Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 547944 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.09.75 (21) 2175071/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.02.77. Бюллетень № 7 (4б) Дата опубликования описания24.05.77 (51) М. Кл.е Н02 M5/14

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

{53) УДК 621.314.27 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Иванов, В. И. Королев и Б.М. Милинкис (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ТРЕХФАЗНОЕ

Предлагаемое устройство относится к статическим преобразователям однофазного напряжения в трехфазное и может быть применено во вторичных источниках питания, в стабилизаторах с фазовым управлением, для запитки двигателей гироскопов, электромеханических затворов лазеров и т.д.

Известны статические преобразователи фаз напряжения на основе одного или нескольких трансформаторов. В указанных преобразователях для получения трехфазного напряжения предусматривается использование обмоток с различным включением, расположенных на сердечниках из электротехнической стали, и пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, дросселей, компенсационных обмоток) в различных комбинациях.

Такие устройства достаточно сложны в реализации и обладают большим весом и габаритами.

Более простым по конструкции устройством является преобразователь на основе трехстержневого сердечника из электротехнической стали, в котором в качестве фазорасщепляющих элементов используются обмотки, расположенные на сердечнике, и конденсатор. Указанный преобразователь наиболее близок по ряду конструктивных признаков и решению задачи заявляемому устройству и может быть выбран в качестве прототипа.

Для обеспечения расщепления фазы необходимо наличие обмоток и пассивных элементов, что является недостатком прототипа, так как приводит к довольно сложной конструкции, а также большому весу и габаритам.

Цель изобретения — упрощение конструкции преобразователя на основе терхстержневого сердечника, уменьшение его веса и габаритов.

Это достигается выполнением сердечника из поляризованного пьезокерамического материала и фазорасщепляющих элементов в виде секции воз15 будителя и генератора, последняя из которых имеет три резонирующих звена, жестко связанных своими противоположными торцами соответственно с секцией возбудителя и общим основанием. Связь резонирующих звеньев с возбудителем осуществляется

20 в точках механических колебаний, сдвинутых относительно друг друга на 120, и обеспечивается с помощью керамического клея или путем вжигания серебра.

На фиг, 1 схематически изображен предлагае25 мый преобразователь; на фиг. 2,а показана фазовая

547944 характеристика возбудителя, а на фиг. 2,б — амплитудная характеристика.

Как видно из фиг. 1, предлагаемое устройство состоит из секции возбудителя 1 с нанесенными электродами 2, секции генератора с тремя резонирующими звеньями 3, 4, 5 с нанесенными электродами 6 и общего основания 7.

Торец секции возбудителя 1 и торцы трех резонирующих звеньев секции 3, 4, 5, генератора жестко скреплены с общим основанием 7 в виде металлического угольника, а противоположные торцы резонирующих звеньев связаны с секцией возбудителя в точках механических колебаний со сдвигом относительно друг друга на 120 .

Поскольку длина секции возбудителя соответствует одному периоду стоячей волны (360 ), то указанные точки определяются делением длины волны на три равные части.

Трехстержневой сердечник выполнен на основе пьезокерамического материала, например типа ЦТС, с поперечно — поперечной поляризацией. Электроды нанесены любым из известных методов, например, напылением, вжиганием и т.д. Число электродов секции возбудителя выбрано из условия ее равномерного возбуждения (полуволнового), а число электродов (дискретных участков) резонирующих звеньев — из требований точности выходных напряжений преобразователя. Все электроды имеют прямоугольную форму.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход секции возбудителя переменного электрического сигнала в пьезоэлементе возникают механические колебания (прямой пьезоэффект), частота которых равна частоте приложенного напряжения.

Благодаря жесткой связи резонирующих звеньев с секцией возбудителя в точках механических колебаний, имеющих сдвиг между фазами в

120 (см. фиг. 2), на электродах резонирующих звеньев за счет обратного пьезоэффекта появляется переменное электрическое напряжение с той же частотой, Фаза этого напряжения совпадает с фазой механических колебаний, причем его величина зависит от ряда факторов (свойств пьезокерамического материала, типа колебаний, площади пластин и т.д.), В результате, с электродов резонирующих звеньев снимаются три переменных напряжения со сдвигом между ними 120 и амплитудами, соответствующими фазовым сдвигам А,, А,, А, (см. фиг. 2). Выравниваются амплитуды напряжений подсоединением или отключением дискретных участков электродов 6 резонирующих звеньев.

5 Обычно такое подключение осуществляется путем подпайки соединительных перемычек к электродам. Требуемая выходная мощность обеспечивается выбором размеров площадей резонирующих звеньев.

10 Паразитные колебания в предлагаемом преобразователе отсутствуют, так как устройство возбуждается на собственной резонансной частоте, Таким образом предлагаемый преобразователь позволяет получить трехфазное напряжение из

15 однофазного, При этом исключаются обмотки и другие элементы, что значительно снижает габариты и вес и существенно упрощает устройство.

Важным положительным свойством предложенного преобразователя является возможность рабо28 ты в повышенном диапазоне частот (например, ультразвуковом диапазоне), благодаря чему упрощаются вторичные цепи.

Формула изобретения

1. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий многостержневой сердеч30 ник, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, упрощения и уменьшения весогабаритных показателей, сердечник, выполненный из поляризованного пьезокерамического материала с нанесенными на него

35 электродами, состоит из секций возбудителя и генератора, причем стержни сердечника образуют резонирующие звенья генератора, жестко связанные своими противоположными торцами соответственно с секцией возбудителя и общим основанием, а

40 связь резонирующих звеньев с возбудителем осуществлена в точках механических колебаний, сдвинутых по фазе друг относительно друга.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью выравнивания амплитуд вы45 ходных напряжений, электроды резонирующих звеньев разделены на дискретные участки, которые объединены в группы с общей площадью, обратно пропорциональной амплитуде колебания в точках возбуждения.

547944

Составитель Ю. Андреев

Редактор А. Осочников Техред 3. Фанта Корректор С. Шекмар

Заказ 788/108 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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