Лабораторная работа 2 (Лабораторная работа 2)

Посмотреть архив целиком

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 2

«Исследование резольвера»


Цель работы: изучение принципов действия и характеристик резольверов (вращающихся трансформаторов), используемых в системах автоматического управления.



1. Теоретическая часть

Резольвер — это четырехобмоточная двух- и более полюсная электрическая машина с индукционным взаимодействием роторных и статорных обмоток. В зависимости от формы выходного сигнала различают синусно-косинус­ные, линейные и резольверы-построители. Для получения резольверов различных типов можно использовать одну и ту же машину с двумя обмотками на статоре и двумя на роторе при различных способах их включения. Конструктивно резольвер выполнен подобно асинхронному двигателю с фазным ротором, который, как и статор, представляет собой многополюсный сердечник из листов электротехнической стали или пермаллоя. В пазах ротора и статора размещены по две распределенные обмотки, сдви­нутые на 90o одна относительно другой. В общем случае пазов может быть боль­­­ше, чем полюсов. Концы обмоток выведены на разъем, причем статорные непосредственно, а роторные с помощью четырех токосъемных колец ротора и щеток. Выпускают также бесконтактные резольверы с подключением роторных обмоток посредством плоских пружин с углом поворота до 700o и резольверы со вспомогательными переходными трансфор­мато­рами.

В схеме резольвера (рис. 2.1) обмотки и называются главной и квадратурной обмотками статора, а и — синусной и косинусной обмотками ротора. При подключении обмотки возбуждения (главной обмотки резольвера) к сети переменного тока в машине возникает продольный магнитный поток Этот поток в обмотках ротора индуцирует две ЭДС и , частоты которых равны частоте сети, а действующие значения зависят от положения ротора относительно статора. Каждая замкнутая обмотка резольвера эквивалентна магниту, пред­став­ленному в виде пары полюсов.


В многополюсных машинах с p парами полюсов за один полный поворот ротора изменение магнитного поля (период изменения выходного сигнала) соответствует пространственному углу 360pо. Этот прин­цип, получивший название электри­ческой редукции, позволяет существенно повысить точность резольвера. В соответствии с этим принципом фаза напряжения Uвых меняется в р раз чаще, чем фаза угла поворота ротора. Величина связана с углом поворота соотношением = pq.

При синусно-косинусной схеме выходные напряжения и определяются выражениями

где — ко­­эффициенты трансформации синусной и косинусной обмоток резольвера (равны отношению числа эффективных витков соответствующей роторной обмотки к числу эффективных витков статорной); = — круговая частота тока возбуждения резольвера; — частота тока возбуждения; — фазовые сдвиги, связанные с погрешностями намоток.

Информационное преобразование резольвера описывается функцией вида U = f(q). В режиме холостого хода , где — сопротивление обмотки возбуждения статора. Тогда при напряжения на обмотках ротора равны соответствующим ЭДС:

ЭДС обмотки возбуждения в зависит от магнитного потока в ней:

где — соответственно число витков в обмотке возбуждения и ее коэффициент.

Реальный режим работы синусно-косинусного резольвера отличается от режима холостого хода. Если к синусной обмотке подключить нагрузку , то по обмотке потечет ток

где Zс — импеданс синусной обмотки.

В соответствии с формулой Гопкинсона, магнитодвижущая сила ротора, вызванная током синусной обмотки Ic, будет определяться выражением

где Фс — магнитный поток, наводимый в цепи синусной обмотки; Rmc — полное магнитное сопротивление синусной обмотки; Nс — число витков синусной обмотки ротора.

Поскольку направление этой магнитодвижущей силы совпадает с осью синусной фазы (рис. 2.2), ее можно представить в виде суммы двух составляющих (по отношению к потоку возбуждения статора Фв): продольной и поперечной .



Продольная составляющая ротора создает в обмотке возбуждения статора ком­пенси­рующий ток, магнитодвижущая сила Fв которого, как и в двухобмоточном тран­сфо­рма­торе, компенсирует ее действие. Результиру­ющий продольный поток индуциру­ет в синусной обмотке ЭДС

Вследствие размагничивающего действия силы Fв ЭДС обмотки возбуждения уменьшается, что приводит к снижению составляющей ЭДС синусной обмотки

Поперечная составляющая