Вращающиеся трансформаторы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ДАТЧИКОВ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Цель работы

В лабораторной работе с помощью программного пакета Mathcad исследуются датчики угловых перемещений: синусно-косинусный вращающийся трансформатор и сельсин.

Вращающиеся трансформаторы

Все возрастающие требования к точности систем передачи угла, работающих в широком диапазоне изменения входной величины, привели к использованию в них синусно-косинусных вращающихся трансформаторов (ВТ). Двухфазные ВТ разрабатывались для вычислительных устройств непрерывного действия как датчики, у которых зависимость выходного напряжения от угла поворота имеет весьма малое отклонение от синусоидального закона. Синусно-косинусные ВТ применяются для решения широкого круга технических задач автоматики. Они используются в аналоговых вычислительных устройствах как синусно-косинусные преобразователи координат, работающие как в трансформаторном режиме с коэффициентом трансформации Кт, так и в режиме фазовращателя, линейного ВТ, датчика угла и др.

Вращающиеся трансформаторы представляют собой электрические машины с неявно выраженными полюсами. Ротор и статор набраны из листовой электротехнической стали и имеют пазы, в которые уложены обмотки. Величина воздушного зазора между ротором и статором имеет постоянное значение. В синусно-косинусных трансформаторах, как правило, ротор и статор имеют двухфазные взаимно перпендикулярные обмотки. При подаче, например, на одну из роторных обмоток напряжения U(t) =U_o sin(at) во вторичных статорных обмотках наводятся ЭДС Е2s(t) и Е2c(t), изменяющиеся при повороте ротора в идеальном случае по синусоиде:

, (1)

, (2)

где - коэффициент трансформации, - угол поворота относительно статора.

Амплитуды выходных ЭДС изменяются от угла поворота следующим образом

, (3)

. (4)

Нелинейность выходной характеристики ВТ ограничивает его применение в качестве датчика угла.

Для получения преобразователя угла с линейной характеристикой используют режим фазовращателя, при котором в качестве выходного сигнала используют фаза θ разности выходных ЭДС ВТ, одна из которых предварительно сдвигается по фазе на угол В. Выходное напряжение фазовращателя U(t) и его фаза θ описывается следующими выражениями

, (5)

. (6)

При В=90⁰ θ= , т.е. в идеальном случае θ линейно изменяется от угла поворота.

В настоящее время существуют различные корпусные и бескорпусные двухполюсные синусно-косинусные ВТ. Погрешность дистанционной передачи угла при применении ВТ имеет в основном характер второй гармоники и может быть равна ±(2-3)’. Такие высокие точности получены при применении прецизионной технологии изготовления пакетов ротора и статора.