RU77517U1

RU77517U1 - INDUCTIVE CAPACITY CONVERTER

Info

Publication number: RU77517U1
Application number: RU2008118172/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Саенко; Виктор Михайлович Опре; Алексей Александрович Новик; Петр Александрович Кошелев; Сергей Владимирович Парамонов; Сергей Анатольевич Дозоров
Priority date: 2008-05-06
Filing date: 2008-05-06
Publication date: 2008-10-20

Abstract

Индуктивно-емкостный преобразователь относится к преобразовательной технике и может быть использован в системах электроснабжения, электротермии, питания оптических квантовых генераторов, а также для заряда емкостных накопителей, аккумуляторных батарей, в установках магнитно-импульсной обработки металлов, в генераторах накачки импульсных лазеров, в машинах конденсаторной контактной электросварки, в установках техники физических экспериментов и т.д.Inductive-capacitive transducer belongs to the converting technique and can be used in power supply systems, electrothermics, power supply of optical quantum generators, as well as for charging capacitive storage devices, rechargeable batteries, in magnetic pulse metal processing plants, in pulse pump laser generators, in condenser machines contact welding, in installations of the equipment of physical experiments, etc.

Для уменьшения массогабаритных показателей и стоимости в устройстве, содержащем источник гармонической ЭДС, конденсатор, согласующий трансформатор и нагрузку, подключенную ко вторичной обмотке трансформатора, конденсатор включен последовательно с источником гармонической ЭДС и первичной обмоткой согласующего трансформатора, при этом конденсатор, индуктивность рассеяния первичной обмотки согласующего трансформатора и индуктивность намагничивания трансформатора образуют резонансный контур, причемTo reduce the overall dimensions and cost in a device containing a harmonic emf source, a capacitor, a matching transformer and a load connected to the secondary winding of the transformer, the capacitor is connected in series with the harmonic EMF source and the primary winding of the matching transformer, while the capacitor is the dissipation inductance of the primary winding of the matching transformer and the magnetization inductance of the transformer form a resonant circuit, and

где ω - круговая частота питающей сети,where ω is the circular frequency of the supply network,

С - емкость резонансного колебательного контура,C is the capacity of the resonant oscillatory circuit,

L_s - индуктивность рассеяния первичной обмотки трансформатора,L _s - leakage inductance of the primary winding of the transformer,

L_μ - индуктивность намагничивания трансформатора.L _μ - magnetization inductance of the transformer.

Description

Заявляемая полезная модель относится к преобразовательной технике и может быть использована в системах электроснабжения, электротермии, питания оптических квантовых генераторов, а также для заряда емкостных накопителей, аккумуляторных батарей, в установках магнитно-импульсной обработки металлов, в генераторах накачки импульсных лазеров, в машинах конденсаторной контактной электросварки, в установках техники физических экспериментов и т.д.The inventive utility model relates to a conversion technique and can be used in power supply systems, electrothermics, power supply of optical quantum generators, as well as for charging capacitive storage devices, rechargeable batteries, in magnetic pulse metal processing plants, in pulse pump laser generators, in capacitor contact machines electric welding, in installations of the technique of physical experiments, etc.

Практически во всех источниках электропитания неизменным током, использующих индуктивно-емкостной преобразователь (ИЕП), в качестве согласующего элемента и (или) гальванической развязки применяются трансформаторы, в которых присутствуют индуктивность намагничивания L_μ и индуктивность рассеяния L_s.In almost all direct current power sources using an inductance-capacitive converter (IEP), transformers are used as a matching element and / or galvanic isolation, in which there are magnetization inductance L _μ and leakage inductance L _s .

Известна схема Бушеро (Белостоцкий Б.Р., Любавский Ю.В., Овчинников В.М. Основы лазерной техники. М., «Советсткое радио», 1972, стр.245, рис.4.7.а) [1], представляющая собой последовательный колебательный LC-контур, подключенный к источнику синусоидального напряжения и настроенный в резонанс, причем нагрузка подключена параллельно конденсатору.Known Bushero scheme (Belostotsky B.R., Lyubavsky Yu.V., Ovchinnikov V.M. Fundamentals of laser technology. M., "Soviet Radio", 1972, p. 245, Fig. 4.7.a) [1], representing It is a sequential oscillatory LC circuit connected to a sinusoidal voltage source and tuned to resonance, with the load connected in parallel to the capacitor.

Существуют различные модификации резонансных контуров ИЕП, среди которых наибольшее применение нашли ИЕП с симметричной Т-образной резонансной схемой, состоящей из двух последовательно соединенных одинаковых катушек индуктивности, размещенных на общем магнитопроводе и включенных между первой клеммой источника переменного напряжения и нагрузкой, и конденсатора, первый вывод которого подключен к общей точке катушек, а второй к проводнику, соединяющему вторую клемму источника с нагрузкой [1].There are various modifications of the resonant circuits of the IEP, among which the most widely used are the IEP with a symmetric T-shaped resonant circuit consisting of two identical inductors connected in series located on a common magnetic circuit and connected between the first terminal of the AC voltage source and the load, and the capacitor, the first output which is connected to the common point of the coils, and the second to the conductor connecting the second terminal of the source with the load [1].

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является индуктивно-емкостный преобразователь, содержащий настроенные в резонанс на частоте питающей сети конденсатор и дроссель, выполненный из двух последовательно соединенных частей, причем нагрузкой является согласующий трансформатор [1, стр.245, рис.4.7.б].The closest technical solution to the claimed utility model is an inductive-capacitive converter containing a capacitor and inductor made of two series-connected parts tuned to resonance at the frequency of the supply network, the load being a matching transformer [1, p. 245, Fig. 4.7.b ].

Недостатком данной схемы, как и указанных выше, является повышенные массогабаритные и стоимостные показатели из-за наличия двух электромагнитных элементов - дросселя резонансного контура и согласующего трансформатора.The disadvantage of this circuit, as described above, is the increased weight and size and cost indicators due to the presence of two electromagnetic elements - a resonant circuit inductor and a matching transformer.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в уменьшении массогабаритных показателей, а также в уменьшении стоимости устройства.The technical result, which the claimed utility model is aimed at, is to reduce the overall dimensions, as well as to reduce the cost of the device.

Для получения указанного технического результата в индуктивно-емкостном преобразователе, содержащем источник гармонической ЭДС, конденсатор, согласующий трансформатор и нагрузку, подключенную ко вторичной обмотке трансформатора, конденсатор включен последовательно с источником гармонической ЭДС и первичной обмоткой согласующего трансформатора, при этом конденсатор, индуктивность рассеяния первичной обмотки согласующего трансформатора и индуктивность намагничивания трансформатора образуют резонансный контур, причем To obtain the specified technical result in an inductive-capacitive converter containing a harmonic emf source, a capacitor, a matching transformer and a load connected to the secondary winding of the transformer, the capacitor is connected in series with the harmonic EMF source and the primary winding of a matching transformer, while the capacitor is the scattering inductance of the primary winding matching transformer and magnetization inductance of the transformer form a resonant circuit, and

L_μ - индуктивность намагничивания трансформатораL _μ - magnetization inductance of the transformer

На фиг. представлена схема заявляемого индуктивно-емкостного преобразователя.In FIG. presents a diagram of the inventive inductive capacitive converter.

Индуктивно-емкостный преобразователь (см. фиг.) содержит последовательно соединенные источник гармонической ЭДС 1, конденсатор 2 и первичную обмотку согласующего трансформатора 3, второй вывод которой подключен ко второму выводу источника гармонической ЭДС 1, а также нагрузку 4, подключенную ко вторичной обмотке трансформатора 3.Inductive-capacitive transducer (see Fig.) Contains a series-connected source of harmonic EMF 1, a capacitor 2 and the primary winding of the matching transformer 3, the second terminal of which is connected to the second terminal of the harmonic EMF 1, as well as a load 4 connected to the secondary winding of the transformer 3 .

Индуктивно-емкостный преобразователь работает следующим образом. В колебательном контуре, образованном конденсатором 2, индуктивностью рассеяния и индуктивностью намагничивания трансформатора 3 и настроенном на частоту питающей гармонической ЭДС, возникает резонанс напряжений.Inductive-capacitive Converter operates as follows. In the oscillatory circuit formed by the capacitor 2, the scattering inductance and the magnetization inductance of the transformer 3 and tuned to the frequency of the supply harmonic EMF, voltage resonance occurs.

При этом напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора 3 пропорционально величине нагрузки 4, а ток нагрузки 4 остается неизменным при ее изменениях в широких пределах. Величина тока нагрузки 4 определяется, как и требует проектирования и изготовления трансформатора 3 с заданной величиной L=L_s+L_μ.In this case, the voltage on the primary and secondary windings of the transformer 3 is proportional to the magnitude of the load 4, and the load current 4 remains unchanged when it changes over a wide range. The magnitude of the load current 4 is determined as and requires the design and manufacture of transformer 3 with a given value L = L _s + L _μ .

Данное схемное решение может быть использовано и в трехфазных системах электропитания, имеющих согласующий силовой трансформатор, причем резонансные контура образуются путем включения в фазные провода первичных обмоток трехфазного трансформатора конденсаторов, величина которых определяется условием резонанса с индуктивностями рассеяния и намагничивания каждой из первичных обмоток трансформатора.This circuit solution can also be used in three-phase power systems having a matching power transformer, and resonant circuits are formed by including capacitors in the phase wires of the primary windings of the three-phase transformer, the magnitude of which is determined by the resonance condition with the scattering and magnetization inductances of each of the primary transformer windings.

Вторичные обмотки трехфазного трансформатора должны быть нагружены на симметричную нагрузку, в частности, на выпрямитель, собранный по схеме Ларионова.The secondary windings of a three-phase transformer must be loaded on a symmetrical load, in particular, on a rectifier assembled according to the Larionov circuit.

В заявляемом устройстве отпадает необходимость использовать в резонансном контуре дроссель, а массогабаритные показатели трансформатора с наперед заданной величиной L будут меньше, чем массогабаритные показатели обычных сетевых трансформаторов.In the inventive device, there is no need to use a reactor in the resonant circuit, and the overall dimensions of a transformer with a predetermined value of L will be less than the overall dimensions of conventional network transformers.

Claims

An inductive-capacitive converter containing a harmonic EMF source, a capacitor matching the transformer and a load connected to the secondary winding of the transformer, characterized in that the capacitor is connected in series with the harmonic EMF source and the primary winding of the matching transformer, while the capacitor is the dissipation inductance of the primary winding of the matching transformer and the magnetization inductance of the transformer form a resonant circuit, and

,

where ω is the circular frequency of the supply network;

C is the capacitance of the resonant oscillatory circuit;

L _s - leakage inductance of the primary winding of the transformer;

L _μ - magnetization inductance of the transformer.