SU754606A1

SU754606A1 - Electromagnetic frequency multiplier by six

Info

Publication number: SU754606A1
Application number: SU782652046A
Authority: SU
Inventors: Anatolij M Pojmanov; Aleksandr G Baratov; Boris M Raputov; Igor G Fedorov; Irfan Yakubov
Original assignee: Anatolij M Pojmanov; Aleksandr G Baratov; Boris M Raputov; Igor G Fedorov; Irfan Yakubov
Priority date: 1978-07-31
Filing date: 1978-07-31
Publication date: 1980-08-07

Description

Изобретение относится к области преобразовательной техники, а именно к области статических электромагнитных преобразователей частоты электрического тока.The invention relates to the field of converter equipment, in particular to the field of static electromagnetic frequency converters of electric current.

Известны электромагнитные ушестерители частоты, используемые для питания элект ₅ропотребителей промышленных и сельскохозяйственных установок с повышенной частотой тока [1] и [2].Electromagnetic frequency testers are known, which are used to supply electric power to ₅ consumers of industrial and agricultural installations with an increased frequency of current [1] and [2].

Известен электромагнитный ушестеритель частоты, содержащий утроитель частоты с соединенными в звезду конденсатора- ю ми и дросселями и удвоитель частоты, первичные обмотки которого подключены к выходу утроктеля частоты, а вторичные через согласующие элементы — к асинхронному двигателю, снабженный дополнительным конденсатором, подсоединенным ко входу уд- ¹⁵воителя частоты, а в качестве согласующих элементов применены трансформаторы с насыщенными сердечниками. Такой ушестеритель частоты, состоящий из утроителя с искусственной нулевой точкой, мостового удвоителя и согласующего элемента, находящегося в режиме феррорезонанса, требует наименьшего по сравнению с другими типами расхода активных материалов [1].A known electromagnetic frequency tester contains a frequency tripler with star-connected capacitors and chokes and a frequency doubler, the primary windings of which are connected to the output of the frequency trimotor, and the secondary via matching elements to an induction motor equipped with an additional capacitor connected to the output ¹⁵ frequency fighters, and transformers with saturated cores are used as matching elements. Such a frequency remover consisting of a tripler with an artificial zero point, a bridge doubler and a matching element that is in the mode of ferroresonance requires the least consumption of active materials compared to other types [1].

22

Однако у такого ушестерителя нельзя получить произвольное, не зависящее от входного напряжения напряжение на выходе его каждой ступени, и для согласования с нагрузкой необходим дополнительный согласующий трансформатор соизмеримой с ушестерителем мощности. Использование в электромагнитном ушестерителе частоты дросселей насыщения и трансформаторов" с насыщенными сердечниками в результате работы цепей со сталью на нелинейном участке петли гистерезиса приводит к большим потерям энергии в самом электромагнитном ушестерителе частоты и, как следствие, низкому КПД и соз φ.However, it is not possible to obtain an arbitrary voltage that is independent of the input voltage at the output of each step of such a usherter, and an additional matching transformer commensurate with the power usherter is needed to match the load. The use of saturation chokes and transformers "with saturated cores in the electromagnetic frequency tester, as a result of the work of chains with steel in the nonlinear part of the hysteresis loop, leads to large energy losses in the electromagnetic frequency tester itself and, as a result, to low efficiency and cos φ.

В различных типах электромагнитных ушестерителей частоты КПД колеблется от 40 до 80%. Для повышения же соз р электромагнитного ушестерителя частоты применены конденсатоты батареи соизмеримой с ним мощности. Уменьшение потерь в электромагнитном ушестерителе частоты обычными методами практически невозможно, так как при уменьшении степени насыщения сердечников цепей со сталью уменьшаются удельные потери в ушестерителе, но умень3In various types of electromagnetic frequency sweepers, the efficiency ranges from 40 to 80%. To enhance the ripening of the electromagnetic frequency usher, condensate batteries of comparable power are used. The reduction of losses in the electromagnetic frequency usherter by conventional methods is almost impossible, since as the degree of saturation of the cores of chains with steel decreases, the specific losses in the usherterizer decrease, but decrease

754606754606

4four

шается мощность рабочей гармоники повышенной частоты тока, обусловленная нелинейностью петли гистерезиса. По этой же причине при чрезмерном снижении натяжения питающей сети сердечники выходят из насыщения и генерация повышенной частоты прекращается. Кроме того, затруднен инженерный расчет нелинейных цепей со сталью, выбор оптимальных параметров электромагнитных ушестерителей частоты и анализ устойчивости их работы при различных типах нагрузки.The power of the working harmonic of an increased frequency of current is caused by the nonlinearity of the hysteresis loop. For the same reason, with an excessive decrease in the supply voltage, the cores go out of saturation and the generation of the increased frequency stops. In addition, the engineering calculation of nonlinear circuits with steel, the choice of the optimal parameters of electromagnetic frequency sweepers and the analysis of the stability of their operation under various types of loads are difficult.

Наиболее близким к предлагаемому является электромагнитный ушестеритель частоты, содержащий согласующие трансформаторы и соединенные по каскадной схеме ферромагнитный утроитель частоты и удвоитель частоты [2].The closest to the proposed is an electromagnetic frequency tester, which contains matching transformers and a ferromagnetic frequency tripler and a frequency doubler connected in a cascade scheme [2].

Однако ушестеритель имеет низкий КПД и неудовлетворительные масса-габаритные показатели.However, the usherter has low efficiency and unsatisfactory mass-dimensional indicators.

Цель изобретения — улучшение масса-габаритных показателей и повышение КПД.The purpose of the invention is to improve the weight and dimensions and increase efficiency.

Указанная цель достигается тем, что в электромагнитном ушестерителе частоты, содержащем согласующие трансформаторы и соединенные по каскадной схеме ферромагнитный утроитель частоты и удвоитель частоты, удвоитель частоты выполнен на трех парах однофазных диодных мостов, причем в каждой паре выходные выводы обоих мостов соединены с соответствующими входными выводами ферромагнитного утроителя частоты, входные выводы одного моста подключены к соответствующей фазе питающей трехфазной сети непосредственно, а входные выводы второго моста — через согласующий трансформатор.This goal is achieved by the fact that in an electromagnetic frequency interceptor containing matching transformers and cascaded ferromagnetic frequency tripler and frequency doubler, the frequency doubler is made on three pairs of single-phase diode bridges, and in each pair the output pins of both bridges are connected to the corresponding ferromagnetic input terminals frequency tripler, input pins of one bridge are connected to the corresponding phase of the three-phase supply network directly, and input pins of the second bridge and - through the matching transformer.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема электромагнитного ушестерителя частоты; на фиг. 2 — векторные диаграммы фазных напряжений трехфазной входной сети и этих же напряжений, сдвинутых на 90 эл.град. согласующими трансформаторами; на фиг. 3 — формы входных и выходных напряжений ферромагнитного утроителя частоты, соответствующие составляющим и результирующим намагничивающим силам; на фиг. 4 — форма выходных напряжений вторичных обмоток утроителя частоты; на фиг. 5 — соответствующая векторная диаграмма выходных напряжений утроителя.FIG. 1 shows a circuit diagram of an electromagnetic frequency tester; in fig. 2 - vector diagrams of phase voltages of a three-phase input network and the same voltages shifted by 90 al. matching transformers; in fig. 3 - forms of input and output voltages of a ferromagnetic frequency tripler, corresponding to the components and the resulting magnetizing forces; in fig. 4 - the shape of the output voltages of the secondary windings of the frequency tripler; in fig. 5 - the corresponding vector diagram of the output voltage of the tripler.

Электромагнитный ушестеритель частоты содержит ферромагнитный утроитель 1 частоты, мостовой удвоитель 2 частоты и согласующие трансформаторы 3, удвоитель частоты содержит три пары однофазных диодных мостов 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, попарно подключенных выходами к входным обмоткам 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15 трехфазного утроителя, в каждой паре один мост подключен первым входом 16, 17 и 18 непосредственно к фазам 19, 20 и 21 питающей трехфазной сети, вторым входом 22, 23 и 24 — к средней точке 25 первичных обмоток согласующего трансформатора, а другие мосты подключены к вторичным обмоткам 26, 27Electromagnetic frequency tester contains a ferromagnetic frequency tripler 1 frequency, bridge frequency doubler 2 and matching transformers 3, frequency frequency doubler contains three pairs of single-phase diode bridges 4 and 5, 6 and 7, 8 and 9, connected in pairs to the inputs to the input windings 10 and 11, 12 and 13, 14 and 15 three-phase tripler, in each pair one bridge is connected by the first input 16, 17 and 18 directly to the phases 19, 20 and 21 of the three-phase supply network, the second input 22, 23 and 24 to the midpoint 25 of the primary windings of the matching transformer, and the other bridges are wired ary windings 26, 27

и 28, согласующих трансформаторов, первичные обмотки которых 29 и 30, 31 и 32, 33 и 34 образуют зигзаг и подключены к фазам сети, выходные обмотки 35, 36 и 37 утроителя частоты соединены в разомкнутый треугольник, разомкнутые выводы 38 и 39 которого являются выходом электромагнитного ушестерителя частоты.and 28, matching transformers, the primary windings of which 29 and 30, 31 and 32, 33 and 34 form a zigzag and are connected to the mains phases, the output windings 35, 36 and 37 of the frequency triple are connected in an open triangle, the open terminals 38 and 39 of which are output electromagnetic frequency remover.

Электромагнитный ушестеритель частоты питается (см. фиг. 2) трехфазным напряжением сети, представленным на векторной диаграмме векторами 40, 41 и 42.Electromagnetic frequency tester is powered (see Fig. 2) by three-phase mains voltage, represented on the vector diagram by vectors 40, 41 and 42.

Согласующие трансформаторы 3, включенные с первичными обмотками 29 и 30, 31 и 32, 33 и 34, число витков каждой из которых равно 0,57 ω, где ω — расчетное количество витков первичной обмотки, соединенными в зигзаг, осуществляют сдвиг фаз напряжения сети на 90 эл.град. (вектора 43, 44 и 45).Matching transformers 3 connected to the primary windings 29 and 30, 31 and 32, 33 and 34, the number of turns of each of which is 0.57 ω, where ω is the calculated number of turns of the primary winding connected in a zigzag phase shift voltage 90 el. (vectors 43, 44 and 45).

Каждая пара однофазных диодных мостов 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9 мостового удвоителя 2 частоты питается напряжениями, представленными векторами 40 и 43, 41 и 44, 42 и 45 сдвинутыми друг относительно друга на 90 эл.град. Выходы мостов подключены к первичным обмоткам каждой фазы утроителя частоты 10 и 11., 12 и 13, 14 и 15, включенным встречно. По обмоткам протекают (см. фиг. 3) выпрямленные пульсирующие токи, создающие в магнитопроводах каждой фазы намагничивающие силы 46 и 47, 48 и 49, 50 и 51, результирующие 52, 53 и 54 которых (см, фиг. 4) имеют форму кривой 55, содержащей вторую 56, шестую 57, восемнадцатую и высшие гармонические составляющие, которые индуцируют во вторичных обмотках 35, 36 и 37, утроителя 1 частоты (см. фиг. 5) ЭДС второй гармоники 58, 59 и 60, сдвинутые друг относительно друга на 120 эл.град. и ЭДС шестой гармоники 61, 62 и 63, угол сдвига между которыми равен 0 эл.град.; высшими гармониками ЭДС пренебрегаем.Each pair of single-phase diode bridges 4 and 5, 6 and 7, 8 and 9 of the bridge doubler 2 frequencies are powered by voltages represented by vectors 40 and 43, 41 and 44, 42 and 45 shifted relative to each other by 90 al. The outputs of the bridges are connected to the primary windings of each phase of the frequency tripler 10 and 11., 12 and 13, 14 and 15, turned on counter. Straight pulsed currents flow through the windings (see Fig. 3), creating magnetizing forces 46 and 47, 48 and 49, 50 and 51 in the magnetic cores of each phase, the resulting 52, 53 and 54 of which (see, Fig. 4) have the shape of a curve 55, containing the second 56, sixth 57, eighteenth and higher harmonic components, which are induced in the secondary windings 35, 36 and 37, triple 1 frequency (see Fig. 5) second harmonic emf 58, 59 and 60, shifted relative to each other by 120 el. and the EMF of the sixth harmonic 61, 62 and 63, the angle of shift between which is 0 al. degrees .; the highest harmonics of the EMF neglected.

Во вторичных обмотках утроителя частоты, соединенных в разомкнутый треугольник, ЭДС второй гармоники взаимно компенсируются, а шестой — суммируются, и на выходе 38 и 39 ушестерителя, приложено напряжение ушестеренной частоты.In the secondary windings of the frequency tripper, connected in an open triangle, the EMF of the second harmonic is mutually compensated, and the sixth is summed up, and at output 38 and 39 of the usherter, voltage of the frequency is applied.

Эффективность технического применения электромагнитного ушестерителя частоты по сравнению с известным заключается в том, что все его элементы являются линейными, трансформаторы работают на линейных участках петли гистерезиса, поэтому у предлагаемого электромагнитного ушестерителя частоты более высокий КПД и соз φ,вдвое меньше установленная мощность ферромагнитных элементов (Рует«*1,5 Рпме)н 3 у известного Руст, ф Я» 3 Рцоле^н .), ТЭК КЭК соз грвыше, то требуется меньшая мощность конденсаторов, компенсирующих реактивную мощность самого ушестерителя, при снижениях напряжения сети до нуля, генерация ушестеренной частоты не срывается, а пря5The efficiency of the technical use of the electromagnetic frequency tester compared to the known one is that all its elements are linear, the transformers operate on the linear sections of the hysteresis loop, therefore, the proposed electromagnetic frequency usheterizer has a higher efficiency and cos φ twice the installed power of the ferromagnetic elements (Ruet "* 1.5 Rpme) n 3 at the well-known Rust, f I" 3 RCA ^ n.), TEK KEK is higher, then less power is needed for capacitors that compensate for the reactive power of the ear itself. of the tester, when the mains voltage drops to zero, the generation of the bandwidth frequency does not break down, but direct 5

754606754606

66

мо пропорционально уменьшается амплитуда колебаний выходного напряжения, кроме того, выше устойчивость работы в системах с нагрузками различного вида, трансформация напряжения и согласование с нагрузкой производится выбором соотношения числа витков обмоток согласующих и выходных трансформаторов, и также упрощается расчет оптимальных параметров и зон устойчивости работы.The amplitude of output voltage fluctuations is proportionally reduced, in addition, the stability of work in systems with different types of loads is higher, voltage transformation and coordination with the load is made by selecting the ratio of the number of turns of the windings of matching and output transformers, and the calculation of optimal parameters and stability zones is also simplified.

Claims

Claim

Electromagnetic frequency tester containing matching transformers and cascaded ferromagnetic frequency trippers and doubler

frequency, characterized in that, in order to improve the mass-dimensional parameters and increase efficiency, the frequency doubler is made on three pairs of single-phase diode bridges, and in each pair the output pins of both bridges are connected to the corresponding input pins of the ferromagnetic frequency tripler to the corresponding phase of the three-phase supply network directly, and the input pins of the second bridge - through a matching transformer.