Вращающегося трансформатора

Трехфазные электрические цепи имеют ряд преимуществ по сравнению с однофазными: возможность получения вращающегося магнитного поля и использования наиболее простых, надежных и дешевых асинхронных электродвигателей; меньший расход проводниковых материалов на сооружение линий электропередачи и электрических сетей; лучшие экономические показатели трехфазных генераторов и трансформаторов; возможность подключения к трехфазному источнику или трехфазной сети приемников, рассчитанных на два различных по значению напряжения. Благодаря своим преимуществам трехфазные цепи получили исключительно широкое распространение. Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях, распределяется с помощью линий электропередачи и электрических сетей между приемниками и потребляется последними главным образом в виде энергии трехфазного переменного тока.

Для доказательства образования вращающегося магнитного поля воспользуемся графоаналитическим методом, с помощью которого построим картину магнитно!о поля для нескольких моментов времени периода переменного тока.

10.10. К пояснению образования вращающегося магнитного ноля двухполюсного асинхронного двигателя

где Вср — среднее значение магнитной индукции вращающегося магнитного поля; / — длина проводника обмоток статора; DO — скорость движения магнитного поля относительно проводников обмотки статора.

Полученные значения Мтах и sKp подставляют в уравнение (10.57), задаются рядом значений s и подсчитывают соответствующий момент, а по формуле п = п0(1 — s) — частоту вращения [см. (10.23)]. Необходимо обратить внимание на то, что расчетное значение момента Мп при s= 1, который называется начальным пусковым моментом асинхронного короткозамкну-того двигателя, обычно меньше действительного значения М,'„ указанного в каталоге, и механическая характеристика в зоне s % 0,7 -f-0,9 имеет «провал», где Mmin < М'п ( 10.19,6). Причиной этого являются неточность расчетного уравнения и такие неучтенные явления, как, например, вытеснение тока ротора к поверхности проводника и влияние гармонических составляющих вращающегося магнитного поля двигателя. Практически расчетную механическую характеристику корректируют так, как изображено пунктирной линией на 10.19,6.

Возникновение вращающегося магнитного поля покажем, например, для конденсаторного двигателя Б. Допустим, что индуктивность рабочей и пусковой обмоток и емкость конденсатора подобраны такими, что ток рабочей обмотки отстает, а ток пусковой обмотки опере-

10.42. К пояснению образования вращающегося магнитного поля однофазного конденсаторного двигателя (а — д) и механические характеристики однофазного двигателя (е)

Синхронные микродвигатели — электрические машины малой мощности от десятых долей ватта до сотен ватт. Частота вращения роторов микродвигателей, как и обычных синхронных двигателей, не зависит от нагрузки и равна частоте вращающегося магнитного поля п = 60///?. По этой причине синхронные микродвигатели используются для привода различных устройств, частота вращения которых должна сохраняться неизменной и пропорциональной частоте питающей сети. К таким устройствам относятся самопишущие приборы, электрические часы, киноустановки и т. п. Существуют как трехфазные, так и однофазные синхронные микродвигатели. Вращающееся магнитное ноле трехфазных и однофазных двигателей создается с помощью обмоток статора, которые не отличаются от обмоток статора соответствующих трехфазных и однофазных асинхронных двигателей.

В период пуска двигатель работает как асинхронный и развивает момент Ма, обусловленный взаимодействием вращающегося магнитного поля с током пусковой обмотки ротора, вызванным ЭДС от вращающегося магнитного поля. Однако при пуске создается и тормозной момент Мт, возникновение которого можно объяснить следующим образом. Магнитный поток постоянного магнита ротора при вращении пересекает проводники обмотки статора и наводит в них ЭДС, пропорциональную частоте вращения ротора. ЭДС вызывает в обмотке статора ток той же частоты. Взаимодействие этого тока с магнитным полем постоянного магнита ротора и создает тормозной момент.

Кроме момента А/г в двигателе, как и в асинхронном, возникает асинхронный момент А1„ что можно объяснить следующим образом. Так как ротор представляет собой как бы короткозамкнутую обмотку со значительным активным сопротивлением, то в нем возникает ЭДС ?2 = ?2K.v от вращающегося магнитного поля статора, которая вызывает ток в роторе. В результате взаимодействия тока ротора с вращающимся магнитным полем возникает момент Ма. Результирующий момент двигателя Мр = Мг + Ма ( 11.20).

вращения ротора Мс, обусловлен взаимодействием магнитного потока остаточного намагничивания ротора и вращающегося магнитного потока статора. Гистерезисные микродвигатели в зависимости от нагрузки на валу могут работать как в синхронном, так и в асинхронном режиме. Если наг рузка характеризуется кривой А ( 11.20), двигатель будет работать в синхронном режиме. При этом синхронный режим работы двигателя будет получаться автоматически, если противодействующий момент Мпр на валу двигателя не превышает его гистерезисного момента, т.е. Мпр^М,. При нагрузке в виде кривой Б(Мпр>М,) двигатель будет работать в асинхронном режиме. При этом возникают значительные потери энергии на перемагничивание ротора и КПД двигателя резко снижается.

Рассмотрим синусно-косинусный режим работы вращающегося трансформатора. В этом случае на обмотку возбуждения В подается переменное напряжение f вх. Напряжение вызывает ток в обмотке, а последний — переменный магнитный поток Фт, пронизывающий об-мотки ротора С и S. Продольные составляющие потоков обмоток С и $, обусловливающие ЭДС, возникающую в них^ как это следует из векторной диаграммы 10.52, соответственно равны

11.10. Принципиальная схема вращающегося трансформатора

Уменьшение погрешности вращающегося трансформатора компенсацией поперечного потока ротора называют: симметрированием трансформатора. Рассмотренный нами случай симметрирования со стороны статора является первичным. Кроме того, применяется и вторичное симметрирование со стороны ротора ( 11.11, б).

10. Дайте определение вращающегося трансформатора и расскажите о его устройстве.

Измерение азимута цели по индикатору также сопровождается ошибками отсчета. Наряду с этими ошибками возникают дополнительные инструментальные ошибки при передаче углового положения антенны на ИКО. Ошибка возникает при передаче азимутальных сигналов с помощью напряжений, которые снимаются с синус-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ). При этом ротор СКВТ вращается синхронно с зеркалом антенны.

15-14. Схема простейшего вращающегося трансформатора

15-15. Схема вращающегося трансформатора с двумя обмотками статора и ротора: а — схема включения; 6 — векторная диаграмма м. д. с.

При работе вращающегося трансформатора в режиме непрерывного вращения обмотки возбуждения и компенсационную обычно размещают на роторе, а синусную и косинусную — на статоре. В этом случае компенсационную обмотку замыкают накоротко, а обмотку возбуждения подключают к сети переменного тока с помощью двух контактных колец.

7.2. Принципиальная схема четыре-хобмоточного вращающегося трансформатора

7.3. Схематический разрез вращающегося трансформатора и график распределения индукции вдоль окружности его статора и ротора

Обмотка статора К. с потоком Ф^ не связана, а следовательно, он не индуктирует в ней ЭДС. Эту обмотку используют для компенсации поперечных потоков, создаваемых обмотками ротора при нагрузке вращающегося трансформатора. Таким образом, а обмотках ротора при холостом ходе индуктируются ЭДС, пропорциональные синусу или косинусу угла поворота ротора относительно соответствующего потока. Применяя различные схемы включения обмоток статора и ротора, можно получить и другие функциональные зависимости, а также уменьшить погрешности, вызываемые током нагрузки.