ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H01F29/10 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в промышленности, а также и как электробытовой прибор.

Известны ферромагнитные стабилизаторы напряжения. Наиболее широкое распространение получили стабилизаторы напряжения с феррорезонансом тока [1]. Достоинство этих стабилизаторов это хороший КПД 0,8-0,85, малая зависимость от характера нагрузки, расхода материалов и возможность изготовления на разные мощности от десятков вольт-ампер до нескольких киловольт-ампер. Существенным недостатком феррорезонансных стабилизаторов напряжения является большая зависимость выходного напряжения от изменения частоты входного напряжения, достигающая 1-2% изменения напряжения на 1% изменения частоты и то, что выходное напряжение несинусоидально и содержит значительную составляющую третьей гармоники.

Предлагается новая конструкция электромагнитного стабилизатора напряжения, свободного от этих недостатков.

В этой конструкции также используется взаимодействие тягового усилия электромагнита и жесткости противодействующей пружины. Но она существенно отличается тем, что в качестве стабилизирующего элемента, взамен угольного столбика, применена вторичная обмотка автотрансформатора, включенная последовательно в цепи нагрузки. В этом автотрансформаторе плавное регулирование вторичного напряжения достигается за счет изменения величины магнитного потока, пересекающего витки вторичной обмотки путем передвижения прямоугольного регулятора, установленного между торцами стержней О-образного сердечника. На одной половине этого сердечника размещена первичная обмотка, а на второй половине вторичная обмотка, а передвижение прямоугольного регулятора осуществляется за счет взаимодействия тягового усилия электромагнита и жесткости противодействующей пружины.

На чертеже представлен электромагнитный стабилизатор напряжения. В нем имеется автотрансформатор 1, регулятор 2, магнитопроводящие части 3,4, немагнитные части 5,6, якорь 7, противодействующая пружина 8, электромагнит 9, нагрузка 10, первичная обмотка 11, вторичная обмотка 12. На фиг.1 показано положение прямоугольного регулятора 2 в случае, когда напряжение в питающей среде понизилось, например, до 190 В. В этом случае противодействующая пружина удерживает прямоугольный регулятор 2 в левом (на чертеже) крайнем положении, так как тяговое усилие электромагнита ослаблено из-за падения напряжения U₁ в питающей сети, при этом немагнитные части 4,5, прямоугольного регулятора 2 полностью откроет торцы стержней сердечника S₂, на котором установлена вторичная обмотка 2, и в ней возбудится максимальное напряжение 60 В. Необходимо заметить, что вторичная обмотка W₂ рассчитана на 60 В, это 30 В на компенсацию падения напряжения U₁ в питающей сети и 30 В на компенсацию падения напряжения в понижающей обмотке W₁, а поэтому вторичное напряжение будет 190 + 30 = 220 В.

А если напряжение U₁ в питающей сети повысилось до номинального 220 В, следовательно повысится напряжение и на обмотке электромагнита, что вызовет перемещение якоря на величину, определяемую жесткостью противодействующей пружины. В этом случае немагнитные части 5,6, регулятора 2 закроют определенную часть на торцах стержней сердечника S₂, на котором установлена вторичная обмотка W₂, но при этом величина магнитного потока будет достаточной, чтобы возбудить во вторичной обмотке вторичное напряжение равное 220 В.

А если напряжение в питающей сети повысилось, например, до 250 В, следовательно повысится и на обмотке электромагнита, что вызовет перемещение регулятора 2 на величину, которая определяется жесткостью противодействующей пружины, т.е. в прямое (по чертежу) положение. В этом случае немагнитные части 5,6, регулятора 2 полностью закроют торцы стержней сердечника 2, на котором установлена вторичная обмотка W₂, и действие ее на величину вторичного напряжения U₂ будет полностью исключено, а величина вторичного напряжения U₂ будет зависеть только от числа витков в понижающей обмотке W₁', в данном случае понижение напряжения в понижающей обмотке W₁' осуществляется на 30 В и в результате выходное напряжение будет равно 250 - 30 = 220 В.

Необходимо заметить, что применение автотрансформатора с плавным, бесконтактным регулированием вторичного напряжения в качестве стабилизаторта вторичного напряжения позволило разработать новый электромагнитный стабилизатор напряжения с высокими технико-экономическими показателями.

Использование: в электротехнике. Сущность: на одной половине О-образного сердечника установлена первичная - сетевая обмотка 11, а на второй половине вторичная - выходная обмотка 12, включенная последовательно с нагрузкой и используется как стабилизирующее устройство вторичного напряжения. В этом автотрасформаторе регулирование вторичного напряжения достигается путем изменения величины магнитного потока, пересекающего витки вторичной обмотки, а, следовательно, и величины вторичного напряжения при помощи передвижения регулятора, связанного с якорем электромагнита в плоскости торцов половин О-образного сердечника, при этом вторичная обмотка 12, включенная последовательно с нагрузкой, используется как стабилизирующий элемент вторичного напряжения, а катушка электромагнита 9 включена параллельно нагрузке и используется как реагирующий элемент на изменение напряжения в питающей сети. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий электромагнит с подпружиненным якорем, стабилизирующее устройство, отличающийся тем, что в качестве стабилизирующего устройства использован автотрансформатор, содержащий О-образный сердечник, выполненный из двух половин, между которыми расположен подвижный регулятор, соприкасающийся с якорем, на одном стержне сердечника установлена первичная обмотка, а на другом-вторичная обмотка. 2. Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что подвижный регулятор составлен из четырех частей: двух магнитопроводящих и двух немагнитопроводящих, установленных на определенном расстоянии одна от другой.