SU1100692A1 - Умножитель частоты - Google Patents

Abstract

1. УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий магнитный усилитель с двум  обмотками смещени , соединенными последовательно и подключенными к источнику посто нного тока, обмотками подмагничивани  и двум  рабочими обмотками , соединенными последовательно причем их обща  точка соединени  об- . разует один из входных вьгоодов и 1сажда  из них соединена с входом диодного выпр мител , первый выход которого через конденсатор соединен с первым выводом лдной из двух первичных обмоток выходного трансформатора , a через цепочку, состо щую из последовательно соединенных указанных обмоток подмагничивани  магнитного усилител , регулировочного ре зистора и дроссел , - с вторым выводом указанной первичной обмотки.выходного трансформатора, вторична  обмотка которого образует выходные выводы, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  амплитуды выходного напр жени  и повышени  КПД второй входной вывод образован вторым выходом выпр мител , соединенным с вторым выводом указанной первичной обмотки выходного трансформатора о 2.Умножитель по п.1, о т л и чающийс  тем, что каждый из выпр мителей выполнен однополупериодным . 3.Умножитель частоты по п.1, отличающийс  тем, что, g с целью обеспечени  работы от трехфазного источника питающего напр СП жени , в каждую дополнительную фазу введены дополнительные аналогично соединенные обмотки смещени  магнитного усилител  и две соединенные последоу вательно и подключенные общей точкой к соответствующему вх4)дному выводу рабочие обмотки, кажда  из которых соединена с входом дополнительного выпр мител , один выход которого соеа динен с вторым входным выводом, a другой - с общей точкой соединени  со |чд первого выхода соответствукидего основного выпр мител , обмоток подмагнитшвани  магнитного усилител  л конденсатора.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к умножител м частоты, и может быть применено в установках индукционного нагрева или дл  питани  высокоскоростных электро двигателей . Известен умножитель частоты в п раз, содержащий п-фазный вход с нейт ральным входным выводом источника пи тани , насыщенные магнитные элементы (у которых, когда п-четное число, необходимо подмагничивание сердечников посто нным током), а также имеющий фильтровой блок, состо щий из последовательно соединенных дроссел , Korfденсатора и первичной обмотки выходного трансформатора, включенных между упом нутым нейтральным входным вьшодом и общим выводом обмоток упом  нутых насьпценньгх магнитных элементов C1 J. . Недостаток известного устройства состоит в том, что у него относительно мала  величина выходной гармоники амплитуда которой значительно меньше . гармоники. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  умножитель частоты, содержащий магнитный усилитель с двум  обмот ками смещени , соединенными последовательно и подключенными к источнику посто нного тока, обмотками подмагничивани  и двум  рабочими o6MotKaMH, соединенными последовательно, причем их обща  точка соединени  образует один из входных выводов и кажда  из них соединена с входом диодного выпр  мител , первый выход которого через конденсатор соединен с первым выводом одной из двух первичных обмоток выходного (Трансформатора, а через цепоч ку, состо щую из последовательно соединенных указанных обмоток подмагничивани  магнитного усилител , регулировочного резистора и дроссел , - с вторым выводом указанной первичной выходного трансформатора, вторична  обмотка которого образует выходные выводы Г22. Недостаток известного устройства амплитуда его выходной гармоники мала по сравнению с посто нной составл ющей выпр мленного тока, из-за чего относительно мал КПД, несмотр  на полезное применение части посто нной составл ющей дл  подмагничивани  магнитного усилител . Цель изобретени  - увеличение амплитуды выходного нап1) жени  h повышение КПД. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в умножителе частоты, содер1жащем магнитный усилитель с двум  обмотками смещени , соединенными последовательно и подключенными к источнику посто нного тока, обмбтками подмагничивани  и двум  рабочиким обмотками , соединенными последовательно, причем их обща  точка соединени  образует один из входных выводов и кажда  Из них соединена с входом диодНого выпр мител , перэьй выход которого через конденсатор соединен с первым вьюодом одной из двух рервичной обмоток выходного трансформатора, а через цепочку, состо щую из последовательно соединенных указанных обмоток подмагничивани  магнитного усилител , регулировочного резистора и дроссел , - с вторым выводом указанной первичной обмотки выходного трансформатора, вторична  обмотка которого образует выходные выводы, второй входной вывод образован вторым выходом выпр мител , соединенным с вторым выводом указанной первичной обмотки выходного трансформатора. При этом, каждай из выпр мителей выполнен однополупериодным. Кроме того, при работе умножител  частоты от трехфазного источника питающего напр жени  в каждую дополнительную фазу введены дополнительные аналогично соединенные обмотки смещени  магнитного усилител  и две соединенные последовательно и подключенные общей точкой к соответствующему входНому выводу рабочие обмотки, кажда  из которых соединена с входом дополнительного выпр мител , один выход которого соединен с вторым входным выводом, а другой - с общей точкой соединений первого выхода соответйтвукнцего основного выпр мител , обмоток подмагничивани  магнитного усилител  и конденсатора. На фиг. 1 показана принципиальна  схема предлагаемого устройства с трехфазным входом при использовании в качестве утроител  частоты; на фиг. 2 - графики входных токов выходного трансформатора, когда устройство выполнено по схеме, данной на фиг. 1; на фиг. 3 защтрихованы графики входных токов выходного трансформатора, когда устройство выполнено как однофазный удвоитель частоты.

Умножитель частоты (фиг. 1) состоит из магнитного усилител  1, с соединенными последовательно рабочими обмотками 2 и 3, обща  точка А соединени  которых образует первый входной фазный вывод 5. Рабочие обмотки 2 и 3 подключены к выпр мител м, образованным парами встречно-лучевых вентилей (диодов) 6, 7 и 8, 9. Свободные выводы вентилей 7 и 9 подключены к нейтральному (второму) входному выводу 10. Свободные выводы вентилей 8 и 6, подкл оченн1 1е через кондеисатор 11, соединены соответственно с первыми выводами первичных обмоток 12 и 13 выходного трансформагора 14 и через последовательную цепочку, состо щую из обмоток 15 подмагничивани , регулировочного резистора 16 и дроссел  17 - с вторыми выводами обмоток 12 и 13 соответственно и с нейтральным входным выводом 10. Вторична  обмотка 18 выходного трансформатора 1А образует выходные выводы 19 и 20. Обмотки 15 подмагничивани , регулировочньй резистор 16, дроссель 17 и кон-, денсатор 11 образуют промежуточный блок 21 и 22 - переключатель режима (в показанном положении переключател  посто нна  составл юща  не проходит через соответствующую первичную обмотку выходного трансформатора). Обмотки 23 смещени  магнитного усилител  соединены последовательно и подключены к источнику посто нного тока. Пр использовании трехфазного источника питающего напр жени  в каждую фазу введены дополнительные аналогичные обмотки смещени  и рабочие обмотки 24 и 25 магнитного усилител . Дополнительные рабочие обмотки образуют входные выводы 26 и 27, их свободные выводы через соответствующие вентили (диоды) 28 - 35 подключены к пёрвич .ным обмоткам 12 и 13 выходного трансформатора . Через вентили 28, 32,-30, 34 соответствующие дополнительные рабочие обмотки соединены с соответствующими общими точками соединени  вентил  6, обмоток 15 и конденсатора 11 одного промежуточного блока 21 и с общими точками соединени  вентил  8 обмоток 15 и конденсатора 11 другого промежуточного блока, и через венти ли 31, 29,33, 35 дополнительные рабочие обмотки соединены с входным

выводом 10. Обмотки смещени  23 могут также использоватьс  дл  регулировани  подмагничивани . В блоках 21 параллельно цепи подмагничивани  может быть подсоединена одинакова  или обща  нагрузка посто нного тока, что дополнительно увеличивает КПД устройства.

Устройство, схема которого дана на фиг. 1, работает следующим образом .

Выпр мл   несинусоидальные токи, проход щие в рабочих обмотках магнитного усилител , лучевые вентили 6 и 8 в первой фазе пропускают через блоки 21 и первичные обмотки выходного трансформатора 14 только острые полуволны (с узким основанием), графики которых на фиг. 2 и обозначены соответственно 36 и 37. При этом лу«чевые вентили 7 и 9 пропускают полуволны с широким основанием (более полупериода) только помимо блоков 21 и первичных обмоток выходного трансформатора . Аналогичные лучевые вентили в двух других фазах пропускают через те же блоки 21 и первичные обмотки выходного трансформатора 14 только острые полуволны, обозначенные на фиг. 2 соответственно 38 и 39 а также 40 и 41. Первичные обмотки 12 и 13 выходного трансформатора 14 выполнены так, что происходит вычитание ампервитков, созданньЬс протекающими в них токами. В результате на зажимах вторичной обмотки 18 выхоного трансформатора 14 по вл етс  напр жение третьей гармоники, пропорциональное заштрихованной кривой на фиг. 2. Получают утроитель частоты с трехфазным входом и однофазным выходом . При этом величина сопротивлени  в цепи подмагничивани , определ ема  главным образом резистором 16, и велчина сопротивлени  в цепи конденсатора 1t должны быть в таком соотношении , чтобы как можно меньше искажалась форма полуволн, показанных на фиг. 2. При случайном обрыве цепи подмагничивани  происходит .зар д соответствующего конденсатора 11 до максимально возможного напр жени , что вызывает прекращени  тока через соответствующие лучевые .вентили.

Оптимальные услови  работы умножител  частоты (фиг. 1) возможны при таком подмагничивании, когда на фиг. 2 нет незаштрихованных частей 51 входных полуволн. Если при оптимальных услови х к потер м энергии отнес ти только затрачиваемузо в цеп х подмагничивани  и выбратьактивное сопротивление нагрузки (дл  третьей гармоники)., равным приведенному активному сопротивлению в цеп х под .магничивани , то устройство (фиг. 1) будет иметь КПД равным 0,556, причем на фиг. 2амплитуда третьей гармоники будет в 1,57 раза превьппать посто нную составл ющую тока, котора  Л-акже протекает в цеп х подмагничивани . Графики полуволн на фиг. 2 . построены в предположении, что в рабочей обмотке магнитного усилител  ток имеет только первую, вторую и третью гармоники, амплитуды которых наход тс  в отношении 1:0,75:0,5. Возможно также исйолнение предлагаемого устройства в качестве однофазного удвоител  частоты. Дл  этого В схеме, данной на фиг. , оставл ют с  только элементы, относ щиес  к первой фазе, причем: в каждом блоке 21 должны быть две обмотки подмагничивани , из которых одна, индуктивно св зана с рабочей обмоткой 2, а друга  - с рабочей обмоткой 3; перви ные обмотки 12 и 13 выходного трансформатора 14 надо переключить так, чтоб у них ампервитки складывались. Дл  однофазного удвоител  частоты график входных токов у, вькодного трансформатора 14 показаны заштрихованньвчи на фиг. 3, откуда видно, что однофаз ный удвоитель работает очень близко к оптимальным услови м, когда КПД также раёен 0,556, а амплитуда тока второй гармоники в 1,57 раза превьша ет посто нную составл ющую. Возможно еще исполнение предлагае мого устройства в качестве трехфазно го удвоител  частоты, дл  чего следу ет в трех фазах повторить описанную вьше схему однофазного удвоител  частоты. Возможно также исполнение предлагаемого устройства в качестве учетверител  частоты с двухфазным входом и однофазным выводом. Дл  этого в схеме,данной на фиг. 1, оставл ютс  только элементы, относ щиес  к первой и второй фазе, причем: входные напр  жени  первой и второй фаз должны быт сдвинуты по фазе на 90°; в каждом блоке 21 должны быть четыре обмотки подмагничивани , из которых кажда  92 индуктивно св зана только с одной из четырех рабочих обмоток, оставшихс  в устройстве; первичные обмотки 12 и 13выходного трансформатора 14 надо переключить так, чтобы у них ампервитки складывались. Дл  предлагаемого учетверител  частоты графики входных токов у выходного трансформатора 14изображены на фиг. 3, если учитывать и заштрихованные, и пунктирные графики. На фиг. 3 видно, что учетверитель частоты при вз том подмагничивании работает далеко от оптимальных условий, так как его КПД меньше 0,308, причем амплитуда четвертой гармоники меньше 67% .от посто нной составл ющей тока. Дл  приближени  к оптимальным услови м работы учетверител  частоты можно применить следующие два способа . Первый способ: увеличить подмагничивание магнитных усилителей и этим сделать более острой отбираемую полуволну тока в рабочей обмотке. Второй способ : перевести режимные переключатели 22 в другое положение и этим в каждом блоке 21 подсоединить цепь подмагничивани  параллельно только конденсатору 11; увеличить емкость конденсаторов 11, а также увеличить активное сопротивление цепей подмагничивани  так, чтобы на |Каждом блоке 21 образовалось почти посто нное напр жение U2-, (пунктирна  пр ма  на фиг. 3), которое станет пропускать ток в первичные обмотки 12 и 13 выходного трансформатора 14 только в моменты, когда напр жение, подаваемое через вентили 6, И, 28, 30 превышает напр жение U- (фиг. 3). Возможно еще исполнение предлагаемого устройства в качестве ушестерител  частоты с трехфазным входом и однофа ньм выходом, дл  чего в схеме, данной на фиг. 1, следует первичные обмотки .12 и 13 выходного трансформатора 14 переключить так, чтобы у них ампервитки складывались. При этом приближени  к оптимальным услови м работы ушестерител  частоты потребуетс  применить оба вьшеуказанных способа.: Таким образом, особенности предлагаемого умножител  частоты в отличие от прототипа позвол ют получить оптиальные КПД и относительную величину выходной гармоники при следующих исполнени х: удвоитель, утроитель, учет .71100692; 8

веритель и ушестеритель частоты. При лагаемый умножитель частоты позвол этом оптимальный режим относительно ет получить более значительную велилегко и результативно достигаетс  в чину приведенного тока выходной гарудвоителе и утроителе частоты. Пред- моники.

6

Us

Claims (3)

1. УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий магнитный усилитель с двумя обмотками смещения, соединенными последовательно и подключенными к источнику постоянного тока, обмотками подмагничивания и двумя рабочими обмотками, соединенными последовательно причем их общая точка соединения об-·, разует один из входных выводов и каждая из них соединена с входом диодного выпрямителя, первый выход которого через конденсатор соединен с первым выводом .одной из двух первичных обмоток выходного трансформатора, а через цепочку, состоящую из последовательно соединенных указанных обмоток подмагничивания магнитного усилителя, регулировочного резистора и дросселя, - с вторым выводом указанной первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого образует выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды выходного напряжения и повышения КПД» второй входной вывод образован вторым выходом выпрямителя, соединенным с вторым выводом указанной первичной обмотки выходного трансформатора .

2. Умножитель по п.1, о т л и чающийся тем, что каждый из выпрямителей выполнен однополупериодным.

3. Умножитель частоты по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения работы от трех- g фазного источника питающего напря- | жения, в каждую дополнительную фазу введены дополнительные аналогично сое- |Λ·“ диненные обмотки смещения магнитного усилителя и две соединенные последоу q вательно и подключенные общей точкой к соответствующему входному выводу рабочие обмотки, каждая из которых соединена с входом дополнительного выпрямителя, один выход которого соединен с вторым входным выводом, а ₍другой - с общей точкой соединения первого выхода соответствующего основного выпрямителя, обмоток подмагничивания магнитного усилителя д конденсатора.

ί

1 1100692