Ферромагнитный преобразователь частоты Советский патент 1983 года по МПК H01F30/12 

(54) ФЕРРОМАГНИТШЛЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к ферромагнитным преобразователям частоты, принцип действия которых основан на явлении автопараметрического резонанса, предназначенным для питания устройств автоматизации, сигнализации и регулирования скорости асинхронных двигателей .

Известны ферромагнитные преобразователи частоты, которые состоят из нескольких магнитных сердечников и обмоток, охватыванядих один или два сердечника l3.,

Однако в известном преобразователе при обрыве или коротком замыкании одной из обмоток на выходе возникает напряжение входной частоты.

Известен ферромагнитный преобразователь частоты, содержащий единый магнитопровод в виде многолучевой звезды и обмотки, расположенные в парах диаметрально противоположных окон;. Последовательно с первичной обмоткой включен вентиль, параллельно вторичной - конденсатор t2..

Недостатком этого преобразователя является большой расход обмоточного провода. Кроме того, поперечное сечение обмоток внутри окон магнитопровода представляет собой круг или

овал, что приводит к увеличению индукт:ивности рассеяния обмоток и связанному с Иим увеличению потребляемой реактивной мощности.

Цель изобретения - повышение КПД преобразователя путем снижения индуктивности сопротивления рассеяния обмоток и .уменьшение расхода обмоточного провода.

10

У1сазанная цель достигается тем, что в ферромагнитном преобразователе частоты части обмоток, расположенные внутри окон магйитопровода, име-, ют сечение, две боковые сторрны кото15рого равны между собой и параллельны прилегающим граням стержней.

Сечение может иметь вид равнобедренного треугольника.

Кроме того, сечение может иметь

20 вид равнобедренной трапеции.

На фиг. 1 схематически изображен преобразователь; на фиг. 2 - ферромагнитный элемент в аксонометрии;

25 на фиг. 3 - то же, проекция на горизонтальную плоскость; на фиг; 4 окно магнитопровода с обмот1сой, имеющей круглое сечение; на фиг. 5 то же, с обмоткой, имекяцей треуголь30ное сечение. . Ферромагнитный преобразователь частоты имеет магнитную систему 1 (фиг. 1J, первичную обмотку 2, после довательно с которой включен вентил 3, и вторичную обмотку 4, параллель которой включен конденсатор 5. Первичная 2 и вторичная 4 обмотки расположены на каркасе 6 (фиг, 2). Устройство работает следующим об разом. Первичная обмотка 2 включается на входное переменное напряжение че рез вентиль 3, вследствие чего имее место поляризация магнитопровода, возможность получения четных гармон электродвижущей силы.D резонансном контуре, состоящем из вторичной обмотки 4 и конденсатора 5, настроенном на частоту в два раза меньше входной, вследствие геометрической несимметрии магнитопровода или обмоток возникает начальная незначительная электродвижущая сила выходн частоты, которая затем лавинообразн нарастает до своегономинального значения. Колебания выходной частот поддерживаются благодаря периодическому изменению индуктивности ферромагнитного элемента (так называемое явление автопараметрического ре зонанса) . Части обеих обмоток, лежащие вну ри окон магнитопровода, имеют сечение в виде равнобедренного треуголь ника (фиг. 3, 5). Площадь такого ра нобедренного треугольника приблизительно равна площади круга (или ова ла}, форму которого имеют сечения обмоток внутри окон магнитопровода устройства-прототипа (фиг. 4). Это объясняется тем, что диамевр сечени обмоток без каркаса равен 0,75-0,8 длины стороны квадратного окна магнитопровода для того, чтобы при укладке магнитопровода не нарушить внешнюю изоляцию обмоток. Таким образом, коэффициенты заполнения окна магнитопровода обмоточной медью у обмоток с круглым и треугольным сечениями одинаковы. При числе оконмагнитопровода больш четырех коэффициент заполнения окна магнитопровода обмоточной медью у обмоток с треугольным сечением значительно больше, чем у обмоток с круглым или овальным сечением. Нз фиг., 4 и 5, где Dcp - средни диаметр обмотки с круглым сечением, Пер2 средний диаметр обмотки с треугольным сечением, следует, что DCP срг т.е. расход обмоточной меди у обмоток с круглым сечением больше. Индуктивность рассеяния обмоток определяют по формуле Ьз, 2 де tif/, - средняя длина витка i-й обмотки; С, - i-й обмотки в ок- . не магнитопровода. Расчеты показывают, что индуктивность рассеяния обмотки с треугольным сечением внутри окна магнитопровода намного меньше, чем индуктивность рассеяния обмотки с круглым или овальным сечением. Для повышения технологичности изготовления обмоток преобразователячастоты целесообразно ребра изоляционного каркаса притупить. В этом случае сечение обмоток внутри окон магнитопровода приобретает форму равнобедренной, трапеции. Преимущества предлагаемого преобразователя частоты по сравнению с известным заключаются в уменьшении расхода обмоточной меди на 16%, повышении коэффициента полезнс.о- действия с 0,7 до 0,74 благодаря уменьшению потерь меди, а также увеличении выходного напряжения благодаря уменьшению индуктивности рассеяния обмоток. Суммарный экономический эффект от использования изобретения в народном хозяйстве составит 8000 руб. Формула изобретения 1.Ферромагнитный преобразователь частоты, содержащий магнитопровод, образованный двумя пересекающимися взаимноперпендикулярными стержнями и замыкающим их ярмом, обмотки уложенные в пары диаметрально пцотивоположнцх окон, причем последовательно с первичной обмоткой включен вентиль, а параллельно вторичной - конденсаэгор, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем снижения индуктивного сопротивления рассеяния обмоток и уменьшения расхода обмотрчного провода, части обмоток, расположенные внутри окон магнитопровода, имеют сечение, две боковые стороны которого равны между собой и параллельны прилегающим граням стержней. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что сечение имеет вид равнобедренного треугольника. 3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что сечение имеет вид равнобедренной трапеции. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бамдас A.M. и др. Ферромагнитные делители частоты. М., Энергия, 1967. 2.Патент QUA 2445857, кл. 321-68, 1948.