Устройство для регулирования переменного тока

 

Использование: в силовой электронике, в частности в регуляторах переменного тока , обеспечивающих стабилизацию и регулирование переменного тока, Сущность изобретения: устройство содержит первый и второй магнитные усилители, рабочие обмоткиЗ, 4 и 9, 10 каждого магнитного усилителя включены последовательно и встречно, а обмотки управления 5, б и 11. 12 - последовательно и согласно. При этом рабочие обмотки 9 и 10 второго магнитного усилителя подключены параллельно и согласно рабочим обмоткам 3 и 4 первого магнитного усилителя, а обмотки управления 11 и 12 второго магнитного ycmfMfelT& подключены встречно последовательно обмоткам управления 5 и 6 первого магнитного усилителя. При насыщении любого из магнитопроводов 1 (2) первого магнитного усилителя одновременно насыщается один из магнитопроводов 7 (8) второго магнитного усилителя, при этом переменные токи второй гармоники противоположны, что обеспечивает компенсацию и исключает применение реактивностей в цепи обмоток управления. 2 ил. (Л С

„,. Ж„„1757052 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 5/12LG 05 F 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и «аа

Ъ .1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 2 (21) 4863196/07 лирование переменного тока, Сущность (22) 31.08;90 . изобретения: устройство содержит первый (46) 23,08.92. Бюл. N 31 и второй магнитные усилители, рабочие об(71) Центральный научно-исследователь- мотки5; 4 и 9, 10 каждого магнитного усилиский радиотехнический институт теля включены последовательно и встречно, (72) Н.И. Стуковнин, В.И. Хандогин и А,В. а обмотки управления 5, 6 и 11, 12 — послеРайкова: . " .. довательно и согласно, При этом рабочие (56) Хрислов Л.Л, и др, Современные бес- обмотки 9 и 10 второго магнитного усилитеконтактные электрические аппараты с быс - ля подключены параллельно и согласно ра. тродействующими . магнитными бочим обмоткам 3 и 4 первого магнитного усилителями, Электротехническая промыш- усилителя, а обмотки управления 11 и 12 ленность, сер. 07. Электрические аппараты второго магнитного усилителя. подКлючены и устройства низкого напряжения, ОбзЬр- .. встречнопоследовательнообмоткамуправная информация, 1989, вып, 13, с, 18, рис;: ления 5 и 6 первого магнитного усилителя.

18. ... : При насыщении любого из магнитопровоИванов-Циганов А.И. Электротехнйче- - дов 1 (2) первого магнитного усилителя одские устройства радиосистем. — М.: Высшая новременно насыщается один из школа, 1975, с. 35.. .:- мэгнитопроводов 7 (8) второго магнитного (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛЙРОВАНИЯ .: усилителя, при этом переменные токи втоПЕРЕМЕННОГО ТОКА . . : . рой гармоники противополЪжны, что обес(57) Использование: в силовой электронике, . печивает компенсацию и исключает в частности s регуляторах переменного то- применение реактивностей в цепи обмоток ка, обеспечивающих стабилизацию и регу- управления, 2 ил.

1757052

10

Изобретение относится к силовой электротехнике, в частности к регуляторам переменного тока, обеспечивающим стабилизацию и регулирование переменного тока. наиболее предпочтительной областью использования являются вторичные источники электропитания, содержащие преобразователи постоянного напряжения в переменное повышенной частоты с прямоугольной формой напряжения, Известны регуляторы переменного тока, выполненные в виде магнитного усилителя и содержащие два магнитопровода, каждый из которых имеет рабочую обмотку и обмотку управления, причем рабочие обмотки включены последовательно и встречно, а обмо-,ки управления — последовательно и согласно, при этом свободные выводы рабочих обмоток являются соответственно входом и выходом по переменному току, а свободные выводы обмоток управления через дроссель подключаются к регулируемому источнику тока, Такое устройство может быть использовано самостоятельно, например, при регулировании тока накала электронно-вакуумных приборов и др., а также может входить в состав более сложных регуляторов, входящих в стабилизаторы постоянного напряжения, причем фильтр регулятора переменного тока на магнитном усилителе содержится в составе усилителя расСогласования.

Недостатками этого устройства являются низкий КПД и высокая инерционность из-за наличия s цепи обмоток управления низкочастотного фильтра. Эти недостатки снижают эффективность применения магнитного усилителя и увеличивают габариты устройства.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является регулятор переменного тока, выполненный на магнитном усилителе, содержащий два магнитопровода. каждый из которых имеет рабочую обмотку и обмотку управления, причем рабочие обмотки включены последовательно и встречно, а обмотки управления — последовательно и согласно, при этом свободные выводы рабочих обмоток являются соответственно входом и выходом по переменному току, а свободные выводы обмоток управления через дроссель подключены к управляемому источнику тока, В данном случае, магнитный усилитель используется в режиме вынужденного намагничивания для обеспечения

I„=. I „.й,,/й,.

Однако в цепи управления вводят резистор Ry для устранения токов удвоенной частоты и обеспе <ения режима вынужден30

50 ного намагничивания. причем величина Ry должна быть Ry ?? R н — приведенного сопротивления нагрузки к цепи управления

R н=(чу / Wp) Вн=К yr..Рн.

?.

По этой причине при больших Кус Ró может быть весьма значительным. Это приводит к большой потере мощности в цепи управления и уменьшению КПД. Замена активного сопротивления Ry на индуктивность

2у уменьшает потери, но приводит к необходимости включения дросселя с большой индуктивностью, что увеличивает постоянную времени цепи управления

7y= (L0.ó+ iу) /R, где Lp y — индуктивность обмотки управления;

Ly — индуктивность дросселя в цепи управления;

R — сопротивление в цепи управления, что в свою очередь снижает быстродействие, Цель изобретения — повышение быстродействия при одновременном повышении КПД, В устройство для регулирования переменного тока, выполненное на магнитном усилителе, содержащем два магнитопровода, каждый из которых имеет рабочую обмотку и обмотку управления, причем рабочие обмотки включены последовательно и встречно, а обмотки управления — последовательно и согласно, при этом свободные выводы рабочих обмоток являются соответственно входом и выходом по переменному току и вход управления по постоянному току, введен второй магнитный усилитель, аналогичный первому, причем рабочие обмотки второго магнитного усилителя подключены параллельно и согласно рабочим обмоткам первого магнитного усилителя, обмотки управления второго магнитного усилителя подключены встречно и последовательно обмоткам управления первого магнитного усилителя, причем свободные концы обмоток управления первого и второго магнитного усилителя являются входом управления по постоянному току.

Отличительными от известного устройства признаками является введение второго магнитного усилителя, подключение его обмоток к обмоткам первого магнитного усилителя.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства; на фиг. 2 — устройство: а — на единичных магнитопроводах; б — на сдвоенных магнитопроводах при общей обмотке управления для одного магнитного усилителя; в — на счетверенных магнитопроводах при общей обмотке управления двух магнитных усилителей.

1757052

Устройство для регулирования пере- В магнитопроводах 2 и 8, где ток соменного тока состоит из магнитного усили- здает отрицательное магнитное поле теля, содержащего двэ мэгнитопровода 1 и Вр,o=- В,во(- Вщ при WI=O.

2, каждый из которых имеет рабочую обмот- При этом ку 3 (4) и обмотку 5 (6) управления, причем 5 Bi,7n - B2,во=2Во, рабочие обмотки 3 и 4 включены последовэ- где  — постоянная составляющая индуктельно и встречно, а обмотки 5 и 6 ynpaerre-, ции в каждом из магнйтопроводов, ния — последовательно и согласно., при этом При дальнейшем изменении напряжесвободные выводы рабочих обмоток 3 и 4 ния Ц (при sin-форме) В1.ти Вр,вувеличиваявляются соответственно входом и выходом 10 ется, индукция В>,у может нарастать лишь по переменному току, к которым.подключа-. до тех пор, пока она не достигнет значения ется источник переменного тока и:сойро- индукции насыщения при М/i= а. При В== В> тивление нагрузки. Рн. Второй магнитный изменение магнитной индукции в мэгниусилйтель, айалогичйый первому, состоит" топроводах 1 и 7 прекращается, индукиз магнитопроводов 7 и 8; на которых раз- 15 тивности их рабочих обмоток 3 и 9 и мещены рабочие обмотки 9 и 10 второго:, обмоток 5, 11 управления падают до нуля магнитного усилителя, подключены парал- (,и =,ит = 0 ) и еi= er= 0, На обмотках 6 и лельно и согласйо рабочим обмоткам 3 и 4 10 управления начийает наводиться перепервого магнитного усилителя, обмотки 11- менное напр же ..У менное напряжение.. читывая ro, что маги 12 управления второго магнитного Усили- 20 нитопроводы 1 и 7 полностью насы ены, а теля подключейы встречно и последова- - магнитоriðoâoäû 2 и 8 перемэгничиваются тельно обмоткам 5 и 6 управления первого .. от источника переменного напряжения магнитного усилителя, прлчем свободйые U,,ìoæíî на данном интервале устройконцыобмоток 5и12управления первого,и: ство представить в виде единого магвторого магнитного усилителя являются 25 нитного усилителя с магнитопроводами 2 входом управления по постоянному току., и 8, работающими в режиме перемагничиваУстройство работает следующим обра- ния (режим, эквивалентный ly=0) с индукзом,. тивностью рассея ния 4; В данном случае

При сойротивлении нагрузкй RH и пода- обеспечивается частичная компенсация пече переменного напряжения 0 -(ly=0) маг- 30 ременной составляющей во вторичной обнитопроводы первого и второго магнитных. мотке из-за того, что к рабочим обмоткам 4 усилителей в течение всего периода пере- .. и 10 приложено одина и приложено одинаковое напряжение. а менного напряжения не насыщаются, Т0К 8 : обмотки управленйя имеют равную индукрабочих обмотках 3, 4 и 9, 10 вследствйе .:. тивность Ls, бесконечно большой индуктивйости э их 35 При полной компенсации переменной о моток (и1 =,и =,ит =ив = ) Равен нУ-:.. составлЯюЩей пРотекает ток УпРавлениЯ Iy, лю и напряжение источника распределяет- определяющий Во, а также определяющий ся поровну между рабочими обмотками 3 и:... -: I<=l (W / W ).

4,9 И 10. В н= у у р . и О. В данном случае не предъявляется При параллельном соединении токи в жесткое требование к форме петли гистере- . 40 рабочих обмотках распределяются поровну зиса — прямоугольная или непрямоуголь- (а помехи вобмоткахуправления компенсиная, требуется лишь высокое значение и: руются) и при коэффициенте магнитного резкий излом при насыщении. В связи с усилителя Ку суммарный коэффициент усиэтим в качестве мэгнитопроводов могут. ления увеличивается вдвое. При этом за быть использованы наиболее перспектив- 45 счет индуктивности рассеяния Ls каждой из ные аморфные магнитомягкие сплавы . обмоток управления происходит частичная

АММСс НПГи Вг/Bs О, также как АМАГ- f76,. компенсация второй гармоники, что позвоАМАà — 1832НСР, 7421, 84КХСР ri др. ляет существенно уменьшить величину

В обмотках 5, 6 и 11, 12 управления внешней индуктивности-в обмотках управпеременное напряжение не наводится. При,50 ления (особенно при высоких частотах переналичии сигнала на входе по постоянному менного напряжейия). Это уменьшает току индукция в каждом магнитопроводе 1, потери мощности в цепи управления на ве2, 7 и 8 должна содержать постоянную со- личину ставляющую, В магнитопроводах 1 и 7, в Pno,=! у, Ву. которых усиливается ток ly, создается поло- 55 Если цепь управления такого усилителя жительное магнитное поле, действие по- . подключить к источникутока, напримерзаследнего сказывается в том, что при Щ=О даваемому,оттранзисторного источника тока, тО у можно с 1елать сколь угодно малым

B>,z = В1,7о7 Вп. - и тем самым повысить быстродействие. Бы1757Р52

8 стродействие предлагаемого регулятора становится соизмеримым с быстродействием традиционных БМУ с диодным разделением обмоток.

Формула изобретения . Устройство для регулирования переменного тока, выполненное на магнитном усилителе, содержащем два магнитопровода; каждый из которых имеет рабочую обмотку и обмотку управления, причем рабочие обмотки включены последовательно и встречно, а обмотки управления — последовательно и согласно, при этом свободные выводы рабочих обмоток являются соответственно входом и выходом по переменному току, и вход управления по постоянному току, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия при одновременном повышении КПД, вве5 ден второй магнитный усилитель, аналогичный первому, причем рабочие обмотки второго магнитного усилителя подключены параллельно и согласно рабочим обмоткам первого магнитного усилителя, а обмотки

10 управления второго магнитного усилителя подключены встречно и последовательно обмоткам управления первого магнитного усилителя, причем свободные выводы обмоток управления первого и второго магнит15 ных усилителей являются входом управления по постоянному току.

1757052 (0

--з---- - — Ф (PQ/ 8

Составитель Н.Стуковчин

Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор И,Шулла

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

Заказ 3097 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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