RU161623U1

RU161623U1 - FREQUENCY MULTIPLIER WITH ADVANCED FREQUENCY RANGE

Info

Publication number: RU161623U1
Application number: RU2015131607/07U
Authority: RU
Inventors: Любовь Эммануиловна Рогинская; Юлия Владиславовна Рахманова; Кирилл Алексеевич Воронин
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2016-04-27

Abstract

Умножитель частоты трансформаторного типа, содержащий трансформатор, на стержнях пространственного магнитопровода которого расположены первичные и вторичные обмотки, отличающийся тем, что три первичные и три вторичные обмотки соединены в звезду, а на ярмах магнитопровода расположены три вторичные обмотки, соединенные в открытый треугольник.A transformer type frequency multiplier containing a transformer, on the rods of the spatial magnetic core of which primary and secondary windings are located, characterized in that the three primary and three secondary windings are connected in a star, and three secondary windings connected in an open triangle are located on the yokes of the magnetic circuit.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве умножителя частоты с расширенным частотным диапазоном, а также для получения на выходе двух частот заданного напряжения, в частности в авиастроении.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as a frequency multiplier with an extended frequency range, as well as to obtain a given voltage at the output of two frequencies, in particular in the aircraft industry.

Известен автономный инвертор [патент РФ №2216090, Н02М 003/315, 10.11.2003], содержащий резонансный мостовой тиристорный инвертор, нагрузку, измерительную катушку, дроссель, фильтровый конденсатор, выпрямитель, блок управления.Known autonomous inverter [RF patent No. 2216090, Н02М 003/315, 10.11.2003] containing a resonant bridge thyristor inverter, load, measuring coil, inductor, filter capacitor, rectifier, control unit.

Недостатком данного устройства являются повышенные массогабаритные показатели из-за наличия в схеме большого количества элементов.The disadvantage of this device is the increased overall dimensions due to the presence in the circuit of a large number of elements.

Известен магнитотиристорный преобразователь частоты [патент РФ №95197, Н02М 5/16, 15.02.2010], содержащий магнитотиристорный преобразователь частоты, инвертор, умножитель частоты, конденсатор, сглаживающие дроссели.Known magneto-thyristor frequency converter [RF patent No. 95197, H02M 5/16, 02/15/2010], containing a magneto-thyristor frequency converter, inverter, frequency multiplier, capacitor, smoothing chokes.

Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные сложностью изменения коэффициента трансформации для согласования нагрузки по напряжению.The disadvantage of this device is the limited functionality due to the complexity of changing the transformation coefficient to match the load voltage.

Известен умножитель частоты трансформаторного типа [патент РФ №2279177, М. кл. Н02М 5/16, 2006], содержащий трансформатор, на каждом стержне которого расположены четыре первичные обмотки, объединенные в две пары. Каждая пара первичных обмоток замкнута на пару согласно включенных транзисторов. Так как умножитель частоты с трехфазным выходом состоит из трех умножителей с однофазным выходом, то может использоваться для однофазного тока.Known frequency transformer type multiplier [RF patent No. 2279177, M. cl. H02M 5/16, 2006], comprising a transformer, on each terminal of which there are four primary windings combined in two pairs. Each pair of primary windings is closed to a pair according to the included transistors. Since a frequency multiplier with a three-phase output consists of three multipliers with a single-phase output, it can be used for a single-phase current.

Недостатками аналога являются сложность осуществления согласования наиболее благоприятного режима работы и сложность конструкции, так как применение транзисторов требует систему охлаждения, блок управления и систему защиты при коммутациях.The disadvantages of the analogue are the difficulty of negotiating the most favorable operating mode and the complexity of the design, since the use of transistors requires a cooling system, a control unit and a protection system for switching.

Известен тиристорный преобразователь частоты, содержащий инвертор и трансформатор ТСК-100-2,4 (А.К. Белкин, Л.И. Гутин, И.Н. Таназлы, А.А. Шуляк, Элементы индукционных установок, М.: Энергоатомиздат, 2007. - 140 с: ил.), который предназначен для согласования параметров сети и напряжения. ТСК-100-2,4 имеет магнитопровод броневого типа на базе Ш-образных сердечников и две обмотки. Для обеспечения трансформатора с цилиндрическими обмотками переменного коэффициента трансформации, вторичная обмотка выполнена с рядом ответвлений. Для согласования нагрузки по напряжению производится переключение этих ответвлений.A known thyristor frequency converter containing an inverter and transformer TSK-100-2,4 (A.K. Belkin, L.I. Gutin, I.N. Tanazly, A.A. Shulyak, Elements of induction plants, M .: Energoatomizdat, 2007. - 140 s: ill.), Which is designed to coordinate network parameters and voltage. TSK-100-2,4 has an armored magnetic circuit based on W-shaped cores and two windings. To provide a transformer with cylindrical windings of a variable transformation ratio, the secondary winding is made with a number of branches. To match the voltage load, these branches are switched.

Недостатком данного устройства является ограниченные функциональные возможности, обусловленные сложностью изменения коэффициента трансформации для согласования нагрузки по напряжению. Другими недостатками является ограничение использования в диапазоне до 2,4 кГц и невозможность увеличения частоты тока. Так как магнитопровод выполнен из листовой стали, то при повышении частоты свыше 2,4 кГц резко увеличиваются потери в трансформаторе.The disadvantage of this device is the limited functionality due to the complexity of changing the transformation coefficient to match the load voltage. Other disadvantages are the limitation of use in the range up to 2.4 kHz and the inability to increase the frequency of the current. Since the magnetic circuit is made of sheet steel, with an increase in frequency above 2.4 kHz, the losses in the transformer increase sharply.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является умножитель частоты трансформаторного типа [патент РФ №2279177, М. кл. Н02М 5/16, 2006], содержащий трансформатор, на каждом стержне которого расположены первичные обмотки, объединенные в две пары, и вторичные обмотки. Каждая пара первичных обмоток замкнута на пару согласно включенных транзисторов. Так как умножитель частоты с трехфазным выходом состоит из трех умножителей с однофазным выходом, то может использоваться для однофазного тока.Closest to the proposed design is a frequency multiplier of a transformer type [RF patent No. 2279177, M. cl. H02M 5/16, 2006], containing a transformer, on each rod of which there are primary windings combined in two pairs, and secondary windings. Each pair of primary windings is closed to a pair according to the included transistors. Since a frequency multiplier with a three-phase output consists of three multipliers with a single-phase output, it can be used for a single-phase current.

Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей, увеличение частоты тока, расширение частотного диапазона, получение двух выходных частот заданного напряжения, регулирование выходного напряжения за счет изменения тока обмотки управления.The objective of the utility model is to expand the functionality, increase the current frequency, expand the frequency range, obtain two output frequencies of a given voltage, regulate the output voltage by changing the current of the control winding.

Техническим результатом является получение двухчастотного напряжения: трехфазного стандартной частоты и однофазного утроенной частоты.The technical result is to obtain a two-frequency voltage: a three-phase standard frequency and a single-phase triple frequency.

Поставленная задача решается и указанный технический результат достигается тем, что в умножителе частоты трансформаторного типа, содержащем трансформатор, на стержнях пространственного магнитопровода которого расположены первичные и вторичные обмотки, согласно полезной модели, три первичные и три вторичные обмотки соединены в звезду, а на ярмах магнитопровода расположены три вторичные обмотки, соединенные в открытый треугольник.The problem is solved and the technical result is achieved by the fact that in the transformer-type frequency multiplier containing the transformer, on the rods of the spatial magnetic circuit of which primary and secondary windings are located, according to the utility model, three primary and three secondary windings are connected to a star, and located on the yokes of the magnetic circuit Three secondary windings connected in an open triangle.

В отличие от прототипа, на выходе формируется двухчастотное напряжение, при этом отпадает необходимость в контроле гармоники 1-го порядка. Таким образом, нет необходимости подключать обмотку управления к дополнительному источнику постоянного напряжения.Unlike the prototype, a dual-frequency voltage is generated at the output, and there is no need to control 1st-order harmonics. Thus, there is no need to connect the control winding to an additional DC voltage source.

Существо полезной модели поясняется чертежом. На фигуре изображена схема соединения умножителя частоты с расширенным частотным диапазоном.The essence of the utility model is illustrated in the drawing. The figure shows a connection diagram of a frequency multiplier with an extended frequency range.

Трехфазный пространственный магнитопровод 1, состоящий из трех колец 2, 3 и 4, причем стержни этого магнитопровода образованы смежными стержнями колец, а ярма колец, являются ярмами магнитопровода. Первичные обмотки 5, 6 и 7 соединены в звезду. Обмотка 5 выполнена на стержне из колец 2 и 3, обмотка 6 выполнена на стержне из колец 2 и 4 и обмотка 7 выполнена на стержне из колец 3 и 4. На этих же стержнях выполнены вторичные обмотки 8, 9 и 10, соединенные в звезду. Обмотки 11, 12 и 13 выполнены на ярмах колец 2, 3 и 4 соответственно и соединены последовательно. При насыщении магнитопровода основными гармоническими составляющими потока являются первая и третья. При этом первые гармоники сдвинуты на угол 120 градусов, а третьи - на 360 градусов. Также сдвинуты и ЭДС, наводимые в обмотках 11, 12 и 13. При этом первые гармоники сдвинуты на 120 градусов и компенсируются, а третьи арифметически складываются. Поэтому выходное напряжение этих обмоток изменяется с тройной частотой. В первичных обмотках 5, 6 и 7 и вторичных 8, 9 и 10, третьи гармоники взаимно компенсируются, поэтому наводится только первая гармоника, т.е. их ЭДС синусоидальная и соответствует ЭДС обычного трансформатора.A three-phase spatial magnetic circuit 1, consisting of three rings 2, 3, and 4, the rods of this magnetic circuit being formed by adjacent ring rods, and the yokes of the rings are the yokes of the magnetic circuit. The primary windings 5, 6 and 7 are connected in a star. Winding 5 is made on a rod of rings 2 and 3, winding 6 is made on a rod of rings 2 and 4 and winding 7 is made on a rod of rings 3 and 4. Secondary windings 8, 9 and 10 connected to a star are made on the same rods. The windings 11, 12 and 13 are made on the yokes of the rings 2, 3 and 4, respectively, and are connected in series. When the magnetic circuit is saturated, the first and third are the main harmonic components of the flux. In this case, the first harmonics are shifted by an angle of 120 degrees, and the third - by 360 degrees. The EMF induced in the windings 11, 12 and 13 is also shifted. In this case, the first harmonics are shifted by 120 degrees and compensated, while the third harmonics add up. Therefore, the output voltage of these windings changes with a triple frequency. In the primary windings 5, 6 and 7 and the secondary 8, 9 and 10, the third harmonics are mutually compensated, therefore only the first harmonic is induced, i.e. their emf is sinusoidal and corresponds to the emf of a conventional transformer.

Итак, заявляемая полезная модель позволяет расширить частотный диапазон умножителя частоты, повысить надежность работы, уменьшить влияние первой гармоники, в частности в энергосистемах, применяемых в авиастроении.So, the claimed utility model allows you to expand the frequency range of the frequency multiplier, improve reliability, reduce the influence of the first harmonic, in particular in power systems used in aircraft construction.

Claims

A transformer type frequency multiplier containing a transformer, on the rods of the spatial magnetic core of which primary and secondary windings are located, characterized in that the three primary and three secondary windings are connected in a star, and three secondary windings connected in an open triangle are located on the yokes of the magnetic circuit.