Преобразователь частоты

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий преобразующий трансформатор, на Магнитопроводе которЬго расположе-. ны две первичные обмотки, выполненные каждая со средним выводом, один из которых подключен непосредственно к од-Г ному из входных выводов для подключений источника питания, а другой - . к этому же входному выводу через кон- , денсатор, вторичная обмотка, соединенная с выходными выводами, и обмотка самоподмагничивания, четыре вентиля, каждый 3 которых выводом cooTBetcT- В€ЕСаШ: :4 f 11ЛТаГКе.. .. I l liASS- rt ;vи тмммтл в ощёго силового электрюда соединен с одним из свободных выводов одной из первичных обмоток, и шунтирующий конденсатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения, повышел ния КПД и снижения массогабаритных показателей, дополнительно введен второй шунтирующий конденсатор, а :о6мотка самоподмагничивания выполнена со средним выводом, соединенным с другим входным выводом для подключения источника питания, и параллельйо каждбй ИЗ ее образованных полуобмоток включен соответствующий шунтирующий конденсатор, конец обмотки Гсамоподмагничивания подключен к ё : точке соединения анодов двух венти (Л лей, катод каждого из которых соединен с началом соответствующей пер вичной обмотки, а начало обмотки само подмагничивания подключено к общей точке соединения катодов двух других (вентилей, а.нод каждого из которых соединен с -концом {соответствующей пер вичной обмотки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК а9) 03) „

Н02ИУ16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3346420/24-07 (22) 13.10.81 (46) 23-04. 83.. Бюл. и 1 5 (72) В. Н. Фокин (53) 621. 314. 263 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 570964, кл. Н 02 М 5/16, 197 .

2. Авторское свидетельство СССР

Р 790086, кл. Н 02 И 5/ t6, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке И 3330252/24-07, кл. Н 02 И 5/16, 1981. (54)(S7) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий преобразующий трансформатор, на магнитопроводе котофЬго расположе-. ны две первичные обмотки, выполненные каждая со средним выводом, один из которых подключен непосредственно к од": . ному из входных. выводов для подключения источника питания, а другой к этому-же входному выводу через конденсатор, вторичная обмотка, соединенная с выходными выводами, и обмотка. самоподмагничивания, четыре вентиля,, каждый из которых выводом соответст- вующего силового электрода соединен с одним из свободных выводов одной из первичных обмоток, и шунтирующий .конденсатор, о т л и ч а ю щ .и и с я тем, что, с целью упрощения, повыше ния КПД и снижения массогабаритных показателей, дополнительно введен второй шунтирующий конденсатор, а обмотка самоподмагничивания выполнена со средним выводом, соединенным с другим входным выводом для подключения источника питания, и параллельно каждой из ее образованных полуобмоток включен соответствующий шунтирующий конденсатор, .конец обмотки

:-самоподмагничивания подключен к общей g ,:точке соединения .анодов двух венти лей, катод каждого из которых соеди-. нен с началом соответствующей первичной обмотки, а начало обмотки само подмагничивания подключено к общей точке соединения катодов двух других вентилей, анод каждого из которых соединен с концом соответствующей пер вичной обмотки.

10141 06

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в качестве источника питания .различных электротехнических уст-! ройств. током повышенной частоты.

Известны устройства преобразователей частоты, например ферромагнитный учетверитель частоты, на четырех ферромагнитных сердечниках которого 10 расположены первичные, вторичные обмотки, а также обмотки подмагничи-, вания и самоподмагничивания, последние из которых замкнуты на конденсаторы (1). !5

Однако это устройство содержит большое количество (четыре) ферромагнитных сердечников, большое число обмоток подмагничивания и самоподмагничивания, причем необходим источник 20 постоянного тока для питания обмоток подмагничивания. Кроме того, для питания устройства необходимо иметь два самостоятельных источника переменного тоКа, напряжение которых должно быть 25 сдвинуто на 90 эл. граД.

Известно также устройство для получения удвоения частоты с одним фер" ромагнитным сердечником, состоящее .из преобразующего трансформатора с неразветвленным магнитопроводом, несущего на себе три обмотки: первичную, вторичную и обмотку самоподмагничивания. Первичная обмотка питается от сети переменного однофазного тока через двухполупериодный выпрямитель, состоящий из четырехплечевого моста, двумя плечами которго являются выпрямительные диоды, а двумя другими " полуобмотки первичной обмотки преобразующего трансформатора, причем анод одного диода соединен с катодом другого диода, а свободные их выводы подключены соответственно к начальному и концевому выводам пер-45 вичной обмотки преобразующего трансформатора, при этом напряжение сети подведено к точкам, одна из которых является общим соединением диодов, а другой точкой подключения сети яв"

50 ляется средняя точка первичной обмотки преобразующего трансформатора.

Кроме этого, устройство содержит вторичную обмотку, с которой снима ется напряжение удвоенной частоты, и обмотку. самоподмагничивания, нагруженную на конденсатор, и регулируемый однополупериодный выпрямитель с фильтром для получения постоянной составляющей магнитного потока, компенсирующего постоянную составляющую магнитного потока, создаваемую первичной обмоткой (2», Недостатком этого устройства является возможность получения лишь удвоения частоты переменного тока, а также и то, что компенсирующий магнитный поток создается током, трансформированным в обмотке самоподмагничивания, а это снижает общую полезную выходную мощность на удвоенной частоте, трансформированной в выход-, ной обмотке трансформатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь частоты, содержащий преобразующий. трансформатор, на магнитопроводе которого расположены две первичные обмотки, выполненные каждая со средним выводом,- один из кото" рых подключен непосредственно к одному из входных выводов для подключения источника питания, а другой -. к этому ие входному выводу через конденсатор, вторичная обмотка самоподмагничивания, четыре вентиля, каждый из которых выводом соответствующе. го силового электрода соединен с одним из свободных выводов одной из первичных обмоток, и шунтирующий конденсатор. Кроме того, этот преобразователь частоты включает регулируемый резистор и дроссель фильтра (3 1.

Однако известное устройство имеет недостаточную выходную мощность, так как компенсация постоянной составляющей происходит за счет выпрямления тока повышенной частоты, увеличенные массо-габаритные показатели за счет использования дросселя, а также сложность настройки и всего устройства в целом.

Целью изобретения является упрощение, повышение КПД и снижение массогабаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь частоты, содержащий преобразующий трансформатор, на магнитопроводе которого расположены две первичные обмотки, выполненные каждая со средним выводом, один из которых подключен непосредственно к одному из входных выводов для подключения источника питания, а другойк этому же входному выводу через конденсатор, вторичная обмотка, соеди3 1 ненная с выходными выводами и обмотка самоподмагничивания, четыре венти", .ля, каждый из которых выводом соответствующего силового электрода соединен с одним .из свободных выводов одной из первичных обмоток, и шунтирующий конденсатор, дополнительно введен второй шунтирующий конденса- . тор, а обмотка самоподмагничивания выполнена со средним выводом, соеди", ненным с другим входным выводом для подключения источника питания, и параллельно каждой из ее образованных полуобмоток включен соответствующий шунтирующий конденсатор, конец. обмотки самоподмагничивания подключен к общей точке соединения анодов двух вентилей, катод каждого из которых соединен с началом соответствующей первичной обмотки, а начало обмотки самоподмагничивания подключено.к общей точке соединения катодов двух других вентилей, анод каждого из которых соединен с концом соответствующей первичной обмотки.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого устройства пре-. . образователя частоты.

K сетевым зажимам 1 и 2 подведено напряжение исходной частоты.. Сетевой зажим 1 подключен к средней точке обмотки самоподмагничивания 3 и делит эту обмотку на две полуобмотки

За и 3б, каждая из которых зашунтирована одинаковыми конденсаторамй 4.1 и 4.2. Концевой вывод полуобмотки За соединен с анодами двух диодов 5. I и 5.2, катоды которых соединены соответственно с начальными выводами первичных обмоток ба и 6б преобразующего трансформатора 7. Средняя точка первой первичной обмотки ба под ключена непосредственно к второму сетевому зажиму 2, а средняя точка второй первичной обмотки 6б подключена к тому же сетевому зажиму 2, но через конденсатор в. Концевые выводы первичных обмоток ба и 66 подключены к анодам двух других диодов 9.1 и 9.2 катоды которых объединены и подклю.чены к начальному выводу полуобмотки

3б самоподмагничивания, а с выходных полуобмоток 10а и 10б, соединенных последовательно и согласно, снимается выходное напряжение учетверенной частоты.

Принцип работы преобразователя частоты основан на следующем.

014106 4

Однофазное напряжение исходной частоты, снимаемое с сетевых зажимов

1 и 2 с помощью фазосдвигающего ко денсатора 8, преобразуется.. в двух> Фазное напряжение, сдвинутое одно относительно другого.на 90 эл.град., и каждое порознь напряжение выпрямляется, образуя двухполупериодное выпрямление, после чего каждое напря о жение подается на первичные обмотки

6а и 6б преобразующего трансформатора 7 со сдвигом на 90 эл. град.

Для исключения постоянной составляющей магнитного потока, создаваемого

1з токами первичных обмоток ба и бб, введена компенсационная обмотка автоматического самоподмагничивания 3, при этом обмотка самоподмагничивания намотана так, что создаваемый. ею пощ стоянный магнитный поток в сердечни" ке направлен встречно постоянной составляющей потокам, создаваемым первичными обмотками трансформатора ба и 6б, а за .счет фильтра, роль котоу5 рого выполняют конденсаторы 4.1 и 4.2, шунтирующие полуобмотки самоподмагничивания, вся обмотка самоподмагничи-.

:вания .возбуждает только постоянный магнитный поток, равный и противопо ложно направленный . результирующему постоянному составляющему магнитному потоку, создаваемому токами в первичных обмотках преобразующего трансформатора. Следовательно, через обмотку

3S автоматического самоподмагничивания проходит постоянный отфильтрованный ток, а через конденсаторы,,шунтирующие полуобмотки автоматического самоподмагничивания, проходит переменная. составляющая .тока.

Пульсирующий магнитный поток, создаваемый током первой первичной обмотки, можно представить. рядом Фурье у = 4- (2 3 соз2цй

Am 1

1.

3 5

cos4tdt - — созбий -...)

5 7

° ° ° ограничившись по 6-й гармонике вклю- . чительно.

° Пульсирующий магнитный поток, создаваемый (током) второй первичной обмоткой бб, сдвинутый относительно первой первичной обмотки на 90О будет представлен рядом Фурье следующего вида

4Am 1 I у = (— 4. cos2&

2 т, 2 3

\ 1 — cos4ret+ cos6Nt. ) .

5 1014106 . Постоянный магнитный поток, созда- Из полученного уравнения видно, ваемый компенсационной самоподмагни- что магнитный поток в сердечнике пречивающей обмоткой 3, в ряду Фурье бу- образующего трансформатора 7 содержит дет.иметь только постоянную составляю- . магнитный поток синусоидальной формы щую, равную и противоположно направ- з учетверенной частоты. Следовательно . ленную постоянной составляющей магвыходное напряжение имеет синусоидаль" нитного потока, создаваемого током ную форму учетверенной частоты, первичных обмоток преобразующего Предлагаемый преобразователь частрансформатора 6, Таким образом таты, имеет ряд существенных положи4Am тельных свойств, состоящих в повыше-, -н- нии частоты преобразования, в увелиСуммарный магнитный, поток в сердеч чении выходной мощности преобразованнике магнитопровода преобразующего ной частоты, в упрощении устройства трансформатора будет равен сумме и в обеспечении автоматического

ВА, с 46 . :.самокомпенсирующего самоподмагни1 ® чивания. г

ВНИИПИ Заказ 3035/65 Тираж 685 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4