Параметрический трансформатор

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании параметрических трансформаторов повышенной частоты для источников вторичного электропитания. Технический результат состоит в повышении перегрузочной способности без затухания колебаний за счет отсутствия непосредственной электромагнитной связи между потоками входной, резонансной и нагрузочной цепи. Параметрический трансформатор содержит магнитопровод, первичную обмотку, выходную обмотку, резонансную обмотку, подключенную к конденсатору. Магнитопровод имеет П-образную конструкцию. На левой части магнитопровода помещен С-образный сердечник, на котором расположена первичная обмотка. На боковой поверхности правой части магнитопровода с внешней и с внутренней стороны расположены два одинаковых постоянных магнита, соединенных стальной подковообразной обоймой, таким образом, чтобы поток постоянных магнитов замыкался по контуру: левый постоянный магнит, магнитопровод, правый постоянный магнит, стальная обойма, левый постоянный магнит, выходная обмотка намотана на правый торец магнитопровода таким образом, что ее плоскость перпендикулярна плоскости потока постоянных магнитов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании параметрических трансформаторов повышенной частоты для источников вторичного электропитания.

Известен параметрический трансформатор (патент RU №2040058, H01F 27/28, G05F 3/06, 20.07.1995 г.), состоящий из составного магнитопровода броневого типа, в котором на одном из крайних участков расположена первичная обмотка, подключенная к сети с напряжением U1, частотой f1, на другом крайнем участке расположена выходная резонансная обмотка, подключенная к конденсатору, данный участок периодически насыщается магнитным потоком первичной обмотки и вызывает периодическую модуляцию индуктивности обмотки резонансного контура, а вместе с этим и параметрическое возбуждение колебаний в контуре.

Недостатком данного устройства является электромагнитная взаимосвязанность первичной и вторичной обмоток, зависимость выходного напряжения, снимаемого с конденсатора резонансной обмотки, от величины нагрузки, что приводит к снижению нагрузочного диапазона, расположение входной обмотки на крайнем стержне, что приводит к нелинейной зависимости выходного потока от входного, т.е. исключения потоковой связи между входной и выходной обмотками, что снижает перегрузочную способность устройства без срыва колебаний.

Наиболее близким к предлагаемому является параметрический трансформатор (патент RU 116268, H01F 19/04, H01F 27/38, от 20.07.1995 г.), состоящий из составного магнитопровода броневого типа, имеющего С-образный участок, состоящий из боковых стержней и центральной части, замыкающего участка, среднего участка, выходной обмотки, резонансной обмотки, расположенной на среднем участке, подключенной к конденсатору, в конце среднего участка, в месте стыка с замыкающим участком, имеется вставка из другого по сравнению с остальной частью магнитного материала, представляющая собой часть тороидального сердечника, на котором расположена первичная обмотка, подключенная к сети, выходная обмотка размещена на боковых стержнях С-образного участка и разделена на две равные части, соединенные последовательно-встречно.

Недостатком данного устройства, выбранного в качестве прототипа, является невысокая технологичность конструкции в связи с ее сложностью; устройство имеет недостаток, свойственный практически всем параметрическим трансформаторам - не предусмотрено разделение магнитных потоков резонансной и выходной обмотки, в связи с чем при увеличении тока нагрузки добротность уменьшается и колебания срываются.

Задачей предлагаемого устройства является упрощение конструкции, увеличение технологичности и надежности всего устройства путем удаления хрупкой средней части.

Техническим результатом изобретения является увеличение перегрузочной способности устройства без затухания колебаний за счет отсутствия непосредственной электромагнитной связи между потоками входной, резонансной и нагрузочной цепи.

Технический результат достигается тем, что параметрический трансформатор содержит магнитопровод, первичную обмотку, выходную обмотку, резонансную обмотку, подключенную к конденсатору, отличающийся тем, что магнитопровод имеет П-образную конструкцию, на левой части магнитопровода помещен С-образный сердечник, на котором расположена первичная обмотка, на боковой поверхности правой части магнитопровода с внешней и с внутренней стороны расположены два одинаковых постоянных магнита, соединенных стальной подковообразной обоймой, таким образом, что поток постоянных магнитов замыкается по контуру: левый постоянный магнит, магнитопровод, правый постоянный магнит, стальная обойма, левый постоянный магнит, выходная обмотка намотана на правый торец магнитопровода таким образом, что ее плоскость перпендикулярна плоскости потока постоянных магнитов.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором показана конструкция параметрического трансформатора.

Параметрический трансформатор содержит магнитопровод 1, первичную обмотку 2, выходную обмотку 3, резонансную обмотку 4, подключенную к конденсатору 5, и согласно изобретению магнитопровод 1 имеет П-образную конструкцию, на левой части магнитопровода 1 помещен незамкнутый С-образный сердечник 6, на котором расположена первичная обмотка 2, к боковой поверхности правой части магнитопровода 1 с внешней и с внутренней стороны расположены два одинаковых постоянных магнита 7, соединенных стальной подковообразной обоймой 8, таким образом, что поток постоянных магнитов 7 замыкается по контуру: левый постоянный магнит 7, магнитопровод 1, правый постоянный магнит 7, стальная обойма 8, левый постоянный магнит 7, выходная обмотка 3 намотана на правый торец магнитопровода 1 таким образом, что ее плоскость перпендикулярна плоскости потока постоянных магнитов 7.

Работа параметрического трансформатора основана на возникновении периодических колебаний в колебательном контуре W2 Ср при периодическом изменением какого-либо параметра, в частности индуктивности обмотки колебательного контура. Это осуществляется периодическим насыщением части участка магнитопровода, на котором расположена соответствующая обмотка.

Принцип действия параметрического трансформатора сводится к следующему. Параметрический трансформатор содержит магнитопровод 1, первичную обмотку 2, выходную обмотку 3 и резонансную обмотку 4, подключенную к конденсатору 5, совместно с которым она образует колебательный контур Wp Ср. Первичная обмотка 2 параметрического трансформатора расположена на С-образном сердечнике 6, помещенном на левой части магнитопровода 1, и подключена к источнику периодических импульсов частотой ƒ1.

Магнитный поток Ф1, образованный первичной обмоткой 2, замыкается по С-образному сердечнику 7 и перпендикулярной ему области левой части магнитопровода 1, причем величина магнитного потока Ф1 должна быть достаточной для периодического насыщения перпендикулярной ему области левой части магнитопровода 1. В связи с этим относительная магнитная проницаемость μr1 всего магнитопровода 1 будет также периодически меняться, что приведет к периодическому изменению индуктивности резонансной обмотки 4 и возникновению периодических колебаний в резонансном контуре Wp Ср. Переменный магнитный поток Фр, созданный резонансной обмоткой 4, изменяется с частотой ƒ2=ƒ1/2, будет замыкаться по магнитопроводу 1.

На боковой поверхности правой части магнитопровода 1 с внешней и с внутренней стороны расположены два одинаковых постоянных магнита 7, соединенных стальной подковообразной обоймой 8, таким образом, что поток постоянных магнитов 7 перпендикулярен потоку Фр резонансной обмотки 4 и замыкается по контуру: левый постоянный магнит 7, магнитопровод 1, стальная обойма 8, левый постоянный магнит 7.

Правая часть магнитопровода 1 находится под воздействием суммарного магнитного потока , достаточного для периодического насыщения области пересечения потока Фр резонансной обмотки 4 с потоком Фо постоянных магнитов 7, при этом магнитная проницаемость данной области правого стержня магнитопровода 1 периодически меняется от μr1 до μrmin, где μr1 _ магнитная проницаемость ненасыщенного материала, μrmin - магнитная проницаемость насыщенного материала. В результате этих процессов величина потока постоянных магнитов 7 будет периодически изменяться от Фо до Фо - ΔФо, где Фо - переменная составляющая потока постоянных магнитов 7, обусловленная изменением магнитной проницаемости μr

Поскольку выходная обмотка 3 расположена так, что на нее воздействует только переменная составляющая ΔФо потока постоянных магнитов 7, в ней наводится переменная ЭДС

где kф - конструктивный коэффициент;

W2 - число витков выходной обмотки 3;

ƒ2 - частота напряжения выходной обмотки 3.

При этом ƒ2=2ƒр=ƒ1, т.к. магнитный поток ΔФо, наводящий ЭДС, меняется дважды за период резонансной частоты ƒp.

Падение напряжения на выходной обмотке будет меньше, чем в прототипе, т.к. магнитное сопротивление магнитов велико, отсутствует непосредственная электромагнитная связь между потоками входной, резонансной и нагрузочной цепи, в связи с этим нагрузочная цепь не влияет на резонансную, добротность резонансного контура не зависит от нагрузки, поэтому увеличивается перегрузочная способность устройства без затухания колебаний.

Таким образом, предлагаемая конструкция параметрического трансформатора при всех достоинствах, присущих прототипу, имеет дополнительные преимущества:

1) технологичность и надежность устройства много раз превышает прототип благодаря отсутствию довольно хрупкой средней части, состоящей из тонкого среднего участка и вставленного в него тороидального сердечника, при этом резко повышается надежность всего устройства;

2) повышена перегрузочная способность устройства без затухания колебаний за счет того, что падение напряжения на выходной обмотке будет меньше, чем в прототипе, т.к. магнитное сопротивление постоянных магнитов велико, отсутствует непосредственная электромагнитная связь между потоками входной, резонансной и нагрузочной цепи, в связи с этим нагрузочная цепь не влияет на резонансную, добротность резонансного контура не зависит от нагрузки.

Параметрический трансформатор, содержащий магнитопровод, первичную обмотку, выходную обмотку, резонансную обмотку, подключенную к конденсатору, отличающийся тем, что магнитопровод имеет П-образную конструкцию, на левой части магнитопровода помещен С-образный сердечник, на котором расположена первичная обмотка, на боковой поверхности правой части магнитопровода с внешней и с внутренней стороны расположены два одинаковых постоянных магнита, соединенных стальной подковообразной обоймой таким образом, чтобы поток постоянных магнитов замыкался по контуру: левый постоянный магнит, магнитопровод, правый постоянный магнит, стальная обойма, левый постоянный магнит, причем выходная обмотка намотана на правый торец магнитопровода таким образом, что ее плоскость перпендикулярна плоскости потока постоянных магнитов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнике в трансформаторных устройствах и устройствах суммирования мощности при построении радиопередатчиков КВ-УКВ диапазонов.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам. Технический результат состоит в повышении эффективности работы трансформатора.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для преобразователей тока, трансформаторов или катушек индуктивности общего режима. Техническим результатом является уменьшение габаритов преобразователей, уменьшение энергии, рассеиваемой за счет эффекта Джоуля, уменьшение отрицательного влияния индуктивности утечки.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторам высокого напряжения для каскадного соединения. Технический результат состоит в повышении напряжения при каскадном напряжении.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во всех конструкциях силовых и измерительных трансформаторов с ферромагнитными обмотками-стержнями.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в измерительных трансформаторах напряжения. .

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для ограничения уровней магнитных полей промышленной частоты, создаваемых в окружающем пространстве в общественных, административных зданиях с электронно-техническим оборудованием, например аппаратурой релейной защиты и автоматики, или жилых помещениях электрическими однофазными реакторами без ферромагнитного сердечника.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для ограничения уровней магнитных полей промышленной частоты, создаваемых в окружающем пространстве в общественных, административных зданиях или жилых помещениях электрическими однофазными реакторами без ферромагнитного сердечника.

Изобретение относится к области электротехники, электроники, энергетики, телекоммуникаций, связи в применениях, связанных с передачей энергии и информации, и может быть использовано в устройствах электропитания, импульсных преобразователях и конверторах.

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания, в частности к стабилизаторам переменного тока с плавным его нарастанием при включении, и может быть применено для питания цепей накала мощных электровакуумных приборов и других устройств, требующих стабилизации тока нагрузки и ограничения его бросков при включении.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания низковольтных потребителей электроподвижного состава от тяговой сети.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение в параметрических источниках тока, предназначенных для преобразования переменного тока промышленной частоты в стабилизированный постоянный ток, для питания электролизеров в цветной металлургии и вакуумных дуговых печах для плавки титана.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к технологическим линиям для переработки птичьего помета в удобрение, и может быть использовано на птицефермах для производства органических удобрений из помета птиц.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к технологическим линиям для переработки птичьего помета в удобрение, и может быть использовано на птицефермах для производства органических и органоминеральных удобрений из помета птиц.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для питания дугового разряда. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании параметрических трансформаторов повышенной частоты для источников вторичного электропитания.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении мощных источников питанил. .

Изобретение относится к управлению электродвигателями в системах автоматического управления и регулирования, венастности к электродвигателям-вентиляторов. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании параметрических трансформаторов повышенной частоты для источников вторичного электропитания. Технический результат состоит в повышении перегрузочной способности без затухания колебаний за счет отсутствия непосредственной электромагнитной связи между потоками входной, резонансной и нагрузочной цепи. Параметрический трансформатор содержит магнитопровод, первичную обмотку, выходную обмотку, резонансную обмотку, подключенную к конденсатору. Магнитопровод имеет П-образную конструкцию. На левой части магнитопровода помещен С-образный сердечник, на котором расположена первичная обмотка. На боковой поверхности правой части магнитопровода с внешней и с внутренней стороны расположены два одинаковых постоянных магнита, соединенных стальной подковообразной обоймой, таким образом, чтобы поток постоянных магнитов замыкался по контуру: левый постоянный магнит, магнитопровод, правый постоянный магнит, стальная обойма, левый постоянный магнит, выходная обмотка намотана на правый торец магнитопровода таким образом, что ее плоскость перпендикулярна плоскости потока постоянных магнитов. 1 ил.

Наверх