодія………………………………………….

10.3.4. Відсутність радіозавад…………………………….

10.3.5. Безшумність роботи……………………………….

!0.3.6 Інші вимоги………………………………………….

Контрольні запитання……………………………………………

Розділ 11. Асинхронні мікродвигуни……………………………..

11.1. Принцип дії двофазного виконавчого асинхронного

мікродвигуна………………………………………………………

11.2. Конструктивна будова асинхронних виконавчих двигунів……………………………………………………………

11.3. Гіроскопічні, моментні й тороїдні асинхронні двигуни…

11.3.1. Гіроскопічні асинхронні двигуни………………

11. 3. 2. Моментні асинхронні двигуни………………

11. 3. 3. Тороїдні двигуни……………………………….

11. 4. Методи керування асинхронними виконавчими

двигунами…………………………………………………………

11. 4. 1 Амплітудне керування………………………….

11.4.2. Фазове керування………………………………..

11.4.3. Просторове керування…………………………..

11.4.4. Амплітудно-фазове керування………………….

11.4.5. Комбіноване керування…………………………

11.5. Порівняння різних методів керування асинхронними виконавчими двигунами…………………………………………………

Контрольні запитання…………………………………………….

Розділ 12. Синхронні мікродвигуни………………………………

12.1. Загальна характеристика й класифікація синхронних

мікродвигунів……………………………………………………..

12.2. Синхронні виконавчі двигуни з постійними

магнітами…………………………………………………………

12.3. Реактивні двигуни …………………………………….

12.3.1. переваги й недоліки синхронних реактивних двигунів………………………………………………………………………..

12.3.2. Обертаючий момент і електромагнітна потужність синхронних реактивних двигунів (СРД)………………………….

12.3.3. Конструкція синхронних реактивних двигунів…..

12.3.4. Пуск СРД……………………………………………

12.3.5. Коливання ротора СРД……………………………..

12.3.6. Однофазні й двофазні СРД…………………………

12.3.7. Редукторний двигун………………………………

12.4. Гістерезисні двигуни…………………………………….

12.4.1. Коливання ротора гістерезисного двигуна ………

12.4.2. Однофазний синхронний гістерезисний двигун з екранованими полюсами…………………………………….

12.5. Крокові двигуни…………………………………………..

Контрольні запитання………………………………………………..

Розділ 13. Виконавчі двигуни постійного струму…………………..

 

13.1. Загальна характеристика та будова виконавчих двигунів постійного струму…………………………………………………..

13.2. Способи керування виконавчими двигунами постійного струму………………………………………………………………….

13.2.1. Якірне керування………………………………….

13.2.2. Полюсне керування……………………………….

13.2.3. Імпульсне керування виконавчими двигунами постійного струму ……………………………………………………...

13.2.4. Безколекторний мікропривод постійного струму………………………………………………………

13.3. Пускові властивості й реакція якоря виконавчих двигунів постійного струму……………………………………………

13.4. Порівняння різних способів керування виконавчими двигунами постійного струму…………………………………………

13.5. Універсальний колекторний двигун……………………

Контрольні запитання…………………………………………………

Розділ 14. Електричні машини з ротором, який котиться (ДКР)……

14.1. Конструкція, принцип дії, переваги й недоліки синхронних двигунів з ротором, який котиться………………………

14.2. Параметри й застосування синхронних ДКР

14.3. Різні виконання й класифікація електричних машин з ротором, який котиться (ЕМКР)……………………………………..

14.4. Хвильові електродвигуни………………………………

14.5. Пускові й динамічні властивості двигунів з ротором, який котиться……………………………………………………………

Контрольні запитання………………………………………………….

Розділ 15. Тахогенератори…………………………………………….

15.1. Загальні відомості про тахогенератори…………………

15.2. Конструктивні особливості й застосування тахогенераторів………………………………………………………………………

15.3. Вихідна характеристика тахогенераторів постійного струму……………………………………………………………………

15.4. Погрішності тахогенераторів постійного струму та способи їх зменшення……………………………………………………

15.5. Переваги й недоліки тахогенераторів постійного струму. Робота в режимі акселерометра………………………………

15.6. Принцип дії асинхронного тахогенератора. Еквівалентна схема……………………………………………………………… 15.7. Вихідна характеристика асинхронного тахогенератора……………………………………………………………………….

15.8. Погрішності асинхронного тахогенератора та способи їх зменшення…………………………………………………………….

15.9. Застосування асинхронних тахогенераторів. Переваги й недоліки………………………………………………………………….

15.10. Синхронний тахогенератор…………………… ……… Контрольні запитання…………………………………………………..

Розділ 16. Електричні машини систем синхронної передачі……….

16.1. Загальна характеристика, застосування та класифікація машин систем синхронної передачі…………………………………….

16.2. Трифазні синхронні передачі……………………………

16.3 Контактні однофазні сельсини……………………………

16.3.1 Конструкція контактних однофазних сельсинів…………………………………………………

16.3.2. Робота контактних сельсинів у індикаторному режимі……………………………………………………………………….

16.3.3 Робота контактних сельсинів у трансформаторному режимі…………………………………………………………………..

16.4 Одновісні сельсини………………………………………..

16.5. Безконтактні сельсини………………………………….

16.6. Магнесини………………………………………………

16.7. Диференціальний сельсин………………………………

16.8. Спеціальні режими роботи сельсинів………………….

16.9. Погрішності в сельсинах та способи їх зменшення…………………………………………………………………………

16.10. Сельсин-двигун………………………………………….

Контрольні запитання…………………………………………………

Розділ 17. Поворотні трансформатори……………………………….

17.1. Загальна характеристика, застосування й основні режими роботи поворотних трансформаторів………………………..

17.2. Принцип роботи поворотного трансформатора…………

17.3. Симетрований синусно-косинусний поворотний трансформатор………………………………………………………….

17.4. Лінійний поворотний трансформатор…………………..

17.5. Поворотний трансформатор–побудувач та

перетворювач координат………………………………………………

17.6. Масштабний поворотний трансформатор………………..

17.7. Робота поворотного трансформатора в режимі фазообертача……………………………………………………………

17.8. Трансформаторна синхронна передача

на повторних трансформаторах………………………………………...

17.9. Погрішності поворотних трансформаторів та способи їх зменшення…………………………………

Контрольні запитання……………………………………………………

Висновки до другої частини…………………………………………….

Література до частини другої………………………………………….

Зміст частини другої……………………………………