Магнитно-тиристорный удвоитель частоты

 

Союз Советских

Социалистических

Республик оп исАние изоьеятиния,;„653699 н ABTopcKohhY свидетельствм (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.02.77 (21) 2448218/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 25„03.79.Бюллетень № 11

Д,ата опубликования описания 30.03.73 (51) М. Кл, Н 02 М 5/16

Государственный кокнтет

СССР оо делам нэобретеннй н отнрытнй (53) УДК 621.314. . 263(088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Козак, В. И. Водотовка и Н. B. Резник (71) Заявитель (54) МАГНИТНО-ТИРИСТОРНЫЙ УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к ферромагнитным устройствам энергетического назначения и предназначено для преобразования электроэнергии с удвоением частоты с большим верхним пределом диапазона регулируемой могцности в нагрузке.

Известны магнитные преобразователи электроэнергии с удвоением частоты (1).

Известен также магнитно-тиристорный умножитель частоты, в котором регулировку выходного напряжения можно осуществлять не только изменением тока подмагничивания, но и изменением угла горения тиристоров, включенных последовательно между источником питания и обмотками возбуждения (2) .

Для построения умножителя частоты (обеспечивающего умножение частоты в два раза) подобного типа с трехфазным Bblxoдом необходимо взять три умножителя с однофазным выходом.

При максимальном уровне напряжения питания, приложенного к обмоткам возбуждения (угол зажигания тиристоров равен нулю), напряжение на выходе упомянутого умножителя растет с увеличением тока подмагничивания до определенного значения тока подмагничивания. При дальнейшем увеличении тока подмагничивания рост выходного напряжения удвоенной частоты и соответственно рост выделяемой MolllHo(Tè в нагрузке прекращается. Это является недостатком магнитных преобразователей электроэнергии с удвоением частоты такого типа.

Прототипом предложенного устройства служит магнитно-тиристорный удвоитель частоты, содержащий два тиристора, один из которых анодом подключен к одному из входных выводов для источника питания. два полуволновых дросселя насыщения с ферромагнитными сердечникамн, на которых расположены две встречно-последовательно соединенные обмотки возбуждения, ll т5 также обмотка подмагHè lllвания, соедин H ная последовательно с лпщ йным дрос«елем, и выходная обмотка (2).

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования выходHoH мощности устройства.

Предлагаемый магнитно-тиристорный удвоитеЛь частоты, содержащий два тиристора, один из которых анодом подключен к одному из входны выводов для источника

653699

55 питания, два полуволновых дросселя насыщения с ферромагнитными сердечниками, на которых расположены две встречно-последовательно соединенные обмотки возбуждения, а также обмотка подмагничивания, соединенная последовательно с линейным дросселем, и выходная обмотка, отличается от известного тем, что анод второго тиристора подключен к другому входному выводу, катоды обоих тиристоров объединены, а их общая точка соединена с общей точкой обмоток возбуждения, каждый из свободных концов которых подключен к аноду соответствующего тиристора.

На чертеже приведена блок-схема, поясняющая суть магнитного преобразователя электроэнергии с удвоением частоты.

Магнитно-тиристорный удвоитель частоты состоит из двух полуволновых дросселей насыщения 1, 2, которые содержат ферромагнитные сердечники 3, 4 с расположенными на них обмотками возбуждения соответственно 5, 6, Конец обмотки возбуждения

5 полуволнового дросселя насыщения 1 соединен с концом обмотки возбуждения 6 полуволнового дросселя насыщения 2, а начала обмоток возбуждения 5 и 6 подключены к питающему напряжению и последовательновстречно соединенным между собой тиристорам 7, 8. Катоды тиристоров 7, 8 подсоединены к точке последовательного соедине ния обмоток возбуждения полуволновых дросселей насыщения 5, 6. Начала обмоток обозначены точками. Уйравляющие переходы тиристоров 7, 8 подключены к устройству импульсно-фазового управления 9. На ферромагнитных сердечниках 3, 4 полуволновых дросселей насыщения 1, 2 расположены обмотка управления 10 и обмотка 11, к которой подключена нагрузка 12., Последовательно с обмоткой управления 10 включена обмотка 13 линейного дросселя 14, препятствующего протеканию четных гармоник тока в цепи управления. Соединенные последовательно между собой обмотка

11 и обмотка 13 линейного дросселя 14 подключены к источнику постоянного тока 15.

Полуволновые дроссели насыщения 1, 2 полностью симметричны в электромагнитном отношении.

Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства к питающему напряжению переменного тока в режиме холостого хода (ток подмагничивания в обмотках управления 10, 13 равен нулю) в результате электромагнитной симметрии полуволновых дросселей насыщения

1, 2 питающее напряжение распределяется между обмотками возбуждения 5, 6 поровну и при указанном их соединении не трансформируется в обмотку управления 10 и обмотку 11.

При увеличении тока подмагничивания, протекающего в обмотке управления О, электромагнитная симметрия полуволновых дросселей насыщения 1, 2, из-за подмагничивания ферромагнитных сердечников 3, 4 нарушается и на концах обмотки управления 10 и обмотки 11 проявляется ЭДС удвоенной частоты. Линейный дроссель 14 препятствует протеканию тока удвоенной частоты в цепи управления. В нагрузке 12 начинает протекать ток удвоенной частоты, величина которого при данном токе подмагничивания определяется ЭДС удвоенной частоты на концах обмотки 11 и сопротивлением нагрузки 12. С ростом тока подмагничивания ЭДС удвоенной частоты растет до вполне определенного значения. Дальнейшее увеличение тока подмагничивания не приводит к росту ЭДС удвоенной частоты.

С целью расширения верхнего предела регулируемой мощности в нагрузке 12 при максимальном значении тока нагрузки, соответствующем току подмагничивания в об мотке управления 10 i IIm0<, осуществляют импульсно-фазовое управление тиристорами 7, 8 с помощью устройства импульснофазового уп ра влен и я 9.

При полном включении тиристоров 7, 8 (фазовый угол включения тиристоров <р равен нулю) работа устройства осуществляется только на второй рабочей-характеристике

1И вЂ” — f(imam, р) с максимальным значением тока нагрузки TH matc, соответствующему максимальному значению тока управления

1 та Увеличение максимального значения тока нагрузки 1н,,„, на второй рабочей характеристике 1н — — 1 (1,„,р) объясняется тем, что в этом случае электромагнитная симметрия полуволновых дросселей насыщения 1, 2 нарушается еще больше за счет того, что в каждый полупериод питающее напряжение оказывается приложенным только к обмотке возбуждения 5 (6) одного полуволнового дросселя 1 (2), а именно к обмотке возбуждения того полуволнового дросселя насыщения, у которого ампер-витки обмотки возбуждения и ампер-витки обмотки управления направлены встречно.

При любом промежуточном значении фазового угла включения тиристоров 7, 8 работа устройства в каждый полупериод питающего напряжения сначала протекает на первой рабочей характеристике Iн, = f(i ), а в момент отпирания тиристоров 7, 8 определяемый значением фазового угла их включения, осуществляется переход на рабочую характеристику 1н„= f(i q>). Изменяя фазовый угол включения тиристоров 7, 8 осуществляют плавное управление величиной тока нагрузки в пределах от IH, rnawc до

I н еахс.

Уменьшают ток нагрузки в обратной последовательности.

653699

Формула изобретения

Составитель Л. Устинкина

Редактор Д. Мепуришвили Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Заказ 1303 40 Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и откр ьпий

| | 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, работа предложенного устройства на первой рабочей характеристике 1 H „= f (i и) осуществляется в результате нарушения электромагнитной симметрии полувол новых дросселей насыщения путем подмагничивания их ферромагнитных сердеч5 ников 3, 4 ампер-витками, создаваемыми током подмагничивания, протекающим в обмотке управления 10; на второй рабочей характеристике 1н = f(iy îêñ.,ср) электромагнитная симметрия полуволновых дросселей 10 насыщения 1, 2 нарушается еще больше за счет того, что все питающее напряжение оказывается приложенным к обмотке возбуждения того полуволнового дросселя насыщения, у которого ампер-витки обмотки управ15 ления и обмотки возбуждения направлены встречно.

Таким образом, в предложенном устройстве верхний предел регулирования электрической мощности в нагрузке растет. Это получается в результате того, что величина 20 верхнего предела определяется лишь величиной трансформируемого напряжения удвоенной частоты и самой нагрузкой.

Магнитно-тиристорный удвоитель частоты, содержащий два тиристора, один из которых анодом подключен к одному из входных выводов для источника пигания, два полуволновых дросселя насыщения с феррдмагнитными сердечниками, на которых расположены две встречно-последовательно соединенные обмотки возбуждения, а также обмотка подмагничивания, соединенная последовательно с линейным дросселем, и выходная обмотка, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходной мощности, анод второго тиристора подключен к другому входному выводу, катоды обоих тиристоров объединены, а их общая точка соединена с общей точкой обмоток возбуждения, каждый из свободных концов которых подключен к аноду соответствующего тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сарв В. и др. Магнитные преобразователи электроэнергии с удвоением частоты.

Изд. АН Эстонской ССР, Таллин, 1972.

2. Фролов В. Т. и др. Ферромагнитнотиристорные умножители частоты в два и четыре раза. Сб. «Современные задачи преобразовательной техники». Киев, Институт электродинамики АН Украинской ССР, 1975, с. 111-113, рис. 5.