SU1128349A1 - Ферромагнитный учетверитель частоты - Google Patents

Abstract

ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УЧЕТВЕРИТЕЛЬ . ЧАСТОТЫ, содержарщй ферромагнитный элемент с расположенными на его магнитопроводе первичными и соединенными с выходными выводами вторичнымиобмотками , а также обмоткой подмагничивани  посто нным током и обмоткой рамоподмагничивани  током четвертой гармоники, замкнутой на конденсатор, и две пары входных выводов дл  подключени  двух источников питани , выходные напр жени  которых сдвинуты одно относительно другого на .90 эл. град., о тличающийс   тем, что, с целью улучшени  .массогабаритных показателей, указанные обмотки расположены на одном сердечнике магнитопровода и введены два управл емых мостовьрс выпр мител , вход каждого из которых соединен с одной из пар входных выводов, а вы- . ход - с одной из первичных обмоток, включенных с одинаковой пол рностью.

Description

IS9

00

со 4 со

1 . 1

Изобретение относитс  к преобразовател м частоты, в частности к умножител м, и может быть использова но в качестве источника питани  потребителей тока частотой 200 Гц электроприводов ручного инструмента, деревообрабатывающих станков, центри фуг, кроме того, оно может найти пpи /eнeниe дл  питани  индукционнньк установок, при электроимпульсной обработке металлов.

Известен р д ферромагнитных учетверителей частоты, принцип действи  которых основан на вьщелении гармонических составл ющих из питающего напр жени  при насыщении сердечников ферромагнитных элементов ll.

Недостатком этих устройств  вл |отс  плохие массогабаритные показатели . Коэффициент использовани  активных материалов дл  этого типа умножителей составл ет по отношению к обычным трансформаторам 0,35-0,4. Недостаток вызван тем, что каждый из сердечников передает энергию нагрузке только в течение 1/4 части периода входной частоты (в течение одного периода выходной частоты из четьфех)

Известен также стабилизированный умножитель частоты, содержащий трехстержневой трансформатор с расположенными на его стержн х первичными, вторичными обмотками и обмотками самоподмагничивани  посто нным током и током четвертой гармоники, причем :первичные обмотки присоединены к выходам двухполупериодных неуправл емых вьтр мителей, а намагничивание сердечников посто нной составл ймцей токов компенсируетс  самоподмагничиванием посто нным током 2. ; В ВЫХОДНОМ напр жении выпр мителей наиболее  вно вьфажены посто нна  составл юща  и втора  гармоника, поэтому дл  выделени  четвертой гармоники и компенсации посто нной составл ющей требуетс  значительна  мощность, что ухудшает энергетические показатели устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  фер роиагнитный учетверитель частоты, содержащий ферромагнитный элемент с расположенными на его мат нитопроводе первичными и соединенными с выходными выводами вторичными обмотками, а также обмоткой подмагничнваии  посто нным токой и обмоткой самоподмагничивани  током четвертой г рмо283492

НИКИ, замкнутой на. конденсатор, и две пары входных, выводов дл  подключени  двух источников питани , выходные напр жени  которых сдвинуты J относительно друг друга на 90 зл. град. 3j .

Недостатком известного устройства  вл ютс  плохие массогабаритные показатели, обусловленные наличием 10 четырех стержней магнитопровода и значительного количества обмоток, а также пользованием в качестве нелинейных элементов дросселей насыщени  и тем, что каждый из сердечников 15 передает энергию нагрузке в течение 1/4 части периода входной частоты.

Целью изобретени   вл етс  улучшение массогабаритных показателей.

Поставленна  цель достигаетс  20 тем, что в ферромагнитном учетверителе частоты, содержащем ферромагнитный с расположенными на его магнитопроводе первичными и соединенными с выходными выводами вто25 ричными обмотками а также обмоткой подмагничиванй  посто нным Током и обмоткой самоподмагничивани  током четвертой гармоники, замкн той на конденсатор, и две пары входных выводов дл  подключени  двух источников питани , выходные напр жени  которых сдвинуты одно относительно другого на 90 эл.град., указанные обмотки расположены на одном сердечнике магнитопровода и введены два

5 управл емых мостовых выпр мител , вход каждого из которых соединен с одной из пар входных выводов, а выход - с одной из первичных обмоток, включенных с одинаковой пол рностью. На чертеже приведена принципиальна  схема ферромагнитного учетверител  частоты.

Ферромагнитный учетверитель часто ты состоит из двух управл емых мос товых выпр мителей 1 и 2, входы ко торых соединены с входными выводами дл  подключени  двух источников переменного напр жени , а выходы в одинаковой пол рности присоединены

0 к первичным обмоткам 3 и 4, расположенным на сердечнике ферромагнитного элемента 5, на котором также расположены обмотка 6 поомагничивани  посто нным током, имеюща  пол рность,

5 противоположную пол рности первичных обмоток, обмотка 7 самоподмагничивани  током четпертой гармоники, замкнута  на конденсатор 8, и выходна  обмотка 9, соединенна  с выходными выводами. Выходные напр жени  указанных источников сдвинуты на 90 эл.град. Устройство работает следующим образом. Известно, что в кривой выходного напр жени  выпр мителей всегда содер жатс  гармонические составл ющие, величина которых зависит от угла управлени  выпр мителем, а пор док от числа пульсаций. Гармонический состав напр жени , приложенного к первичным обмоткам ферромагнитного умножител  частоты,определ етс  формулой nco cj-Ц; -Чn -OcosV.; .где р 4 - число пульсаций; . п 1,2 - пор дковый номер гармоники (при Р 4 четвертой гармонике соответствует П 1)i И, - угол управлени  вьшр мителем , отсчитываемый от момента естественной ком мутации неуправл емого вентил , который сдвинут по фазе от момента перехода через нуль соот ветствующего напр жени  на 45 (при числе пульса ций Р ). Ферромагнитный элемент всегда обладает индуктивностью, поэтому в первичных обмотках возникает ЭДС самоиндукции , действующее значение которой на xoлocтo ходу равно действукнцему значению пр мого приложенног напр жени . При возрастании активной составл ющей тока в первичных обмотках (при нагрузке) ЭДС самоиндукции уменьшаетс . Посто нна  составл юща  тока в первичных обмотках вызывает вынужденное намагничивание сердечника , которое компейсируетс  действием потока посто нного намагничивани  от обмотки 5. Действие этого потока под держивает ЭДС самоиндукции, котора  и при нагруженном ферромагнитном учетверителе частоты равна ЭДС самоиндукции холостого хода. Четвёрта  гармоника потока в ферромагнитном элементе дополнительно усиливаетс  благодар  наличию контура самоподмагничивани : обмотка 7 - конденсатор 8, в результате выходное напр жение измен етс  с частотой, в четыре раза превышающей входную частоту , и имеет .форму, близкую к синусоидальной При питании от трехфазной сети любое фазное напр жение сдвинуто по фазе относительно линейного, образованного двум  другими фазами, на угол 90°, следовательно линейное измен етс  по закону косинуса и дополнительных источников питани  не требуетс . Из зависимости (1) следует, что наиболее эффективное учетверение частоты обеспечиваетс  при угле управлени  сС 90 , дл  регулировани  величины выходного напр жени  от нул  до максимума необходимо измен ть угол управлени  в пределах 135 5 90 , Уменьщение угла управ лени  менее 90° нецелесообразно с энергетической точки зрени . При однофазном исполнении йеобхо димо ограничивать наводимую в обмот- ке подмагничивани  посто нным током переменную ЭДС, например, с помощью дроссел , В трехфазном исполнении при последовательном соединении обмоток подмагничивани  ЭДС взаимоуничтожаютс . Таким , предлагаемое устройство имеет более простую конструк цию (при условии использовани  стандартньлх выпр мительных устройств) и более высокий коэффициент полезного действи  при использовании обычных трансформаторных сталей, поскольку в этом случае пр мое сопротивление вентилей значительно меньше сопротивлени  обмоток насыщенного ферромагнитного элемента, а также обеспечивает резкое уменьшение веса активных материалов и числа последовательно соединенных обмоток и тем саьвлм улуч шает технико-экономические показатели .

COSlJt

Claims (1)

1. ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УЧЕТВЕРИТЕЛЬ . ЧАСТОТЫ, содержащий ферромагнитный элемент с расположенными на его маг- нитопроводе первичными и соединенными с выходными выводами вторичными, обмотками, а также обмоткой подмагничивания постоянным током и обмоткой <?амоподмагничивания током четвертой гармоники, замкнутой на конденсатор, и две пары входных выводов для подключения двух источников питания, выходные напряжения которых сдвинуты одно относительно другого на .90 эл. град., о тличающийс я тем, что, с целью улучшения .массогабаритных показателей, указанные обмотки расположены на одном сердечнике магнитопровода и введены два управляемых мостовьрс выпрямителя, § вход каждого из которых соединен с одной из пар входных выводов, а выход - с одной из первичных обмоток, включенных с одинаковой полярностью.

   SU „..1128349

   1 11