Источник питания постоянного напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является обеспечения стабилизации выходного напряжения и повышение КПД. Поставленная цель достигается тем, что магнитопровод трансформатора 1 выполнен трехстержневым. Первичные обмотки 2 и 3, соединенные последовательновстречно, расположены на крайних стержнях. Вторичные обмотки 5-7 расположены на трех стержнях и через трехфазный выпрямитель 8 соединены с нагрузкой 9. При этом напряжение на обмотке 2, представляющее собой падение напряжения на феррорезонзнсном контуре, получает дополнительное нелинейное приращение за счет нелинейного характера балластного элемента. Конденсатор 4 получает меньшую часть энергии, поступающей от питающей сети, что ведет к уменьшению потерь активной энергии в обмотках устройства. 3 ил. / СП С

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 5/14, G 05 F 3/08

ГОСУДАР СТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ. ЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4717925/07 (22) 13.07,89 (46) 07.10.91. Бюл. М 37 (71) Ташкентский политехнический институт им. А.P.Áèðóíè (72) А.С.Каримов, Н.А.Халилов и И.М.Бедрицкий (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 183275, кл. Н 02 M 5/14, 1959.

Авторское свидетельство СССР

f4 133093, кл. Н 02 M 5/14, 1959. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является обеспечения стаби„„5U 1683147 А1 лизации выходного напряжения и повышение КПД, Поставленная цель достигается тем, что магнитопровод трансформатора 1 выполнен трехстержневым. Первичные обмотки 2 и 3, соединенные последовательновстречно, расположены на крайних стержнях. Вторичные обмотки 5-7 расположены на трех стержнях и через трехфазный выпрямитель 8 соединены с нагрузкой 9.

При этом напряжение на обмотке 2, представляющее собой падение напряжения на феррорезонансном контуре, получает дополнительное нелинейное приращение за счет нелинейного характера балластного элемента. Конденсатор 4 получает меньшую часть энергии, поступающей от питающей сети, что ведет к уменьшению потерь активной энергии в обмотках устройства. 3 ил. l

1683147

Изобретение относится к области алектротехники и может быть использовано в качестве стабилизированного вторичного источника электропитания малой и средней мощности.

Uol1bI0 изобретения,B!InpTGH Обеспе!8ние стабилизации Вь:ходного напря>кения и увеличение КПД.

На фиг.1 приведена принципиальная схема стабилизатора постоянного напряже, ния; нэ фиг,2 — векторные диаграммы магнитных voòoêoâ в стержня, магнитопровода и векторные диаграммы напряжений в обмотках предлагаемого устролства, поясняющие работу схемы; на фиг.3

ВОльт-эмперныс хэрэктеристики, поясня!Ощие принцип стабилизации выходного постоянного напряжения, Устрой1ство состоит из трансформатора

1 с магнитопроводом броневой системы, среднил стержень которого по сравнению с его крайними стержнями выполнен с удвоеннь1м поперечным сечением, двух первичных обмоток 2 и 3, соединенных последовательно-встречно и расположенных на крайних стержнях магнитопровода. причем обмотка 2 зашунтирована конденсатором 4 и образует феррорезонансный колебательный контур. К вторичным обмоткам

5 — 7, расположенным соответственно нэ крайних и среднем стержнях магнитопровода и соединенным по схеме звезда, подключен -ðå,õô,àçíûé двухполупериодный выпрямитель 8, к выводам Выпрямленного напряжения которого подключена нагрузка

Устройство работает следующим обрэЗом.

При подаче на вход устройства переменного питающего напряжения U в цепи, образованной обмоткой 2, конденсатором 4 и первичной Обмоткой 3, возбуждаются феррорезонансные колебэнля, в результате чего магнитные потокл Ф1,Ф2 индуктированные токами обмоток 2 и 3, насыщают крайние стержни трансформатора 1, имегэт в среднем стержне одинаковые направление и сдвигаются относительно друг друга по фазе на угол,. зависящий от параметров магнитопровода, числа витков первичных обмоток 2 и 3, а также емкости конденсатора 4, Магнитный поток Ф, (фиг.1) левого

СтЕРжНЯ МаГНИТОПРОВОДа ОЭЗДЕЛЯЕтСЯ На две части: основну о часть потока Ф1, коI торая замыкается через средний стержень. и проникэющу1о часть Фс 1, которая. замыкается через правый стержень и направлена навстречу потоку Ф2 этого стержня.

Соответственно магнитный поток Ф2 пра5

55 ного стержня также разделяется на основную часть Ф2, замыкающуюся через сред1 ний стержень, и проникающую часть Фв2 замыкающуюся через левый стержень магНИтОПРОВОДЭ И НаПРаВЛЕННУЮ НаВСтРЕчУ ПОтоку Ф1 этого стержня.

Так как проникающие потоки Ф» и

esz протекают по насыщенным крайним стержням магнитопровода, намагничивают материал мэгнитопровода при переходе через средний стержень в направлении неблаГОПРИЯтНОГО НаМаГНИчИВаНИЯ И НаВСтРЕЧУ потокам крайних стержней Ф1, Ф2 то они и навоДимые ими части напРЯжений Us!, Ф 2 в первичных обмотках 2 и" будут намного меньше, чем основные части потоков

Ф1,Ф2, и соответственно наводимые ими

1 части напряжений первичных обмоток 01, 1

U2

В соответствии с фиг,1 и 2 векторы потока Ф1 левого стержня и наведенного им напряжения U1 первичной обмотки 2 могут быть найдены из ВыражениЯ

Ф1 =-©1 + Фв1-Фзz

01 = U1 + Us1 Us2. (1)

Векторы потока правого стержня Ф2 и наведенного им напряжения Uz первичной обмотки 3 находятся из выраженлй ф2 = Ф12. + Фз2 .Фз1

02= Uz + Usz О», (2) а вектор магнитного потока среднего стержня равен сумме Основных частей потоков левого и правого стержней Ф1 + Ф2 .

Напряжение U4 вторичной обмотки 7, пропорциональное суммарному потоку среднего стержня, находится из выражения

04 = 01 + U2. {3)

При суммировании вольт-амперных характеристик контура (фиг.З), образованного обмоткой 2 и конденсатором 4 на левом стеРжне магнитопРОВОДэ (01" + Us1 = r(l), кривая л!1л фиг,3), и индуктивного элемента, обаазованного обмоткой 3 на правом стержне магнитопровода (02 + Usz = f (1); кривая

1 . б Йа ф "г.31= с вольт- амперными характеристиками нагряжений, наведенных проникающими магнитными потоками Ф» и

Ф2 соответственно в левом (О» = т. (!), криваЯ a) и пРавом (Usz =5 (i), кРиваЯ 2 на фиг,3) стержнях магнитопровода в соответствии с выражениями (1) и (2), напря>кения U1, 02 на первичных обмотках 2 и 3 левого и правого стержней, э следовательно, и напряжения

03, U5 вторичных обмоток 5 и 6 01 = f (I), U2 =- 1(1)- 0з = т (!), U5 = f(i), соответственно кривые д, ж, э, е(фиг.3) почти не зависят от .величины протекающих в них токов и остаются почти неизменными при изменении величины питающего напря>кения U во всей

1683147 при изменении питающего напряжения U, . так и при изменении тока нагрузки !О (Од =

1 (!), кривая к). 20

50

55 зоне существования устойчивых феррорезонансных колебаний.

Стабильность напряжения О! расположенной на среднем стержне магнитопровода вторичной обмотки 7, найденного в соответствии с выражением (3) (04 = f(!)), кривая и), определяется степенью насыщения среднего стержня магнитопровода магнитными потоками Ф! + Ф2 в меньшей мере, чем крайних стержней, Однако, как погазали эксперименты, благодаря жесткой стабилизации напряжений вторичных обмоток 5 и 6 (соответственно Оз и Us), выходное выпрямленное напряжение 0 на нагрузке 9, снимаемое с клемм двухполупериодного трехфазного выпрямителя 8 остается стабильным как

Числа витков первичных обмоток 2 и 3 и емкость конденсатора 4 подбираются такими, чтобы обеспечить при номинальной нагрузке сдвиг по фазе между векторами магнитных потоков Ф,Ф2 крайних стержней и наведенными ими напряжениями 0>, 0z первичных обмоток 2 и 3 на угол, блиэ2л кий к, благодаря чему углы между векторами напряжений Оз, 04 и Ug вторичных

2л обмоток 5 — 7 тоже близок к 3, чем достигается минимальный коэффициент пульсаций выпрямленного выходного напряжения

Обмотка 3 на правом стержне магнитопровода эа счет ее работы в насыщенном режиме представляет собой индуктивный балластный нелинейный элемент, реактивное сопротивление которого обусловлено его динамической магнитной проницаемостью.

При превышении входчым током своеf0 номинально о зчачения правый стержень магНитог.ровода насыщается по нелинейному закону, сопротивление балластного элемента уменьшается, следовательно, напряжение Uz обмотки 3, представляющее собой падение напряжения на этом балластном элементе, воэрастает меньше, чем это было бы при линейном режиме его работы. За счет этого напряжение 0 обмотки 2, представляющее собой падение напряжения на феррорезонансном контуре, получает дополнительное нели5

15 нейное приращение, конденсатор 4 этого колебательного контура получает меньшую часть энергии, поступающей от питающей сети, уменьшаются потери активной энергии в обмотках устройства, что ведет к повышению КПД.

Таким образом, применение в предлагаемой схеме в качестве насыщающегося нелинейного элемента трансформатора с броневой магнитной системой, у которого сечение среднего стержня в два раза больше сечений крайних стержней, совмещение на магнитопроводе этого трансформатора феррорезонансного колебательного. контура и нелинейного индуктивного балластного элемента приводит к повышению КПД устройства.

Кроме того, благодаря особенностям феррорезонансных колебаний в схеме, срывающимся при коротком замыкании в нагрузке, токи короткого замыкания в элементах устройства имеют значения, незначительно превышающие номинальные, что позволяет обходиться без соответствующих специальных защит.

Формула изобретения

Источник питания постоянного напряжения, содержащий трансформатор. первая первичная обмотка которого одним выводом соединена с первым входным выводом для подключения однофазного источника питания, а выходная обмотка трансформатора соединена с выводами для подключения нагрузки через трехфазный выпрямитель, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабилизации выходного напряжения и увеличения КПД, магнитопровод трансформатора выполнен трехстержневым, причем средний стержень выполнен с удвоенным поперечным сечением относительно крайних стержней,. на одном крайнем стержне расположена первая первичная обмотка, на другом крайнем стержне — введенная вторая первичная обмотка, последовательно-встречно соединенная с первичной обмоткой и свободным выводом подключенная к второму выводу для подключения однофазного источника питания, при этом параллельно первой первичной обмотке подключен введенный конденсатор, образующий с ней феррорезонансный контур, а выходная обмотка выполнена в виде трех вторичных обмоток, расположенных на трех стержнях магнитопрОвода соответственно и соединенных по схеме звезда.

1683147

Составитель С, Чернышева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Черни

Редактор Л. Гратилло

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3420 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Источник питания постоянного напряжения Источник питания постоянного напряжения Источник питания постоянного напряжения Источник питания постоянного напряжения 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления тиристог-ными преобразователями

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автономного энергоснабжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления вентильных регулируемых электроприводов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника многофазного напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления синхронизируемых инверторов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано 9о вспомогательном электрообсфудовании в качестве источника питания

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вспомогательного оборудования с питанием переменным током

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в маломощных источниках питания в качестве преобразователя числа Лаз

Изобретение относится к электротехнике, в частотности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в системах управления и электропитания вакуумно-физического оборудования, в частности для управления и электропитания магниторазрядных насосов

Изобретение относится к источникам питания постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в аналого-цифровых вычислительных устройствах

Изобретение относится к электротехнике , в частности к промьшшенности средств связи, может быть использовано при построении источников вторичного электропитания автономной тел евизионной аппаратуры

Изобретение относится к электронике, а именно к источникам стабильного и температурно-независимого напряжения постоянного тока, и может быть использовано в качестве источника опорного напряжения при построении аналоговых интегральных схем (ИС), например, операционных усилителей, усилителей мощности, ИС драйверов двигателей, аналого-цифровых преобразователей (АЦП), цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) и т.п
Наверх