Умножитель частоты в n раз

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах автоматики и измерительной техники для умножения частоты сигналов многофазных датчиков, а также для создания фазовых меток в фазоизмерительных устройствах. Цель изобретения - упрощение конструкции и настройки. Умножитель Syсодержит сердечники насыщающихся трансформаторов , число которых равно кратности умножения частоты. На каждом сердечнике расположены одна вторичная и по числу фаз питающей сети первичные обмотки. Первичные обмотки трансформаторов одноименных фаз соединены параллельно одними выводами непосредственно, а другими - через токозадающие резисторы 4 и подключены к соответствующим фазам питающей сети. Вторичные обмотки также соединены параллельно одними выводами непосредственно, а другими - через диоды 5. Умножение частоты осуществляется благодаря указанной схеме соединения элементов умножителя , в которой создается движущаяся волна электромагнитного поля. При этом сопротивление резисторов 4 изменяется от одно.-о к другому по закону, обратному к синусоидальному, совокупности резисторов смежных фаз сдвинуты пространственно относительно друг друга на часть периода, равную числу фаз питающей сети. Настройка осуществляется изменением токов, протекающих через об.мотки двух соответствующих трансформаторов, путем изменения величины сопротивления, резисторов 4. 1 ил. i (Л ОО СО О5 ГчЭ to ГчЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

A@4 Н 02М 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4120092/24-07 (22) 10.06.86 (46) 15.05,88. Бюл. № 18 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Г. М. Торбенков, М. И. Грамм и В. P. Лехтман (53) 621.314.54 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 67116, кл. Н 02 М 5/ 16, 1940.

Авторское свидетельство СССР № 123243, кл. Н 02 М 5/16, 1958.

Авторское свидетельство СССР № 524292, кл. Н 02 М 5/16, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 74208, кл. Н 02 М 5/16, 1948. (54) УМНОЖИТЕЛЪ ЧАСТОТЫ В п РА3 (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах автоматики и измерительной техники для умножения частоты сигналов многофазных датчиков, а также для создания фазовых меток в фазоизмерительных устройствах. Цель изобретения — упрощение конструкции и настройки. Умножитель

„„SU„„1396222 A1 содержит сердечники насыц1ающихся трансформаторов, число которых равно кратности умножения частоты. На каждом сердечнике расположены одна вторичная и по числу фаз питающей сети первичные обмотки. Первичные обмотки трансформаторов одноименных фаз соединены параллельно одними выводами непосредственно, а другими — через токозадающие резисторы 4 и подключены к соответствующим фазам питающей сети.

Вторичные обмотки также соединены параллельно одними выводами непосредственно, а другими — через диоды 5. Умножение частоты осуществляется благодаря указанной схеме соединения элементов умножителя, в которой создается движущаяся волна электромагнитного поля. При этом сопрстивление резисторов 4 изменяется от одного к другому по закону, обратному к синусоидальному, совокупности резисторов смежных фаз сдвинуты пространственно относительно друг друга на часть периода, равную числу фаз питающей сети. Настройка осуществляется изменением токов, протекающих через обмотки двух соответствующих трансформаторов, путем изменения величины сопротивления. резисторов 4. 1 ил.

1396222 (10) (15) — < Fpcos (Q+ 1 )

3 (16) 50

В = — — Зсоз(Я+ы1), 3

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматики и измерительной техники для умножения частоты сигналов многофазных датчиков, а также для создания фазовых ме-ток в фазоизмерительных устройствах.

Цель изобретения — упрощение конструкции и настройки умножителя частоты.

На чертеже представлена электрическая схема умножителя частоты.

Умножитель содержит сердечник 1 транс-! форматоров, на которых расположены первичные 2 и вторичные 3 обмотки.

Последовательно в цепь каждой первичной обмотки включен токозадающий резистор 4. Цепи одноименных первичных обмоток трансформаторов соединены параллельно между собой и подключены каждая к одной из фаз А, а (В, Ь, С, с) питающей сети.

Последовательно в цепь каждой вторичной обмотки включен диод 5. Все цепи вторичных обмоток соединены между собой параллельно и подключены к выходным выводам

6 и 7 для подключения нагрузки. !

Умножитель частоты работает следующим образом.

Рассмотрим работу предлагаемого умножителя частоты на примере питания от трехфазной сети.

Первичные обмотки трансформаторов, соединенные указанным образом, подключаются к соответствующим фазам питающей сети.

Сопротивление Riik токозадающего резистора, включенного в первичную обмотку произвольной фазы с номером k некоторого трансформатора с номером N, определяется по формуле

sin ((N — 1) „ (k — 1) ф) где n — кратность умножения частоты;.

m — количество фаз питающей сети.

Отрицательному сопротивлению, полученному по формуле (1), соответствует противоположное (встречное) включение первичной обмотки, в цепь которой должен включаться данный резистор.

Фазные токи, протекая по первичным обмоткам трансформаторов, создают в каждой обмотке МДС F, причем для фазы А величину МДС FAk первичной обмотки k-ro трансформатора определяют как

F Ak = jAkw= — - w.

Ua (2)

RAX

Так как сопротивление. К резисторов меняется от трансформатора к трансформатору по обратному синусоидальному закону, то распределение МДС FA фазы А вдоль трансформаторов (в пространстве) можно записать как

FA=w IAsin ((N — 1) — — ), (3)

Аналогично для МДС фаз В и С можно записать

Гв=ы1вйп ((N — 1) 2 ) (4)

Fc=wIcsin ((N — 1) —.„ — — — — ). (5)

Следует отметить, что выражения (2)— (5) записаны для какого-то конкретного момента времени.

В свою очередь, токи фаз А, В, С также меняются по синусоидальному закону, но во времени. Тогда выражения (2) — (5) можно переписать следующим образом:

FA=wipsinwt ° sin ((N — 1) — ), (6) з ) sin((N 1)% 5) (7)

2л . 2л 2л .

15 Fc=wipsin (wt ) sin ((N — 1) — — — ). (8) Действуя одновременно, МДС FA, Fp, Fc создают движущуюся пространственно распределенную синусоидальную электромагнитную волну.

Пусть (N — 1) — Q, где Q — некоторая

2л переменная, принимающая только фиксированные значения; М вЂ” номер трансформа25 тора; и — кратность умножения частоты.

Тогда можно записать

FA=Fpsinwt sinQ; (9) Fa=Fpsin(wt з) sin(Q з ) °

2л, . 2л

Fc=Fpsin (ы1 ) sin(Q — — ).

3 Ъ

После несложных преобразований можно записать

FA= —,Ео (cos (Q+ wt) — cos (Q — wt) ); (12)

35 2л

Fp — Fp (cos (Q+ wt) — cos (Q — wt+>) ) (13)

Fc — Го (cos (Q+wt) — cos (Q — wt+:ô) ),(Я) Тогда суммарная МДС

F =FA+Fp+F= — фо (3cos (Q+wt) +

+cos (Q — w t) + cos (Q — wt+ — ) +

45 +cos(Q — 1+-у))4л

Сумма трех последних членов выражений (15) всегда равна нулю. Тогда

Данная МДС создает электромагнитное поле, распределение индукции В которого записывается аналогично: (17) а это есть не что иное, как уравнение движущегося (вращающегося) электромагнитного поля.

1396222

B — — — -В 511тп(сов(@+mt) ), 3 (18) Формула изобретения

Составитель Л. Устинкина

Редактор А. Огар Техред И. Верес Корректор A. Обручар

Заказ 1976/54 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, при изменении индукции магнитного поля по закону согласно выражению (16) в выходных обмотках трансформаторов наводятся ЭДС.

Если трансформаторы работают в режиме насыщения, то распределение В отличается от выражения (17). Волна индукции электромагнитного поля описывается выражением однако она все равно является движущейся.

При изменении В по выражению (18) происходит поочередное перемегничивание сердечников 1 трансформаторов, во вторичных (выходных) обмотках 3 которых наводятся короткие импульсы, которые через диоды 5 попадают на общую шину.

Регулировка и настройка умножителя частоты, заключающиеся в сдвиге отдельных импульсов друг относительно друга, осуществляется путем изменения токов, протекающих через обмотки 2 соответствующих трансформаторов. При этом момент перемагничивания этих трансформаторов меняется, что и обеспечивает сдвиг импульса.

Создание движущегося электромагнитного поля с помощью токозадающих резисторов позволяет упростить конструкцию умножителя частоты, создать условия для автоматизированной намотки трансформаторов для подобных устройств.

Умножитель частоты в п раз, содержащий и насыщающихся трансформаторов, на сердечниках каждого из которых расположены одна цепь вторичных и по числу фаз питающей сети цепи первичных обмоток, причем каждая цепь одноименных первичных обмоток трансформаторов соедииена с входными выводами для подключения одной из соответствую1цих фаз питающей сети, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и настройки, первичные обмотки всех трансформаторов выполнены с одинаковым количеством витков, последовательно в цепь каждой первичной обмотки включен дополнительно введенный токозадаюший резистор и все цепи одноименных первичных обмоток трансформаторов соединены параллельно, а последовательно в цепь вторичной обмотки каждого трансформатора включен дополнительно введенный диод и все цепи вторичных обмоток трансформаторов соединены параллельно, причем общая точка соединения вторичных обмоток трансформаторов и общая точка соединения выводов одноименных электродов диодов образуют выходные выводы для подключения нагрузки, а величину сопротивления каждого из токозадающих резисторов определяют из выражения

Ям ю

sin (1N — ) . — (— 1) „„— т где Ко — начальное сопротивление, опреде25 ляемое произвольно из условия согласования умножителя частоты и питающей сети;

N — номер трансформатора, для которого производится расчет;

n — кратность умножения частоты;

30 m — количество фаз питающей сети;

k — номер фазы питающей сети, к которой подключен рассчитываемый резистор, и при отрицательном значении величины сопротивления токозадающего резистора

35 первичная обмотка, в цепь которой включен указанный резистор, включена в противоположном направлении по отношению к аналогичным обмоткам других трансформаторов.