Глава десятая
АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
10.22. ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР
Вращающийся (поворотный) трансформатор — электрическая машина — по устройству подобен асинхронному двигателю с контактными кольцами, предназначен для преобразования угла поворота его ротора в напряжение, пропорциональное некоторой функции этого угла. Вращающиеся трансформаторы подразделяются на синусные, напряжение на выходе которых пропорционально синусу или косинусу угла поворота ротора; линейные, где напряжение на выходе пропорционально углу поворота, и на трансформаторы-построители, напряжение которых пропорционально корню квадратному из суммы квадратов напряжений на входах:
Uвых = C √U12вх + U22вх .
Для получения указанных выше зависимостей выходного напряжения от угла поворота может быть использована одна и та же машина с двумя обмотками на статоре и двумя на роторе при соответствующих схемах их включения. Вращающиеся трансформаторы применяются в системах автоматического управления, в устройствах вычислительной техники для решения геометрических и тригонометрических задач и т. д.
В пазах сердечника статора (рис. 10.52) уложены две сдвинутые на 90° обмотки В и К, в пазах ротора также уложены две сдвинутые на 90° обмотки С и S. Концы обмоток ротора соединены так, как изображено на рис. 10.52, и имеют три вывода, которые припаяны к трем контактным кольцам, установленным на оси ротора.
Рассмотрим синусно-косинусный режим работы вращающегося трансформатора. В этом случае на обмотку возбуждения В подается переменное напряжение Uвх . Напряжение вызывает ток в обмотке, а последний — переменный магнитный поток Фm , пронизывающий обмотки ротора С и S. Продольные составляющие потоков обмоток С и S, обусловливающие ЭДС, возникающую в них, как это следует из векторной диаграммы рис. 10.52, соответственно равны
ФmS = Фm cos α, ФmС = Фm sin α.
Следовательно, если для обмотки возбуждения справедливо выражение
Uвх≈ Евх = 4,44wвfФm,
 |
Рис. 10.52. К пояснению устройства и принципа действия поворотного трансформатора |
то для обмоток С и S
US ≈ ES = 4,44 wSfФm cos α = EmS cos α,
UC ≈ ЕC = 4,44wCfФm sin α = EmС sin α
Все это справедливо при холостом ходе, когда к обмоткам С и S не подключены потребители и ток в обмотках равен нулю. В действительности нагрузка существует, в обмотках действует ток, который создает магнитный поток, существенно искажающий закон изменения выходных напряжений. Компенсация этих потоков осуществляется с помощью компенсационной обмотки, которая замыкается в одних случаях накоротко, в других — на какое-то сопротивление.