SU1683147A1 - Источник питани посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вторичным источникам питани  радиоаппаратуры. Целью изобретени   вл етс  обеспечени  стабилизации выходного напр жени  и повышение КПД. Поставленна  цель достигаетс  тем, что магнитопровод трансформатора 1 выполнен трехстержневым. Первичные обмотки 2 и 3, соединенные последовательно- встречно, расположены на крайних стержн х. Вторичные обмотки 5-7 расположены на трех стержн х и через трехфазный выпр митель 8 соединены с нагрузкой 9. При этом напр жение на обмотке 2, представл ющее собой падение напр жени  на феррорезонзнсном контуре, получает дополнительное нелинейное приращение за счет нелинейного характера балластного элемента. Конденсатор 4 получает меньшую часть энергии, поступающей от питающей сети, что ведет к уменьшению потерь активной энергии в обмотках устройства. 3 ил. / СП С

Description

с

00

со

«

VJ

Изобретение относитс  к области электротехники 11 может быть использовано в качестве стабилизированного вторичного источника электропитани  малой и средней мощности.

Целью изобретени   вп етс  обеспечение стабилизации выходного напр жени  и увеличение КПД.

На фиг.1 приведена принципиальна  схема стабилизатора посто нного напр жени ; на фиг,2 - векторные диаграммы магнитных потоков а стержн х магнитопровода и векторные диаграммы напр жений в обмотках предлагаемого устройства, по сн ющие работу схемы; на фиг.З - вольт-амперные характеристики, по сн ющие принцип стабилизации выходного посто нного напр жени .

Устройство состоит из трансформатора 1 с магнитопроаодом броневой системы, средний стержень которого по сравнению с его крайними стержн ми выполнен с удвоенным поперечным сечением, двух первичных обмоток 2 и 3, соединенных последовательно-астречно и расположенных на крайних стержн х магнитопровода. причем обмотка 2 зашунтирована конденсатором 4 и образует феррорезонансный колебательный контур. К вторичным обмоткам 5-7. расположенным соответственно на крайних и среднем стержн х магнитопровода и соединенным по схеме звезда, подключен трехфазный двухполупериодный выпр митель 8, к выводам выпр мленного напр жений которого подключена нагрузка 9.

Устройство работает следующим образом .

При подаче на вход устройства переменного питающего напр жени  U в цепи, образованной обмоткой 2, конденсатором 4 и первичной обмоткой 3, возбуждаютс  феррорезонаисные колебани , в результате чего магнитные потоки Ф-) ,Ф2 индуктированные токами обмоток 2 и 3, насыщают крайние стержни трансформатора Ч.имегэт в среднем стержне одинаковые направление и сдвигаютс  относительно друг друга по фазе на угол, завис щий от параметров магнитопровода, числа витков первичных обмоток 2 и 3, а также емкости конденсатора 4,

Магнитный поток Фч (фиг.1) левого стержн  магнитопровода раздел етс  на две части: основную часть потока . Ф-t , котора  замыкаетс  через средний стержень, и проникающую часть Ф$1 , котора -замыкаетс  череу правый стержень и направлена навстречу потоку Ф2 этого стержн . Соответственно магнитный поток Ф правого стержн  также раздел етс  на основную часть Фа1 , замыкающуюс  через средний стержень, и проникающую часть Ф52 , замыкающуюс  через левый стержень магнитопровода и направленную навстречу потоку Ф1 этого стержн .

Так как проникающие потоки Ф51 и Фз2 протекают по насыщенным крайним стержн м магнитопровода, намагничивают

материал магнитопровода при переходе через средний стержень в направлении неблагопри тного намагничивани  и навстречу потокам крайних стержней Фт , Фа то они и наводимые ими части напр жений US1,

Фз2 в первичных обмотках 2 и 3 будут намного меньше, чем основные части потоков ФьФ2, и соответственно наводимые ими части напр жений первичных обмоток Ui1,

U21.

В .соответствии с фиг.1 и 2 векторы потока Фч левого стержн  и наведенного им напр жени  Си первичной обмотки 2 могут быть найдены из выражени 

Ф1 Ф1 -МФз1 ,

Ui-Ui +Us1-US2.(1)

Векторы потока правого стержн  Фа и наведенного им напр жени  U2 первичной обмотки 3 наход тс  из выражений

. +J$s2- $s1 .

U2 U2 +US2-Usi.(2)

а вектор магнитного потока среднего стержн  равен сумме основных астей потоков левого и правого стержней + .

Напр жение LM вторичной обмотки 7,

пропорциональное суммарному потоку сред его стерж.н , находитс  из выражени  U4 Ui1 + U2.1 (3)

При суммировании вольт-амперных ха- рактеристик контура (фиг.З), образованного

обмоткой 2 и конденсатором 4 на левом стержне магнитопровода (Ui1 + Usi 1(0, крива  a i ш фиг.З), и индуктивного элемента, образованного обмоткой 3 на правом стержне магнитопровода (Ua1 + US2 f (I); крива 

б на .3 с вольт- амперными характеристиками напр жений, наведенных проникающими магнитными потоками Ф81 и Ф$2 соответственно в лейом (US1 i(l), крива  в) и правом (Us2 i (I), крива  2 на фиг.З)

стержн х магнитопроводз в соответствии с выражени ми (1) и (2), напр жени  U i, Ш на первичных обмотках 2 и 3 левого и правого стержней, а следовательно, и напр жени  Уз, Us вторичных обмоток 5 и 6 Ui i(l),

U2 i 0)- Уз f (I), Us f (i), соответственно кривые д, ж, з, е (фиг.З) почти не завис т от величины протекающих в них токов и остаютс  почти неизменными при изменении величины питающего напр жени  U во всей

зоне существовани  устойчивых ферроре- зонансных колебаний.

Стабильность напр жени  LM расположенной на среднем стержне магнитопрово- да вторичной обмотки 7, найденного в соответствии с выражением (3) (U/j {()), крива  и), определ етс  степенью насыщени  среднего стержн  магнитопровода магнитными потоками Oi + Фа1 в меньшей мере, чем крайних стержней.

Однако, как показали эксперименты, благодар  жесткой стабилизации напр жений вторичных обмоток 5 и 6 (соответственно Us и Us), выходное выпр мленное напр жение Ud на нагрузке 9, снимаемое с клемм двухполупериодного трехфазного выпр мител  8 остаетс  стабильным как при изменении питающего напр жени  U, так и при изменении тока нагрузки Id (Ud I (I), крива  к).

Числа витков первичных обмоток 2 и 3 и емкость конденсатора 4 подбираютс  такими , чтобы обеспечить при номинальной нагрузке сдвиг по ф азе между векторами магнитных потоков Фт,Ф2 крайних стержней и наведенными ими напр жени ми Ui, Ua первичных обмоток 2 и 3 на угол, близIn , кии к , благодар  чему углы между веко-и- .- торами напр жений Уз, U4 и Us вторичных

обмоток 5-7 тоже близок к

2ж

-у-, чем достигаетс  минимальный коэффициент пульсаций выпр мленного выходного напр жени  Ud.

Обмотка 3 на правом стержне магнитопровода за счет ее работы в насыщенном режиме представл ет собой индуктивный балластный нелинейный элемент, реактивное сопротивление которого обусловлено его динамической магнитной проницаемостью .

При превышении входным током I своего номинального значени  правый стержень магйитог роеода насыщаетс  по нелинейному закону, сопротивление балластного элемента уменьшаетс , следовательно , напр жение U2 обмотки 3, представл ющее собой падение напр жени  на этом балластном элементе, возрастает меньше, чем это было бы при линейном режиме его работы. За счет этого напр жение Ui обмотки 2, представл ющее собой падение напр жени  на феррорезонансном контуре, получает дополнительное нелинейное приращение, конденсатор 4 этого колебательного контура получает меньшую часть энергии, поступающей от питающей сети, уменьшаютс  потери активной энергии в обмотках устройства, что ведет к повышению КПД.

Таким образом, применение в предлагаемой схеме в качестве насыщающегос  нелинейного элемента трансформатора с

броневой магнитной системой, у которого сечение среднего стержн  в два раза больше сечений крайних стержней, совмещение на магнитопроводе этого трансформатора феррорезонансного колебательного контурай нелинейного индуктивного балластного элемента приводит к повышению КПД устройства .

Кроме того, благодар  особенност м феррорезонансных колебаний в, схеме, срывающимс  при коротком замыкании в нагрузке , токи короткого замыкани  в элементах устройства имеют значени , незначительно превышающие номинальные, что позвол ет обходитьс  без соответствующих специальных защит.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Источник питани  посто нного напр жени , содержащий трансформатор, перва  первична  обмотка которого одним выводом соединена с первым входным выводом дл  подключени  однофазного источника питани , а выходна  обмотка трансформатора соединена с выводами дл  подключени  нагрузки через трехфазный

   выпр митель, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  стабилизации выходного напр жени  и увеличени  КПД, магни- топровод трансформатора выполнен трехстержневым, причем средний стержень

   выполнен с удвоенным поперечным сечением относительно крайних стержней,, на одном крайнем стержне расположена перва  первична  обмотка, на другом крайнем стержне - г,веденна  втора  первична  обмотка,

   последовательно-встречно соединенна  с первичной обмоткой и свободным выводом подключенна  к второму выводу дл  подключени  однофазного источника питани , при этом параллельно первой первичной обмотке подключен введенный конденсатор, образующий с ней феррорезонансный контур , а выходна  обмотка выполнена в виде трех вторичных обмоток, расположенных на трех стержн х магнитопрЬвода соответственно и соединенных по схеме звезда.

   -и/ -ли

   Vug. г