Ферромагнитный преобразователь частоты

 

ОПИСА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>775841

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 170179 (21) 2715651/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 М 5/16 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3Q,10,80. бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30.10,80, (53) УДК 621 314.52(088.8) (72) Авторы изобретения

В.A.Êóýèí, В,Н.Яцына и Г.П. Флигинских (71) Заявитель

Горский сельскохозяйственный институт (54) ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в качестве источника питания электропотребителей повышенной частоты тока в строитель- 5 стве, лесоразработках, сельском хозяйстве, например для стрижки овец, и т.д.

Известен умножитель частоты, содержащий многообмоточные трансфор- 10 маторы. Этот умножитель частоты насыщают входным напряжением, поляризуют . постоянным током и самоподмагничивают токами выходной частоты и высшей гармоники нулевой последовательносТи.15

На сердечниках умножителя частоты расположены входные обмотки, соединенные попарно-последовательно, выходные обмотки и обмотки самоподмагничивания, каждая фаза которых пред- Щ ставляет несколько последовательно соединенных обмоток. Кроме того, имеются обмотки подмагничивания или поляризации постоянным током, которые имеют схему последовательного 25 соединения.

В связи с тем, что выходная обмотка умножителя частоты состоит иэ нескольких последовательно соединенных обмоток, она имеет большое внут» 3О

2 реннее индуктивное сопротивление.

Для компенсации этого сопротивления осуществляют самоподмагничивание током выходной частоты с помощью дополнительной обмотки самоподмагничивания. Однако наличие дополни тельной обмотки увеличивает вес ферромагнитной части умножителя частоты.

Протекающий же ток самоподмагничивания по этой обмотке создает дополнительные потери мощности, что уменьшает коэффициент полезного действия умножителя частоты.

Известен также ферромагнитный преобразователь частоты, являющийся прототипом изобретения и содержащий конденсаторы и трансформаторы, на сердечнике каждого из которых расположены входные обмотки, подключенные попарно последовательно-встречно по входным выводам, обмотки подмагничнвания постоянным током, включенные последовательно-согласно, и выходные обмотки (2).

Однако в связи с тем, что выходные обмотки этого умножителя частоты соединены параллельно, между ними протекают уравнительные токи, которые приводят к снижению выходной мощнос-. ти, что, в свою очередь, уменьшает

775841 выходных зажимов схемы соединения. обмоток И снимают выходное напряжение Uu .

Входные обмотки также разбиты ло парам на две группы. Каждая группа питается сетевым напряжением, сдвинутым на 90 эл.град.

Работает преобразователь частоты следую им образом.

Сетеное двухфазное напряжение с помощью входных обмоток N преобразуется н четырехфазное. Сдвиг сетевого напряжения на 90 эл.град. можно получить, если одну группу входных обмоток питать фазоным напряжением, например О-Д, а вторую группу питать линейным напряжением, например С-F

Под воздействием постоянного тока сердечники трансформаторов периодически насыщаются, благодаря чему трансформаторы начинают работать в режиме магнитных ключей. В результате этого во вторичных обмотках каждого сердечника наводится ЭДС Е (фиг. З,а,б,н,г) . Суммарная ЭДС всех четырех сердечников имеет частоту

200Гц (фиг. 3 д) °

На фиг. 2,а показано соединение выходных обмоток, Здесь выходные обмотки Ид,соответствующие парам входных обмоток, соединены попарно параллельно-встречно через конденсаторы. Затем группы параллельных обмоток соединяют между собой согласно-последовательно, На фиг. 2,б — д показаны схемы замещения электрической схемы выходных обмоток для различных состояний сердечников н течение периода входной частоты. Этим состояниям сердечников соответстнуют вторичные

40 ЭДС Е, показанные на фиг. 3а г; на фиг. 3,а — вторичная ЭДС, наводимая на 1-ом сердечнике; на фиг.3,б— вторичная ЭДС, наводимая на 2-ом сердечнике, на фиг. З,в — вторичная

ЭДС, наводимая на 3-ем сердечнике; на фиг. З,г — вторичная ЭДС, наводимая на 4-ом сердечнике.

В течение времени 0- — насыщены

2-ой и 4-ый сердечники. При этом индуктивные сопротивления обмоток насыщенных сердечников „„ и Х14 равны нулю и реактивные сопротивления этих нетней будут определяться емкостями С и С, Индуктивные сопротивления ненасыщенных 1-го и 3-го сердечников будут скомпенсированы емкостями C и С .

Поэтому в схеме замещения (фиг. 2,б), соответствующей рассматриваемому состоянию сердечников, нетви, содер60 жащие источники ЭДС Е) и Е -, имеют

1И сопротивления, равные нулю- (активными сопротивлениями пренебрегаем ввиду их малой величины), а пассивные ветви имеют емкостныа сопротивления, 65 определяемые емкост ями C.„è С,. Cõåкоэффициент полезного действия. Наличие уравнительных токов требует дополнительного увеличения сечения обмоточных проводов и поэтому приводит к увеличению веса ферромагнитной части умножителя частоты.

Целью изобретения является улучшение массо-габаритных показателей преобразователя и повышение его КПД, Указанная цель достигается тем„ что в ферромагнитном преобразователе частоты, содержащем конденсаторы и трансформаторы, на сердечнике каждоГо из которых расположены входные обмотки, подключенные попарно последовательно-встречно по входным вывода(л, обмотки подмагничинания посто- 1 янным током, включенные последовательно -согласно, и выходные обмотки.Выходные обмотки каждого трансформатора.:, соответствующие парам входных соединены через конденсаторы попар- „Щ но параллельно-встречно, а образованнЫе пары входных обмоток соединены между собой последовательно-согласно.

На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя частоты со следующими обозначениями:

I,II,III,IY — номера сердечников;

W — входная обмотка;

N — выходная обмотка;

1, Wg — обмотка постоянного тока.

A,B — выходные выводы, с которых снимается выходное напряжение

С„,Ст,СÇ,C — разделительные конденсаторы выходных обмоток.

На фиг. 2а представлена электрическая схема выходной обмотки; на фиг. 2,б,в,г,д — схемы замещения выходной обмотки в различные интервалы времени насыщения сердечников.

Здесь приведены обозначения:

Е,Е-,Е-,Е;„ — ЭДС, наводимая в выходil У ч

Нйх обмотках на каждом из четырех сердечников.

На фиг ° З,а,б,в,г представлена форма ЭДС, нанодимая в выходных обмотках на каждом из четырех сердечников на фиг. Зд — форма ЭДС, полученная н результате суммиронания

ЭДС вторичных обмоток всех сердечников.

Преобразователь частоты (фиг„1), а именно учетверитель, содержит многообмоточные трансформаторы, на четырех сердечниках которых расположены обмотки N<, соединенные попарно последовательно-встречно, обмотки постоянного тока Х,,соединенные последовательно и согласно, и ,выходные обмотки Ч . Выходные обмотки W соответствующие парам входных обмоток И4,соединены также попарно,но параллельно-встречно через конденсаторы С, С, C3, C„.

Получившиеся в результате этого две пары обмоток соединены между собой последовательно-согласно. C

775841 ма замещения имеет два контура:

E> — С„и Е,-, — C+ . Ток, протекающий внутри каждого контура, будет иметь частоту 50 Гц, равную частоте источников ЭДС Е- и Е „- . Величина тока

1 внутри каждого контура будет мала и ей можно пренебреч.

Поэтому при включении нагрузки к выходным зажимам обмоток М ток

9 нагрузки будет проходить только через источники ЭДС E и Е;,, минуя пассивные ветви из емкосткей С и С о

Компенсация внутреннего индуктивного сопротивления источников

ЭДС Е(и Е, вЂ, создает условие для максимального выхода мощности преобразователя частоты. Так как источники ЭДС Е и E включены последоваф тельно, то протекание уравнительных токов невозможно. В следующий интервал времени — — X насыщается 1-ый серIT дечник, а 2-й выходит из насыщения.

Ток нагрузки теперь уже будет протекать по второй и третьей ветви схе 4ы замещения выходных обмоток (фиг. 2,в). В интервале времени 3l- fL состояние сердечников опять изменяется, генерирующими ветвями становятся 2-ая н 4-ая (фиг. 2,r).

В интервале à — 2 Ы генерировать

ЗДС начнут 1-я и 4-я ветви (фиг.2д) .

Переключения источников ЭДС через

5 четверть периода входной частоты s рассматриваемой электрической схеме позволяет осуществить умножение частоты в четыре раза (фиг. З,д) .

Формула из обр етени я

Ферромагнитный преобразователь частоты, содержащий конденсаторы и трансформаторы, на сердечнике каж" дого иэ которых расположены входные обмотки, подключенные попарно

15 последовательно-встречно по входными, выводам, обмотки намагничивания пос тоянным током, включенные последовательно-согласно,и выходные обмотки, отличающийся тем, что, 2О с целью улучшения массо-габаритных показателей и повышения КПД, выходные обмотки каждого трансформатора, соответствующие парам входных, соединены через конденсаторы попарно параллельно-встречно, а образованные пары выходных обмоток соединены между собой последовательно-согласно.