RU89305U1

RU89305U1 - MULTIPLE INPUT VOLTAGE STABILIZER

Info

Publication number: RU89305U1
Application number: RU2009133461/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Петрович Кириллов; Алексей Николаевич Сутугин; Александр Иванович Комаров
Original assignee: Алексей Николаевич Сутугин
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2009-11-27

Abstract

Стабилизатор напряжения с несколькими входами, содержащий магнитопровод по типу магнитопровода электрической машины, состоящий из двух соосных сердечников, один из которых - внешний - выполнен в виде полого цилиндра с пазами на его внутренней поверхности, другой - внутренний - выполнен в виде цилиндра с пазами, расположенными на его внешней поверхности, первичную и вторичную трехфазные обмотки, причем секции фаз первичной трехфазной обмотки размещены в пазах внешнего сердечника с пространственным сдвигом 120°, вторичная трехфазная обмотка размещена в пазах внутреннего сердечника, а площадь поперечного сечения внутреннего сердечника меньше площади поперечного сечения внешнего сердечника, отличающийся тем, что внешний сердечник и первичная трехфазная обмотка выполнены составными, при этом внешний сердечник содержит n равных по объему отдельных магнитопроводов, каждая фаза первичной трехфазной обмотки содержит n равных по числу витков секций, каждая из которых размещена в пазах соответствующего магнитопровода внешнего сердечника, а внутренний сердечник выполнен из аморфной стали.A voltage stabilizer with several inputs, containing a magnetic circuit similar to a magnetic circuit of an electric machine, consisting of two coaxial cores, one of which is an external one made in the form of a hollow cylinder with grooves on its inner surface, and the other, the internal one, is made in the form of a cylinder with grooves located on its outer surface, the primary and secondary three-phase windings, and the phase sections of the primary three-phase winding are placed in the grooves of the outer core with a spatial shift of 120 °, the secondary three-phase winding a is located in the grooves of the inner core, and the cross-sectional area of the inner core is smaller than the cross-sectional area of the outer core, characterized in that the outer core and the primary three-phase winding are made integral, while the outer core contains n equal in volume of individual magnetic cores, each phase of the primary three-phase winding contains n equal sections in number of turns, each of which is placed in the grooves of the corresponding magnetic core of the outer core, and the inner core is made of amo Russian steel.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в качестве стабилизатора напряжения сети с несколькими входами.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as a network voltage stabilizer with several inputs.

Известен стабилизатор напряжения, принципиально-конструктивная схема которого содержит первую и вторую клеммы сети, конденсатор, дроссель, содержащий сердечник с катушкой с первым, средним и вторым выводами, и нагрузку с первым и вторым зажимами, причем конденсатор включен между первой клеммой сети и общей точкой, соединяющей первый вывод катушки с первым зажимом нагрузки, вторая клемма сети соединена со средним выводом катушки дросселя, а второй вывод катушки соединен со вторым зажимом нагрузки [1]. Данный стабилизатор отличается схемной простотой и возможностью регулировать выходное напряжение в достаточно широких пределах за счет изменения параметров конденсатора и дросселя, однако ему свойственны сравнительно низкие КПД и точность. Кроме того, подобные схемы стабилизаторов напряжения нашли применение только в однофазных сетях.A known voltage stabilizer, the circuit diagram of which contains the first and second terminals of the network, a capacitor, a reactor containing a core with a coil with first, middle and second terminals, and a load with first and second terminals, and a capacitor is connected between the first terminal of the network and a common point connecting the first terminal of the coil with the first terminal of the load, the second terminal of the network is connected to the middle terminal of the coil of the inductor, and the second terminal of the coil is connected to the second terminal of the load [1]. This stabilizer is distinguished by its circuit simplicity and the ability to control the output voltage in a fairly wide range due to changes in the parameters of the capacitor and inductor, however, it is characterized by relatively low efficiency and accuracy. In addition, such voltage stabilizer circuits are used only in single-phase networks.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является стабилизатор напряжения с несколькими входами, содержащий магнитопровод по типу электрической машины, в пазах наружной части которого размещена первичная трехфазная обмотка, в пазах внутренней части размещена вторичная трехфазная обмотка, а площадь поперечного сечения внутренней части магнитопровода меньше площади поперечного сечения наружной части указанного магнитопровода [2]. Данный стабилизатор нашел применение в трехфазных сетях систем электроснабжения из-за схемной и конструктивной простоты, высокой надежности и технологичности, однако его применение ограничено при нескольких входных сигналах.The closest in technical essence to the claimed utility model is a voltage stabilizer with several inputs, containing a magnetic circuit similar to an electric machine, in the grooves of the outer part of which the primary three-phase winding is placed, in the grooves of the internal part there is a secondary three-phase winding, and the cross-sectional area of the inner part of the magnetic circuit is smaller the cross-sectional area of the outer part of the specified magnetic circuit [2]. This stabilizer has found application in three-phase networks of power supply systems because of the circuit and structural simplicity, high reliability and manufacturability, however, its use is limited with several input signals.

Техническим результатом полезной модели является увеличение числа входных сигналов.The technical result of the utility model is to increase the number of input signals.

Требуемый технический результат достигается тем, что в стабилизаторе напряжения с несколькими входами, содержащим магнитопровод по типу магнитопровода электрической машины, состоящий из двух соосных сердечников, один из которых - внешний - выполнен в виде полого цилиндра с пазами на его внутренней поверхности, другой - внутренний - выполнен в виде цилиндра с пазами, расположенными на его внешней поверхности, первичную и вторичную трехфазные обмотки, причем секции фаз первичной трехфазной обмотки размещены в пазах внешнего сердечника с пространственным сдвигом 120°, вторичная трехфазная обмотка размещена в пазах внутреннего сердечника, а площадь поперечного сечения внутреннего сердечника меньше площади поперечного сечения внешнего сердечника, внешний сердечник и первичная трехфазная обмотка выполнены составными, при этом внешний сердечник содержит n равных по объему отдельных магнитопроводов, каждая фаза первичной трехфазной обмотки содержит n равных по числу витков секций, каждая из которых размещена в пазах соответствующего магнитопровода внешнего сердечника, а внутренний сердечник выполнен из аморфной стали.The required technical result is achieved by the fact that in the voltage stabilizer with several inputs containing a magnetic circuit similar to the magnetic circuit of an electric machine, consisting of two coaxial cores, one of which is an external one, made in the form of a hollow cylinder with grooves on its inner surface, and the other, its internal, made in the form of a cylinder with grooves located on its outer surface, the primary and secondary three-phase windings, and the phase sections of the primary three-phase winding are placed in the grooves of the outer core with by a spatial shift of 120 °, the secondary three-phase winding is placed in the grooves of the inner core, and the cross-sectional area of the inner core is smaller than the cross-sectional area of the outer core, the outer core and the primary three-phase winding are made integral, while the outer core contains n equal in volume of individual magnetic cores, each phase the primary three-phase winding contains n equal in number of turns sections, each of which is placed in the grooves of the corresponding magnetic core of the outer core, and the morning core is made of amorphous steel.

На фиг.1 представлен разрез конструкции сердечника стабилизатора при условии, что число входов равно четырем. На фиг.2 изображена принципиальная электрическая схема трехфазных первичных и вторичных обмоток стабилизатора. На фиг.3 показана временная диаграмма формирования выходного напряжения в стабилизаторе.Figure 1 presents a section of the design of the core of the stabilizer, provided that the number of inputs is equal to four. Figure 2 shows a circuit diagram of a three-phase primary and secondary windings of the stabilizer. Figure 3 shows the timing diagram of the formation of the output voltage in the stabilizer.

Стабилизатор напряжения содержит (фиг.1) магнитопровод по типу электрической машины (не обозначен), содержащий внешний сердечник (не обозначен), состоящий из четырех, равных по объему отдельных магнитопроводов 1, 2, 3 и 4 в виде полых цилиндров с пазами на внутренней поверхности, внутренний сердечник 5 в виде цилиндра с пазами на внешней поверхности, первичную трехфазную обмотку (не обозначена), содержащую четыре, равных по числу витков секции 1', 2', 3', 4' (фиг.2) и вторичную трехфазную обмотку 5', причем указанные секции 1'…4' размещены в пазах соответствующих магнитопроводов 1…4, а вторичная обмотка 5' размещена в пазах сердечника 5. Площадь поперечного сечения сердечника 5 меньше суммарной площади поперечного сечения отдельных магнитопроводов 1…4 внешнего сердечника. Технология изготовления основных конструктивных элементов и обмоток стабилизатора напряжения с несколькими входами полностью соответствует технологии электромашиностроения, при этом кривая намагничивания отдельных магнитопроводов 1…4 внешнего сердечника имеет стандартный (наклонный) вид, а кривая намагничивания внутреннего сердечника 5 имеет прямоугольный вид (идеальная релейная характеристика), так как магнитный материал указанного сердечника - аморфная сталь. Использование аморфной стали позволяет повысить быстродействие стабилизатора из-за быстрого намагничивания материала внутреннего сердечника и точность стабилизации напряжения, так как верхняя линия кривой намагничивания параллельна оси абсцисс. Число витков каждой фазы первичной трехфазной обмотки w₁ равноThe voltage stabilizer contains (Fig. 1) a magnetic circuit of the type of an electric machine (not indicated), containing an external core (not indicated), consisting of four, equal in volume to individual magnetic circuits 1, 2, 3 and 4 in the form of hollow cylinders with grooves on the inner surface, the inner core 5 in the form of a cylinder with grooves on the outer surface, the primary three-phase winding (not indicated), containing four equal in number of turns of sections 1 ', 2', 3 ', 4' (figure 2) and a secondary three-phase winding 5 ', and these sections 1' ... 4 'are placed in the grooves respectively Enikeev cores 1 ... 4, and the secondary coil 5 'is located in the grooves of the core 5. The cross sectional area of the core 5 is less than the total cross-sectional area of individual magnetic cores 1 ... 4 the outer core. The manufacturing technology of the main structural elements and windings of the voltage regulator with several inputs is fully consistent with the technology of electrical engineering, while the magnetization curve of individual magnetic cores 1 ... 4 of the outer core has a standard (inclined) shape, and the magnetization curve of the inner core 5 has a rectangular shape (ideal relay characteristic), since the magnetic material of said core is amorphous steel. The use of amorphous steel allows to increase the speed of the stabilizer due to the fast magnetization of the material of the inner core and the accuracy of voltage stabilization, since the upper line of the magnetization curve is parallel to the abscissa axis. The number of turns of each phase of the primary three-phase winding w ₁ is

где w_1', w_2', w_3', w_4' - числа витков секций.where w _{1 '} , w _2' , w _{3 '} , w _4' are the number of turns of sections.

Коэффициент трансформации стабилизатораStabilizer Transformation Ratio

где w_5' - число витков каждой фазы вторичной обмотки поэтому сумма напряжений секций каждой фазыwhere w _{5 '} is the number of turns of each phase of the secondary winding, therefore, the sum of the voltage sections of each phase

больше напряжения каждой фазы вторичной трехфазной обмотки 5' (фиг.3). Данное условие позволяет намагничивать внутреннюю часть тороидального пазового сердечника так, что при любом увеличении входных напряжений U₁', U₂', U₃', U₄' выходное напряжение будет неизменнымmore voltage of each phase of the secondary three-phase winding 5 '(figure 3). This condition allows you to magnetize the inner part of the toroidal groove core so that for any increase in input voltage U ₁ ', U ₂ ', U ₃ ', U ₄ ' the output voltage will be unchanged

т.е. будет равно расчетному значению.those. will be equal to the calculated value.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом. При поступлении напряжений на трехфазные секции 1', 2', 3', 4' первичной трехфазной обмотки, размещенные в соответствующих магнитопроводах 1, 2, 3 и 4 внешнего сердечника в каждом магнитопроводе образуется круговое вращающееся магнитное поле. Суммарный магнитный поток составного внешнего сердечника намагничивает внутренний сердечник и, пересекая витки вторичной трехфазной обмотки, наводит в ней ЭДС, величина которой определяется верхней линией кривой намагничивания аморфной стали. После насыщения внутренней части сердечника при любых изменениях (увеличениях) напряжений на секциях первичной трехфазной обмотки, напряжение на выходе стабилизатора будет неизменным. Магнитная цепь стабилизатора реализует схему совпадений сигналов и является магнитным сумматором.The voltage stabilizer operates as follows. When voltages arrive at the three-phase sections 1 ', 2', 3 ', 4' of the primary three-phase winding, placed in the corresponding magnetic circuits 1, 2, 3 and 4 of the outer core, a circular rotating magnetic field is formed in each magnetic circuit. The total magnetic flux of the composite external core magnetizes the inner core and, crossing the turns of the secondary three-phase winding, induces an EMF in it, the value of which is determined by the upper line of the magnetization curve of amorphous steel. After saturation of the inner part of the core with any changes (increases) in the voltage on the sections of the primary three-phase winding, the voltage at the output of the stabilizer will be unchanged. The stabilizer magnetic circuit implements a signal matching circuit and is a magnetic adder.

Таким образом, применение составных элементов конструкции и схемы стабилизатора позволяет суммировать n входных сигналов, а использование аморфной стали способствует повышению быстродействия и точности стабилизатора.Thus, the use of structural components and the stabilizer circuit allows you to summarize n input signals, and the use of amorphous steel helps to increase the speed and accuracy of the stabilizer.

Источники, принятые во вниманиеSources taken into account

[1]. Багданов Д.И. Феррорезонансные стабилизаторы напряжения. М., Энергия,[one]. Bagdanov D.I. Ferroresonant voltage stabilizers. M., Energy,

1972, рис.1.9,а,стр.14.1972, Fig. 1.9, a, p. 14.

[2]. Свидетельство на полезную модель 23536 (РФ). MПK⁷ H02M 5/12 от 18.10.2001.[2]. Certificate for utility model 23536 (RF). MPK ⁷ H02M 5/12 dated 10/18/2001.

Claims

A voltage stabilizer with several inputs, containing a magnetic circuit similar to a magnetic circuit of an electric machine, consisting of two coaxial cores, one of which is an external one made in the form of a hollow cylinder with grooves on its inner surface, and the other, the internal one, is made in the form of a cylinder with grooves located on its outer surface, the primary and secondary three-phase windings, and the phase sections of the primary three-phase winding are placed in the grooves of the outer core with a spatial shift of 120 °, the secondary three-phase winding a is located in the grooves of the inner core, and the cross-sectional area of the inner core is smaller than the cross-sectional area of the outer core, characterized in that the outer core and the primary three-phase winding are made integral, while the outer core contains n equal in volume of individual magnetic cores, each phase of the primary three-phase winding contains n equal sections in number of turns, each of which is placed in the grooves of the corresponding magnetic core of the outer core, and the inner core is made of amo Russian steel.