Динамо-машины  Прецизионные датчики, индукция 

1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

Под симметричной секторной обмоткой будем понимать такую,

для которой шаг между секторами равномерный и равен у

Пусть шаг между проводниками вторичной обмотки равен шагу между проводниками первичной обмотки, т. е. обмотка нераспределенная. Многофазная симметричная обмотка с нечетным числом фаз выполнима, если имеет место соотношение

где k и т - взаимно простые числа; / - целое число.

В этом- случае максимально возможное число витков в секторе равно I. Преобразовав соотношение (1), получим

2p = N{2lm + k).

Отсюда следует, что в т -фазной симметричной обмотке 2p/N - целое число.

Последовательность следования фаз определяется числом k. При /г=1 начала фаз следуют через один сектор; при А=2 -через два в порядке круговой перестановки и т. д. В нераспределенной обмотке между секторами-секциями фаз имеется просвет, некратный шагу между проводниками. Это усложняет технологию изготовления обмоток с автоматическим режимом деления окружности, поэтому обычно симметричную обмотку выполняют распределенной. В данном случае шаг между всеми проводниками обмотки выполняют равномерным; число витков в секторе выбирают равным ближайшему целому к p/Nm . Поскольку шаг проводника т -фазной обмотки в этом случае не равен шагу однофазной обмотки возбуждения, пространственные фазы проводниковых ЭДС оказываются не равны и звезда проводниковых ЭДС оказывается распределен-

ной на угле (для k lt; j или па угле

2л; {т. - Щ ( т \

--- (для А gt;- 1 . При этом несколько уменьшается

полезный сигнал, однако в гораздо большей степени уменьшаются амплитуды высоких пространственных гармоник, так как звезда проводниковых ЭДС этих гармоник оказывается распределенной иа 2kAv

угле--- , где v - номер высшей пространственной гармоники.

Так как основное преимущество многофазной системы заключается в том, что она является фильтром всех высших пространственных гармоник, кроме гармоник порядков (т plusmn;1, (i=l, 2, 3, оо), а для индуктосина, как будет показано в гл. П, подавление высших гармоник не является серьезной проблемой, многофазные индуктосины пока не нашли распространения из-за сложности многофазных источников питания.

Наибольшее распространение в настоящее время получил двухфазный индуктосин. Для двухфазного индуктосина с секционированной вторичной обмоткой выражение (1) будет иметь вид

2р = Л/(4/ plusmn;1). (2)

Отсюда, в частности, следует, что двухфазная обмотка с числом пар полюсов вида 2*, используе[11.ая в датчиках преобразователей угловых величин в двоичный код, не может быть выполнена с полной симметрией.

Представим число пар полюсов в виде

Р = 2ПГ gt;. (3)

где t,i - расположенные в порядке возрастания простые числа; - igt,- - целые положительные числа, включая нуль.

Из выражения (3) следует, что если k gt;Q и хотя бы одно из amp;г gt;0, то симметричная обмотка выполнима; число секций в фазе составляет: минимально возможное

максимально возможное

Так, при = 23-5 вторичная обмотка может иметь 16,

48, 80, П4 и 240 секции. Число витков в секции должно быть ближайшим целым к p/N; исходя из этого число проводников в распределенной симметричной обмотке определяют по формуле

2р =2p-7Vsign[(-I) laquo;Sf gt;],

где (g-символ целой части числа; р - общее число витков сим-метончной распределенной обмотки.

Число витков в секции г определяется как p/2N. Звезда векторов проводниковых ЭДС с учетом порядка соединения проводников для секции такой обмотки занимает один квадрант.

Ценой некоторого усложнения технологии изготовления позп-тива может быть выполнено распределение на 144 и 120 deg; эл. град, при этом звезды проводниковых векторов ЭДС соответственно для пятой и третьей гармоник будут занимать 720 и 360 эл. град и будут уравновешены.

Это может оказаться полезным, так как при таких распределениях снижаются требования к точности выдерживания соотношения между угловой шириной проводника и полюсным делением (см. гл. II,). Выражение для обмоточного коэффициента распределения известно из теории электрических машин

1 /гкдг паг

p laquo; = -27sin-g *** 4г

здесь Слг-угол, на котором распределена звезда векторов проводниковых ЭДС по первой гармонике; /г -помер высшей пространственной гармоники.

При числе витков в секции г18-г-15 kpn для малых п слабо зависит от г.

Приводим таблицу обмоточных коэффициентов для больших значений г при различных Cjv и и.

Таблица 1

Таблица обмоточных коэффициентов распределенных обмоток

Теоретически возможно распределение с переменным шагом; при этом могут быть сведены к нулю обмоточные коэффициенты одновременно для двух гармоник, например третьей и пятой, и даже большего числа гармоник. Однако практическая необходимость в этом, как правило,- не возникает.

Как будет показано в гл. III, секторные двухфазные обмотки имеют тот недостаток, что точность датчика в значительной степени зависит от угловых погрешностей выполнения обмоток и неплоскостности токопроводящих слоев. Существенно менее чувствительны к указанным погрешностям являются сопряжения бессекторных обмоток. Простейшая двухфазная бессекторная обмотка показана на рис. 4. В этом случае однофазная обмотка может иметь вид, показанный на рис. 3. Разделение ее на секторы проведено для компенсации ЭДС лобовых частей и, если рассматривать лишь рабочие проводники, такая обмотка является бессекторной. В связи с тем, что токоподводящие лепестки расположены попеременно на внешней и внутренней частях обмотки, число проводников в секторе должно быть нечетным. Так, в датчике с р=180=2-3=-5 таких секторов может быть 8, 24, 72. У датчиков с р=2*, для того чтобы выполнить такую обмотку симметричной, приходится образовывать две группы попеременно чередующихся секторов, состоящих из разного числа проводников. Так, например, при р=256 (512 проводников) может быть образовано 8 секторов, причем 4 из них могут иметь по 63 проводника, а другие 4 - по 65. Возможны и другие варианты. Недостатком обмотки, показанной на рис. 4, является трудность в обеспечении симметрии двухфазной системы как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации - при изменении зазора.

Менее чувствительной к изменению зазора является двухфазная обмотка, показанная на рис. 5. Внешняя и внутренняя обмотки соединяются последовательно и образуют первую фазу; средняя обмотка является второй фазой.

Более широкие возможности построения двухфазных и многофазных обмоток представляются при использовании техники многослойного печатного монтажа. Успехи в разработке и освоении тон- ких фольгированпых диэлектрических пленок и методов вакуумного напыления металлов и изоляционных материалов подготовили технологическую основу для разработки датчиков с многослойными