ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА Российский патент 1997 года по МПК H02M5/10 

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к вторичным источникам переменного тока.

Цель изобретения усовершенствование вторичных источников питания, содержащих в качестве преобразовательного элемента однофазный мнообмоточный трансформатор.

Наиболее близким к изобретению является использующийся в системах вторичного электропитания трансформатор для преобразования уровня напряжения (авт. св. N 1277315, бюл. N 46 от 15.12.86г.), содержащий две дополнительные обмотки, каждая из которых включена параллельно основной первичной и основной вторичной обмоткам с щелью улучшения передачи формы выходного сигнала путем компенсации индуктивности рассеяния обмоток. При этом, если коэффициент трансформации велик, то компенсация проводится по одной обмотке, в которой содержится наибольшее число витков.

Отличительной особенностью данного источника от других, в которых используется трансформатор для преобразования уровня напряжения, и от наиболее близкого аналога является то, что вводится еще одна дополнительная вторичная обмотка, в которой осуществляется принцип суперпозиции Э.Д.С. и токов, наводимых первичной обмоткой, и вторичной обмоткой; состоящей из принимающей импульс напряжения и компенсирующей обмоток, соединенных параллельно друг другу и конденсаторной емкости, в которой осуществлен параллельный резонанс на частоте первичного источника тока.

Цель изобретения усовершенствование вторичных источников питания, содержащих в качестве преобразовательного элемента однофазный многообмоточный трансформатор, повышение К.П.Д. подобных устройств.

На чертеже изображена схема вторичного источника тока, содержащего в качестве преобразовательного элемента многообмоточный силовой трансформатор. Вторичный источник питания содержит однофазный многообмоточный силовой трансформатор 1, у которого обмотка 1 первичная, к которой подключается источник питания; обмотка 2 вторичная, принимающая импульс напряжения; обмотка 3 компенсирующая, параллельная обмотке 2; обмотка 4 вторичная дополнительная для подключения нагрузки; конденсатор 2, стабилитроны 3, 4, выполняющие роль ограничителей амплитуды напряжения и рассчитанные на напряжение стабилизации, равное номинальному напряжению первичного источника питания +2.3 В, стабилитроны 5,6, рассчитанные на напряжение стабилизации, равное выходному напряжению, линейный дроссель 7, балансные сопротивления 8,9.

Вторичный источник питания работает следующим образом.

На вход источника подается переменное напряжение И₁, сила тока J₁. Входная мощность P₁ U₁ • J₁. Трансформатор преобразовывает входное напряжение и ток с коэффициентом трансформации где n₁, n₂ число витков в первичной и вторичной обмотках 1 и 2.

В однофазном многообмоточном трансформаторе выполняется равенство:

ЭДС вторичных обмоток, приведенных к числу витков первичной обмотки, и

где

токи вторичных обмоток, приведенные к числу витков первичной обмотки; n₁, n₃, n₄ число витков в обмотках 1, 3, 4.

Таким образом:

Линейный дроссель 7, подключенный последовательно с обмоткой 3 обеспечивает выполнение в обмотке 2 условия (авт. св. N 1277315), т.е. 0. Кроме того, конденсатор, подключенный параллельно индуктивностям (дросселю 7 с обмоткой 3, в обмотке 2) подбирается таким образом, чтобы выполнялось условие параллельного резонанса с минимумом тока , т.е.

Параметры элементов контура, образованного параллельным соединением последовательно включенных индуктивностей компенсирующей обмотки 3 трансформатора и линейного дросселя 7; емкости конденсатора и индуктивности, принимающей импульс напряжения обмотки 2 трансформатора выбраны из условия обеспечения резонанса на частоте напряжения первичного источника питания.

В случае обычного подключения источника питания (без участия обмоток 2, 3) электрическое состояние обмоток 1, 4 описывается уравнениями:

При подключении обмоток согласно фиг. 1 появляются дополнительные приращения ЭДС в обмотках 1, 4

При этом так как для упрощения рассмотрения принято, что n₁=n₃=n₄, то:

Величина ограничена параметрами стабилитронов 5,6.

Суммируя ЭДС. наводимые при подключении напряжения И₁ и дополнительно возникающие при данной схеме подключения имеем:

т. е. осуществляется принцип суперпозиции ЭДС. и токов, наводимых первичной 1 и вторичной 2 и 3 обмотками.

Из последних двух уравнений видно, что благодаря контуру, образованному из параллельного соединения обмоток 2, конденсатора 2, и обмотки с дросселем 7, в обмотках 1 и 4 возникают дополнительные приращения напряжений, причем, если в обмотке 1 приращение напряжения будет направлено на уменьшение первичного напряжения, то в обмотке 4 приращение напряжения увеличит на ту же величину напряжение на нагрузке, при условии, что n₁=n₄.

Соотношение токов трансформатора, работающего в режиме нагрузки как было отмечено ранее:


но т. к. , то можно записать, что мощность, отдаваемая источником питания на первичной обмотке 1, будет равна: P₁= (U₁- ΔU₁)•I₁ а мощность, отдаваемая на нагрузку обмоткой 4: P₄= (U₄+ ΔU₄)•I₄.

Использование: в преобразовательной технике. Сущность: в силовой многообмоточный трансформатор введена дополнительная вторичная обмотка, в которой осуществляется принцип суперпозиции Э.Д.С. и токов, созданных первичной и вторичной обмотками. Вторичная обмотка состоит из двух частей - принимающей импульс напряжения и компенсирующей. Во вторичной обмотке создаются условия для параллельного резонанса с минимумом тока в этой обмотке. 1 ил.

Вторичный источник тока, содержащий однофазный многообмоточный силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику питания, вторичная обмотка состоит из двух частей и содержит параллельно включенные друг другу обмотку, принимающую импульс напряжения, и компенсирующую обмотку, последовательно с которой включен линейный дроссель, отличающийся тем, что введена дополнительная вторичная обмотка с выводами для подключения нагрузки, параллельно частям вторичной обмотки включен конденсатор, создающий условия параллельного резонанса с минимумом тока в цепи вторичной обмотки на частоте напряжения источника питания, при этом соотношения между числами витков обмоток трансформатора таковы:
n₁ n₃ n₄,
где n₁ число витков первичной обмотки;
n₃ число витков компенсирующей обмотки;
n₄ число витков дополнительной вторичной обмотки.