Трехфазный ферромагнитный умножитель частоты в четное число раз

 

Союз Сова тсии«

Социапистичв сии« респубпни

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Х А@ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»>892619 (61) Дополнительное «авт. свид-ву(22)Заявлено 19.03.80 (2I) 2895811/24-07 с присоединением заяв«и М (23) П рно ритет. (51.) М. Кл.

Н 02 М 5/16

9мудврававы6 «аи«твт

СССР ав авлан взвйрвтеай и вирытий

Опубли«овано 23. 12. 81., Бюллетень М 47

Дата опубли«ования описания 25 . 12 . 81 (53) УДК 621. .314.263 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.Н, Богаченков и О.П. Новожилов (71) Заявитель

Иосковский институт электронного маши (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ФЕРРОИАГНИТНЫЙ УИНОЖИТЕЛЬ

ЧАСТОТЫ В ЧЕТНОЕ ЧИСЛО РАЗ

Изобретение относится к электротехнике N может быть использовано в качестве источника напряжения повышенной частоты, в частности, для питания выпрямителей, электродвигателей. Ф . Известны ферромагнитные умножите" ли частоты в четное число раэ, в которых подмагничивание сердечников осуществляется от отдельного источ-. ника постоянного тока 313, 123 и !33 °

Умножители содержат входные, выходные цепи, цепь подмагничивания и отдельный источник постоянного тока..

Наличие отдельного источника усложняет изготовление устройства,. Увеличивает его массу и габарит, не позволяет. осуществить стабилизацию выходного напряжения при изменении нагрузки.

Известны умножители частоты с llo стоянными магнитами, с самопроизвольной поляризацией сердечников и с самоподмагничиванием постоянным током.

Ферромагнитные умножители частоты с постоянными магнитами (4) не содержИт обмоток подмагничивания, имеют высокие энергетические показатели (43 и (51.

Однако они весьма сложны в изготовлении и условия возникновения и существования колебаний на выходе таких умножителей в сильной мере зависят от нагрузки, входного напряжения и параметров схемы. Кроме того, они имеют большие массу и габарит.

Известны ферромагнитные умножители частоты с самоподмагничиванием постоянным током. Они содержат вспомогательные обмотки, выпрямительные диоды, обмотки подмагничивания и .имеют однофазный выход 16).

Распространение этих решений на трехфаэные ферромагнитные умножители частоты приведет к неоправданному увеличению количества выпрямительных

1 диодов, что повышает стоимость и снижает надежность устройства.

3 Н92б1

Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный ферромагнитный умножитель частоты в четное число раз, содержащий 3N сердечников с фазовым сдвигом магнитодвижущих сил равным (К-1) ° 2П/3N, где К=1,2 ..3N, 5 а И вЂ” четное число, на которых расположены входные и выходные обмотки, а также обмотки подмагничивания и источник постоянного тока, состоящий из выпрямителя, ко входу которого подключена цепь из вспомогательных обмоток, а к его выходу — цепь подмагничивания, образованная обмотками подмагничивания 173.

Недостаток этого устройства состоит в том, что сердечники, на которых располо>нены вспомогательные обмотки, должны иметь увеличенные площади окна и объем ферромагнитного . материала, чтобы обеспечить не толь20 ко заданную мощность преобразования на выходе, но и мощность затрачиваемую на подмагничивание сердечников.

Так как все сердечники выполнены

2S идентичными, то это увеличивает массу и габарит устройства. Умножителю частоты присущи и другие недостатки.

Отсутствие стабилизации выходного напряжения при изменении нагрузки, необходимость включения фильтрующего

30 конденсатора на выходе выпрямителя, значительный уровень побочных гармоник в спектре выходного напряжения.

Область применения известного технического решения ограничена определенной структурой преобразователя числа фаз, представляющего собой совокупность входных обмоток. Это не позволяет улучшать характеристики умножителей путем использования других

° 0 преобразователей числа фаз.

Цель изобретения — улучшение массо-габаритных показателей и расширение его функциональных возможностей: стабилизации выходного напряжения, фильтрации выпрямленного напряжения, фильтрации побочных гармоник в спектре выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном ферромагнитном умно- М жителе частоты в четное число раз, содержащее 3N сердечников с фазовым сдвигом магнитодвижущих сил равным (К-1 )-2П/3N, где К=1,2 ° 3N, à N— четное число, на которых расположены S5 входные и выходные обмотки, а также обмотки подмагничивания, и источник постоянного тока, состоящий из выпря9 4 мителя, ко входу которого подключена цепь из вспомогательных обмоток, и к его выходу — цепь подмагничивания, образованная обмотками подмагничивания, вспомогательные обмотки размещены на всех сердечыиках и образуют, по крайней мере, одну кольцевую цепь, включающую по одной вспомогательной обмотке каждого стержня, причем эти обмотки соединены между собой согласно последовательно, а их средняя точка и общая точка соединения первой и последней обмоток соединены се входом выпрямителя.

Кроме того, умножитель частоты отличается тем, что вспомогательные обйотки соединены в одну кольцевую цепь, соединенную со входом выпрямителя, выполненного по мостовой однофазной схеме.

Вспомогательные обмотки соединены в две кольцевые цепи, соединенные

CO BXO O BbIllPRMHTellR, ВЫПОЛНЕННОГО по двухфазной схеме.

На фиг. 1 изображена схема учетверителя, в котором используется исI точник постоянного тока, включающий мостовой выпрямитель и вспомогательные обмотки, соединенные по кольцевой схеме; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений на вспомогательных обмотках, цели подмагничивания и выходных обмотках; на фиг. 3 — схема учетверителя, в котором используется двухфазный выпрямитель, а вспомогательные обмотки образуют две кольцевые цепи.

Трехфазный ферромагнитный учетверитель частоты (й-4) (фиг. 1) содержит двенадцать (3N) сердечников с фазовым сдвигом МДС (К-1) ° 2П/3N, где

K=1,2...,3N, входные, выходные, вспомогательные обмотки и мостовой выпрямитель. Входными обмотками, расположенными на сердечниках 1,2...-12, являются 13-18, выходными 19-24.

Цепь подмагничивания состоит из обмоток 25-26, и подключена к выходу мостового выпрямителя 27. Вспомогательные обмотки 28, сердечников

1,2...12 соединены согласно последовательно в кольцевую цепь. Противоположные точки 29 и 30 кольцевой цепи образуют выводы, подключенные ко входу выпрямителя 27.

Устройство работает следующим образом.

При вКлючении умножителя частоты> когда ток в цепи лодмагничивания отФормула изобретения

1. Трехфазный ферромагнитный умножитель частоты в четное число раз, содержащий 3N сердечников с фазовым сдвигом магнитодвижущих сил равным (К-1)-2П/3N, где K=1,2 ..3N, а й— четное число, на которых расположены входные и выходные обмотки, а также обмотки подмагничивания, и источник постоянного тока, состоящий иэ выпрямителя, ко входу которого подключена цепь из вспомогательных обмоток, а к его выходу — цепь подмагничивания, образованная обмотками подмагничивания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и улучшения массо-габаритных показателей, вспомогательные обмотки размещены

5 89261 сутствует, на каждой из вспомогательных обмоток 28 возникают напряжения в виде симметричных разнополярных импульсов, сдвинутых на П.

Сдвиг между временными последовательностями напряжений на обмотках

28 составляет (К-1) ° 2П/3И, где К = — 1,2...12. На фиг. 2в-б, изображены импульсы напряжения на цепочках, составленных из двух половин обмоток 28 соответственно. Поскольку общие точки 29 и 30 этих цепочек подсоединены ко входу диодного выпрямителя 27, то на его выходе появятся однополярные импульсы напряжения (фиг. 2 в) содержащие постоянную составляющую. Через обмотки подмаЪ-ничивания 25-26, подключенные к выходу выпрямительного моста 27, начнет протекать ток, также содержащий постоянную составляющую.

Протекание постоянной составляющей тока по цепи подмагничивания 25-26 приведет к подмагничиванию сердечников и, как следствие, к относительному сдвигу импульсов напряжения на каждой из вспомогательных обмоток 28 в связи с чем изменяется форма напряжения на цепочках, составленных из половины обмоток 28 (фиг. 2 г) и

30 (фиг. 2 д) и на цепи подмагничивания

25-26 (фиг. 2 е).

Как видно из фиг. 2 е, напряжение на цепи подмагничивания содержит постоянную составляющую, что свидетельствует о воэможности подмагничивания сердечников умножителя в стационарном режиме.

С целью простоты и наглядности на временных диаграммах (фиг. 2 ж,з,и) изображены импульсы в виде отрезков синусоиды. При этом совокупность импульсов на выходных обмотках 19-20 (фиг. 2 ж), 21-22 (фиг. 2 з), 23-24 (фиг. 2 и) образует симметричную систему трехфазного напряжения с частотой, в четыре раза превышающей частоту входного напряжения. Цифрами на временных диаграммах показаны номера сердечников," на обмотках которых формируются импульсы напряжения.

В приведенном учетверителе частоты (фиг. 3) на каждом сердечнике расположено по две вспомогательные обмотки, которые соединены согласно последовательно в две кольцевые цепи, в каждую из которых входят по одной вспомогательной обмотке каждого сердечника. Противоположные точки 29

9 6 и 30 образуют выводы для подключения двухфазного выпрямителя.

Принцип работы этого учетверителя аналогичен принципу работы учетверителя частоты с мостовым выпрямителем (фиг. 1).

В предлагаемом техническом решении мощность, затрачиваемая на подмагничивание, распределяется между отдельными сердечниками равномерно, и поэтому на каждый сердечник приходится меньшая величина мощности, чем в известном. Это позволяет уменьшить размеры окна и объем ферромагнитного материала сердечников и, как следствие, массу и габарит всего устройст- ва.

Вследствие действия отрицательной обратной связи по напряжению через цепь подмагничивания, в умножителе частоты осуществляется стабилизация выходного напряжения. Равномерность загрузки сердечников выпрямителем и кольцевое включение вспомогательных обмоток обеспечивает меньший уровень побочных гармоник в спектре выходного напряжения. Облегчаются условия .фильтрации выпрямФзнного напряжения, поступающего на цепь подмагничивания (фиг. 2 е). В умножителе частоты может быть использована любая из известных схем преобразователей числа Фаз, что способствует улучшению его характеристик. Например, при использовании преобразователя числа фаз с синусными обмотками улучшается форма выходного напряжения. на всех сердечниках и образуют, по крайней мере, одну кольцевую цепь, включающую, по одной вспомогательной обмотке каждого стержня, причем эти обмотки соединены между собой согласно последовательно, а их средняя точка и общая точка соединения первой„ и последней обмоток соединены со входом выпрямителя.

2. Трехфазный Ферромагнитный умножитель частоты в четное число раз по и. 1, отличающийся тем, что вспомогательные обмотки соединены в одну кольцевую цепь„ соединенную со входом выпрямителя, выполненного по мостовой однофазной схеме.

3. Трехфазный ферромагнитный умножитель частоты в четное число раз по п. 1, отличающийся тем, что вспомогательные обмотки соединены в две кольцевые цепи, соединенные со входом выпрямителя, выполненным по двухфазной схеме.

Источники информации, у принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

М 529528, кл. Н 02 И 5/16, 1976.

2. Патент Японии И 43-23174, кл. 56 0321, 1968.

lO 3. Бамдас А.И. и др. Ферромагнитные умножители частоты, M., Энергия, 1968, с. 37, 94, 122.

4, Авторское свидетельство СССР и 182224, кл. Н 02 И 5/16s 1964.

is 5 Патент .Франции М 1151253 кл. Н 02 И,1973.

6. Авторское свидетельство СССР

М 665378, кл. Н 02 И 5/16, 1978.

7. Авторское свидетельство СССР зв И 571861,.кл. Н 02 И 5/16, 1976.