RU1787309C - Устройство дл уменьшени пульсаций на выходе выпр мител - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение может быть использовано в выпр мител х, работающих при широко измен ющейс  нагрузке. Сущность изобретени : устройство включает дроссель фильтра, состо щий из двух сердечников 1,2, составл ющих два сло , один из которых выполнен из насыщающегос  материала с большой магнитной проницаемостью , например феррита, а другой - из ненасыщающегос  материала, например МО-пермалло . Поверх этих слоев размещена обмотка 3 из изол ционного провода. Указанный дроссель включен между входным и выходным выводами, а между выходным и общим выводами включен конденсатор . Входной, выходной и общий выводы служат дл  подключени  соответственно выходного напр жени  выпр мител  и нагрузки . Указанное выполнение устройства обеспечивает его упрощение и улучшение массогабаритных показателей при широком диапазоне изменени  нагрузки. 2 ил. ел С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в выпр мител х , работающих при широко измен ющейс  нагрузке.. .

Известно устройство дл  ослаблени  пульсаций посто нного тока, содержащее сглаживающий дроссель, конец обмотки которого соединен с выходным выводом, а начало и отвод обмотки через управл емые ключи соединены с входным выводом. Конденсатор вклк5чён ежду выходными выводами . Выходы формирователей сигналов управлени  соединены с управл ющими электродами управл емых ключей, а входы данного формировател  - непосредственно , а другого формировател  - через инвертор подключены к выходу компаратора, имеющего нулевой порог срабатывани , вход которого соединен с выходом интегратора , входы которого соединены соответственно с началом и концом обмотки дроссел . Выходной вывод объединен с входным выводом.

Недостатком данного устройства  вл етс  сложность схематического решени , заключающа с  в необходимости применени  специальной схемы дл  коммутациивы- ходов обмотки. Сложна  конструкци  дроссел  требует достаточно большого количества витков и отвода, что в свою очередь , влечет за собой использование большого количества меди и, как следствие, увеличиваютс  массогабаритные характеристики .

Известен также индуктивный элемент, который может быть использован в устройстве дл  уменьшени  пульсации на выходе выпр мител , содержащий обмотку, размещенную на кольцевом магнитопроводе. Бокова  сторона .поперечного сечени  магнитопровода по его внутреннему диаметру выполнена меньше боковой стороны по внешнему диаметру магнитопровода, а торцовые1 стороны поперечного сечени  выполнены выпуклыми по дуге. Полна  двойна  высота выпуклой области определ етс  из математического выражени .

Использование дросселей такого типа не позвол ет измен ть индуктивность в зависимости от тока нагрузки в требуемых пределах. При применении дроссел  в устройстве дл  уменьшени  пульсации, расчетна  индуктивность дл  тока холостого хода оказываетс  либо резко мен ющийс  и недостаточной дл  фильтрации в выбранном диапазоне токов нагрузки, либо неконструктивной, ведущей к недопустимому увеличению массогабаритных характеристик, увеличению индуктивности

рассе ни , снижению энергетических показателей (снижение КПД).

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  уменьшени 

пульсаций на выходе выпр мител  (а. с. Мг 1387134, кл. Н 02 М1/14), содержащее две секции обмотки дроссел , расположенные на одном магнитопроводе. Последовательно с концом обмотки (секции) включен тири0 стор, последовательно с началом второй обмотки (секции) - другой тиристор. Между концом первой обмотки и началом второй обмотки включен третий тиристор. Первый и третий тиристоры соединены анодами,

5 второй и третий - катодами. При открытом состо нии первого и второго тиристора обмотки (секции) дроссел  соединены параллельно , а при открытом состо нии третьего тиристора - последовательно. Параллельно

0 выходу устройства включена конденсаторна  батаре .

Недостатком данного устройства  вл етс  наличие двух обмоток дроссел  и необходимость в специальном устройстве синхронной коммутации обмоток,

Целью изобретени   вл етс  упрощение схемотехнического решени  и уменьшение массогабаритных показателей при широко измен ющейс  нагрузке.

0 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  уменьшени  пульсаций на выходе выпр мител , содержащем входной, выходной и общий выводу дл  подключени  соответственно выходного на5 пр жени  выпр мител  и нагрузки, дрос- сель, включенный между выходным и общим выводами и конденсатор, включенный между выходным и общим выводами, дроссель выполнен в виде обмотки, разме0 щенной на сердечнике, представл ющем собой двухслойную конструкцию, один слой которой выполнен из резко насыщающего материала большой проницаемости, например , из феррита, а другой из ненасыщающе5 гос , например МО-пермалло .

Подобна  совокупность существенных признаков нами не обнаружена в патентных и других общедопустимых источниках информации , что позвол ет сделать вывод о

0 соответствии за вл емого технического решени  критерию новизна.

Выполнение дроссел  в виде обмотки размещенной на сердечнике, представл ю щем собой двухслойную конструкцию, одиг

5 слой которой выполнен из насыщающегос  материала большой проницаемости, а дру гой из ненасыщающегос  - обеспечивает по вление в объекте новых положительных свойств: значительно упрощаетс  принципиальна  схема устройства и снижаютс 

массообъемные показатели, что позвол ет сделать вывод о соответствии технического решени  критерию существенные отличи .

На фиг, 1 представлена конструкци  дроссел  фильтра, который состоит из двух сердечников 1 и 2 разных материалов: феррита (М-20) и МО-пермалло  (марки МП 140) соответственно с размещенной по-верху обмоткой 3 из изол ционного провода.

На фиг. 2 приведена принципиальна  схема предлагаемого устройства.

Устройство работает следующим образом .. -

При нагрузках больших половины номи- нальной, дол  индуктивности обмотки 3 (фиг. 1 и 2) от потока сердечника 1 становитс  минимальной и падение напр жени  от переменной составл ющей выпр мленного тока принимает на себ  индуктивность об- мотки 3 от потока через сердечник 2, который выполнен из МО-пермалло , имеет относительно большую величину макси- мальной индукции и ненасыщаетс  в рабочем диапазоне максимальных токов, тогда как сердечник -1 находитс  в это врем  в насыщенном состо нии..

При снижении нагрузки до уровн  меньше половины максимального значени  тока индуктивность обмотки 3 возрастает, т, к. намагниченность сердечника 1 уменьшаетс  и индукци  в нем имеет возможность измен тьс  в больших пределах, потоки перераспредел ютс  между сердечниками, Крайне неблагопри тным режимом вс кого фильтра в этом случае  вл етс  режим холостого хода, т. к. он требует большой индуктивности , что р де случаев неосуществимо простыми способами и ведет к повышению массогабаритных показателей, уменьше- нию энергетических характеристик устройства в целом.

В данном техническом решении эта индуктивность оказываетс  автоматически максимальной..

Жесткость внешней характеристики в динамическом режиме получаетс  автоматически .

Величина суммарного потока зависит от степени подмагниченности сердечника 1 из феррита. Индуктивность обмотки в ма- лых пол х максимальна, что соответствует режиму малых выходных токов, когда дл  пульсаций на выходе необходима максимальна  индуктивность. В режиме больших токов сердечник из феррита насыщаетс  и индуктивность достигает минимального значени . Полученной за счет цикла сердечника из МО-пермалло  индуктивности оказываетс  достаточно дл  той же степени компенсации пульсаций.

Наличие сердечника из МО-перм лло  позвол ет получить индуктивный характер дроссел  в целом, составл   активные потери в заданных пределах. В Электронной технике в автоматике, под ред. Ю.И.Конева , М. Советское радио, 1980, № 11, стр. 25-26, стр. 153-156 показаны оптимальные режимы дросселей, работающих в режиме подмагничивани .

К уз

VQo-K -R

Qc-Ho

Ic

где L - необходимое дл  эффективной фильтрации значение индуктивности;

К - нормирующий коэффициент;

1экв - эквивалентна  магнитна  проницаемость;

Qo, Ко, lo - площадь окна, коэффициент заполнени  окна, средн   длина витка соответственно;

R. - сопротивление обмотки посто нному току;

Qo - площадь поперечного сечени  сердечника; .

Но - напр женность посто нной составл ющей пол ;

10 - посто нна  составл юща  тока нагрузки .

Очевидно, что с возрастанием тока нагрузки необходимое значение индуктивности падает.

Величина минимальной индуктивности дроссел  дл  эффективной фильтрации в режиме малых токов нагрузки характеризу Jn tumaxI

---- -5 Тетс  условием LI

0,11но.

где UH - напр жение на выходе фильтра;

tumax - максимальное значение длительности импульса при однотактном режиме работы преобразовател  на выходе фильтра;

Ks-ftu,

где f - основна  гармоника выходного частотного спектра преобразовател . Должна быть по возможности большой.

Известно, что сердечник без зазора из материала с большой проницаемостью из- за резкой насыщаемости дл  выполнени  поставленной задачи имеет недопустимо большие массобъемные характеристики и уменьшает КПД всего устройства в режиме больших токов.

Задача оптимизации мэссообъемных характеристик решаетс  в данном случае расчленением зоны возможных значений тока нагрузки на 2 участка: режим больших токов и режим малых токов. Д;;  режима

больших токов определ ющим элементом фильтрации  вл етс  индуктивность LI об- мотки,охватывающей сердечник, например, из МО пермалло , при этом напр женность посто нной составл ющей пол  может быть достаточной дл  насыщени  сердечника с большой магнитной проницаемостью, например , из феррита, при этом выполн етс  условие

v-Ai tumax 1

U

L2.

нтах Кз - 1

В режиме малых токов определ ющим  вл етс  индуктивность La той же обмотки, но охватывающей сердечник с большой магнитной проницаемостью, например, изфер- рита,при этом напр женность пол  меньше напр женности насыщени  и выполн етс  условие:

L1 + U и.1 ,.

mmin I

Расчетна  индуктивность, соответствующа  номинальному току нагрузки, примерно в 4 раза меньше, чем в обычном фильтре, т. е. габариты дроссел  уменьшаютс . По отношению к прототипу отпадает необходимость в специальных коммутирующих схематических элементах и введени  дополнительных обмоток, что упрощает конструкцию и снижает массообъемные показатели за счёт исключени  коммутирующих звень- ев.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  уменьшени  пульсаций на выходе выпр мител , содержащее

   входной, выходной и общий выводы дл  подключени  соответственно выходного напр жени  выпр мител  и нагрузки, дроссель, включенный между входным и выходным выводами, и конденсатор, включенный между выходным и общим выводами, отличающеес  тем, что, с целью улучшени  массогабаритных показателей при изменении нагрузки в широком диапазоне и упрощени , указанный

   дроссель выполнен в виде обмотки, размещенной на сердечнике, выполненном в виде двухслойной конструкции, в качестве одного сло  которой использован насыщающийс  материал с большой магнитной проницаемостью , а в качестве другого сло  использован ненасыщающийс  материал,

   фиг.1