Вращающиеся трансформаторы

На статоре и роторе вращающегося трансформатора (ВТ) размещены по две обмотки, магнитные оси которых перпендикулярны. Ротор ВТ может поворачиваться на некоторый угол, произвольный по отношению к статору.

Принцип действия ВТ основан на изменении коэффициентов взаимоиндукции между обмотками статора и ротора при повороте ротора.

В зависимости от схемы включения ВТ работают в двух режимах.

Амплитудный режим

На одну из обмоток (статорную или роторную) подается постоянное по амплитуде напряжение U_{возбуждения.} При этом возникает пульсирующий магнитный поток Ф, ось которого совпадает с осью обмотки, находящейся под напряжением возбуждения. Этот поток индуцирует в другой обмотке статора или ротора эдс Е₁ и Е₂ пропорциональные синусу или косинусу угла поворота.

Е₁ = Е_1макс * sin α; Е₂ = Е_2макс * cosα

где Е₁ и Е₂ – действующие значения эдс во вторичных обмотках;

Е_1макс Е_2макс – максимальное значение эдс во вторичных обмотках (при совпадении оси обмотки возбуждения с осью вторичной обмотки).

Режим фазовращателя

Статорная обмотка включается в систему двух питающих напряжений со сдвигом фаз 90⁰.

U₁ = U_max* sin ωt U₂ = U_max * cos ωt

Благодаря этому создается круговое вращающееся магнитное поле, которое перемещается в пространстве с угловой частотой w. При этом в роторных обмотках индуцируется эдс, имеющие такую же частоту, но сдвинутые по фазе относительно питающего напряжения на угол, который зависит от угла поворота ротора.

U₁¹ = U_max * sin(ωt +φ) U₂¹ = U_max * cos(ωt+φ)

Таким образом, в режиме фазовращателя ВТ является датчиком, преобразующим угол поворота в фазовый угол синусоидального напряжения.

Датчики скорости (тахогенераторы)

Служат для измерения частоты вращения. Могут работать на постоянном и переменном токе.

Тахогенератор постоянного тока – это малогабаритная электрическая машина постоянного тока, у которой напряжение на зажимах якоря пропорционально частоте вращения вала якоря.

Е =U_я = К_е Фω

где Е – эдс, индуцируемая в обмотке якоря;

Ф – поток возбуждения;

К_е – конструктивный коэффициент.

Учитывая, что поток возбуждения постоянная величина, можно записать:

U_я = Кт_г ω

где Кт_г = К_е * Ф

Тахогенераторы переменного тока делятся на синхронные и асинхронные.

Асинхронный тахогенератор

Имеет две обмотки – обмотку возбуждения (ОВ) и выходную обмотку. При вращении ротора в выходной обмотке наводится эдс, пропорциональная частоте вращения, т.е.

Е = Кт_г * U_в*ω

где Кт_г – конструктивный коэффициент;

U_в – напряжение обмотки возбуждения;

ω– частота вращения ротора