Вращающийся трансформатор

Ток обмотки статора создает вращающийся магнитный поток, основная часть которого ф (см. 10.13, 6) сцеплена с обмоткой статора и ротора, а небольшая часть Фр, — только с обмоткой статора. Этот магнитный поток называется потоком рассеяния. Поток рассеяния Фр, наводит в обмотке стато-

11.2.2. Принцип действия двигателя. При работе синхронной машины в качестве двигателя обмотка якоря подключается к источнику трехфазного тока, в результате чего возникает вращающийся магнитный поток Ф„. После разгона ротора до частоты вращения п, близкой к частоте вращения п0 поля якоря (см. § 11.10), его обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока и возникает магнитный поток Ф0. Благодаря взаимодействию магнитного потока Ф„ и проводников обмотки ротора (или полюсов намагниченных сердечников якоря и ротора) возникает вращающий электромагнитный момент Мэм, действующий на ротор, и он втягивается в синхронизм, т. е. начинает вращаться с частотой вращения, равной частоте вращения п0 магнитного поля якоря.

Для упрощения дальнейшего изложения условимся считать, что эквивалентной ЭДС ?я1 соответствует некоторый вращающийся магнитный поток якоря ФяЬ эквивалентный в отношении создаваемой им ЭДС потокам Фр и Фя.

Часть этой мощности Pnpi составляет мощность потерь на нагревание проводов обмотки статора. Остальная мощность преобразуется в мощность вращающегося магнитного поля Рвр.п, часть которой Рс составляет мощность потерь из-за гистерезиса и вихревых токов в сердечнике статора. Мощность потерь в сердечнике ротора, через который замыкается вращающийся магнитный поток, практического значения не имеет, так как частота fi тока в роторе весьма мала (1—3 Гц) и мощность потерь из-за гистерезиса и вихревых токов незначительна.

Часть этой мощности Р„Р1 составляет мощность потерь на нагревание проводов обмотки статора. Остальная мощность преобразуется в мощность вращающегося магнитного поля РВр.п> часть которой Рс составляет мощность потерь из-за гистерезиса и вихревых токов в сердечнике статора. Мощность потерь в сердечнике ротора, через который замыкается вращающийся магнитный поток, практического значения не имеет, так как частота /2 тока в роторе весьма мала (1-3 Гц) и мощность потерь из-за гистерезиса и вихревых токов незначительна.

Часть этой мощности Pnpi составляет мощность потерь на нагревание проводов обмотки статора. Остальная мощность преобразуется в мощность вращающегося магнитного поля jPBp.n, часть которой Рс составляет мощность потерь из-за гистерезиса и вихревых токов в сердечнике статора. Мощность потерь в сердечнике ротора, через который замыкается вращающийся магнитный поток, практического значения не имеет, так как частота /2 тока в роторе весьма мала (1—3 Гц) и мощность потерь из-за гистерезиса и вихревых токов незначительна.

При (at = л/2, т. е. при t = Т/4 = 0,005 сек, а = 90°, вектор результирующей магнитной индукции повернется на 1/4 оборота по часовой стрелке. Таким образом, происходит непрерывное вращение вектора В, т. е. имеется вращающийся магнитный поток.

Получится ли в этом случае вращающийся магнитный поток?

Решение. Вращающийся магнитный поток в данном случае не будет иметь место, так как не выполнено условие — оси катушек должны быть смещены в пространстве. Сумма токов при симметричной нагрузке в схеме звезда равна нулю и сумма вызываемых ими магнитных потоков также равна нулю, следовательно, сердечник не будет намагничен.

Образуется ли в этом случае вращающийся магнитный поток?

Решение. Вращающийся магнитный поток не образуется, так как оси трех первичных обмоток, расположенные на параллельных стержнях трансформатора, параллельны.

10.22. ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР

10.22. Вращающийся трансформатор......... 469

Вращающиеся трансформаторы. По устройству вращающийся трансформатор (ВТ) подобен асинхронной машине с фазным

Вращающийся трансформатор, который на выходе дает два напряжения, сдвинутые по фазе на четверть периода, называют синусно-косинусным (СКВТ).

Кроме синусно-косинусного трансформатора применяют линейный вращающийся трансформатор (ЛВТ), который на выходе дает э.д.с., пропорциональную углу поворота. Вращающиеся трансформаторы применяют в автоматике в качестве преобразователей угловых величин, а также функциональных элементов аналоговых счетно-решающих устройств.

2. Вращающийся трансформатор по устройству подобен асинхронной машине. Почему все-таки его называют трансформатором?

Хотя физические процессы в трансформаторе и в электрических машинах других типов сходны, неподвижность ротора обусловила конструктивные различия между ними: ликвидирован воздушный зазор в магнитопроводе и обе обмотки располагаются на одном стержне. Правда, в особых случаях (вращающийся трансформатор, индукционный регулятор и т. п.) трансформатор имеет кон~ струкцию асинхронной машины.

При включении нагрузки гл в обмотке ротора протекает переменный ток /р, создающий пульсирующую м. д. с. Ff no оси обмотки ротора. Эта м. д. с. может быть разложена на две составляющие: по продольной оси (Fnp) и по поперечной оси (F,,). Пульсирующая м. д. с. продольной оси Fn^ уравновешивается м. д. с. обмотки статора подобно тому, как в трансформаторе м. д. с. вторичной обмотки уравновешивается м. д. с. первичной обмотки. М. д. с. поперечной оси Р„ остается неуравновешенной и создает пульсирующий магнитный поток поперечной оси Ф„. Этот переменный поток достаточно велик и индуктирует значительную э. д. с. в обмотке ротора, зависящую от угла а. Э. д. с. пропорциональна cos- а, так как Fn = Fp cos a, a м. д. с. по оси обмотки ротора Fa cos a = c/^cos2 а. Эта э. д. с. обусловливает значительное отклонение зависимости выходного напряжения от угла поворота при нагрузке от синусоидальной, и в таком случае вращающийся трансформатор не пригоден для воспроизведения гармонической функции. Заметим, что э. д. с., индуктированные в обмотках потоками рассеяния по продольной оси, очень невелики, как и сами потоки рассеяния.

Если соединить вращающиеся трансформаторы по схемам 15-16, получим линейный вращающийся трансформатор (ЛВТ). ЛВТ обеспечивает получение переменного напряжения, примерно пропорционального углу поворота ротора в пределах ±30 , менее точно — до ±60°. Это достигается за счет введения добавочных э. д. с. в выходное напряжение ЛВТ (например, на схеме 15-16, б за счет введения э. д. с. обмотки ротора Р1).

Вольт-амперная характеристика 43 Вращающееся магнитное поле 119 Вращающийся трансформатор 358

i 7.Z. Синусно-косянусный вращающийся трансформатор ....... 215