Ферромагнитный преобразователь частоты в три раза Советский патент 1989 года по МПК H02M5/16 

14

включает трансформаторы 7, 8, с расположенными на их стержнях обмотками низкочастотной цепи 11,12, включающей конденсатор 5, высокочастотной цепи 13,14, а также цепей подмагничи- вания 17,18 и самоподмагничивания 19, 20, в последнюю из которых включен конденсатор 6. Высокочастотные цепи элементов 2,3,4 соединены последовательно и через конденсатор 1 подключены к питающей сети. Все цепи под- магничивания соединены последователь- но и подключены-к источнику постоянного тока. Цепи самоподмагничивания элементов 2,3,4 включены параллельно, а низкочастотные цепи соединены в

19

звезду так, что свободные выводы конденсаторов 5 образуют трехфазный выход устройства. Введение в каждьй преобразовательный элемент конденсаторов 5,6 и указанное соединение цепей самоподмагничивания промежуточной гармоникой тока обеспечивают неизменную во времени амплитуду колебаний напряжения на нагрузке, за счет положительной обратной связи между входной и выходной цепями, исключение специальных пусковых устройств и возможность изменения кратности деления частоты в случае подключения нагрузки к цепям самоподмагничивания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве трехфазногд источника синусоидального напряжения.Цель изобретения -расширение функциональных возможностей путем деления частоты с получением трехфазного выходного напряжения. Устройство состоит из конденсатора 1 продольной компенсации и трех одинаковьк преобразовательных элементов 2,3,4, каждый из которых (Л .4 СП Cpciffi

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве трехфазного источника синусоидального напряжения, например,для питания электродвигателей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем деления частоты с получением трехфазного выходного напряжения.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 схема преобразовательного элемента с другим вариантом соединения обмоток трансформаторов.

Ферромагнитный преобразователь частоты в три раза содержит конденсатор 1 продольной компенсации и три одинаковых преобразовательных элемента 2-4, выполненных каждый на двух дополнительных конденсаторах 5 и 6 и двух идентичных трансформаторах 7 и 8, одноименные обмотки 9 и 10 которых соединены последовательно согласно и образуют низкочастотную цепь 11-12 и высокочастотную цепь 13-14, а одноименные обмотки 15 и 16 соединены последовательно встречно и образуют цепь подмагничивания 17-18 и цепь 19- 20 обмоток самоподмаг-ничивания. Низкочастотные цепи 11-12 и цепи 19-20 обмоток самоподмагничивания преобразовательных элементов 2-4 соединены в звезду, к свободным выводам 11 и 19 цепей 11-12, 19-20 подключены дополнительные конденсаторы 5 и 6. Высокочастотные цепи 13-14 и цепи 17-18 подмагничивания преобразовательных элементов 2-4 соединены последовательно друг с другом, к свободным выводам 13 и 14 высокочастотных цепей через конденсатор 1 продольной компенсации подключен однофазньй источник 21 синусоидального напряжения, к свободным выводам 17 и 18 цепей подмагничивания - источник постоянного тока. Свободные выводы 22 дополнительных конденсаторов 6 преобразовательных элементов- 2-4.соединены между собой, свободные выводы 23 конденсаторов 5 преобразовательных элементов 2-4 соединены с трехфазной нагрузкой 24.

Ферромагнитный преобразователь частоты (фиг.1) работает следующим

образом.

Цосле Включения источника 21 синусоидального напряжения с частотой ЗсО по обмоткам 10 трансформаторов 7 и 8 преобразовательных элементов 2-4 начнет протекать ток с частотой Зсо, где CJ - частота входных колебаний. Емкость дополнительного конденсатора 5 выбирается такойj чтобы резонансная частота низкочастотной цепи 23-12 быра равна со. Поэтому после включения источника 21 за счет переходных процессов в трансформаторах 7 и 8 в цепях 23-12 преобразовательных элементов появляется ток частотой СО,

пусть даже с весьма малой амплитудо Так как кривая намагничивания магни топроводов трансформаторов 7 и 8 является нелинейной функцией и магнит проводы подмагничиваются постоянным магнитным полем благодаря протекани постоянного тока по обмоткам 15 под магничивания, то зависимость индукции от напряженности магнитного пол содержит квадратичный член.

Следовательно, синусоидальные сотавляющие напряженностей магнитного поля с частотами а и Зсо, создаваемые токами обмоток 10 и 9 соответст веяно, перемножаются друг с другом, ,в результате чего в магнитопроводе появляется составляющая индукция с промежуточной (разностной) частотой 2со, а на обмотках 16 (как и на всех других обмотках трансформаторов 7 и 8) наводится ЭДС частотой 2со. Емкость дополнительного конденсатора 6 выбирается такой, чтобы резонансная частота цепи 22-20 самоподмагничива- ния промежуточной гармоникой тока преобразовательных элементов 2-4 составляла 2. Тогда под действием наводимой на обмотках. 16 ЭДС по цепям 22-20 каждого преобразовательного эле мента 2-4 течет ток частотой 2w, ко- -торьм создает составлякнцую напряженности магнитного поля частотой 2со. Теперь перемножаются синусоидальньш составляющие частотами 2 со и Збэ, поскольку составлякхцая напряженности магнитного поля частотой Зсо имеет намного большую амплитуду, че{ч амплитуда составляющей частотой СЭ. В результате перемножения возникает синусоидальная составляющая индукции

частотой со. Следовательно, по цепям 23-12 преобразовательных элементов 2-4 протекает дополнительная составляющая тока частотой со, которая,складываясь с первоначальной составляющей тока частотой со, увеличивает амплитуду результирующей составляющей.

гт

далее процессы .протекают аналогичным образом, в результате чего происходит нарастание амплитуды колебаний частотой со. Этот процесс подобен процессу самовозбуждения колебаний в автогенераторах и обусловлен нали- чием положительной обратной связи между выходной и входной цепями тран- |3истора или электронной лампы. В фер194

ромагнитном преобразователе частоты в три раза положительная обратная связь между входной цепью, настроенной на частоту Зи,и выходными цепями, настроенными на частоту со осуществляется с помощью цепей самопрд- магничивания промежуточной гармоникой тока, настроенных на частоту- 2со. С ростом амплитуды колебаний частотой оэ начинают действовать нелинейные механизмы ее ограничения. В ферромагнитном преобразователе частоты в три раза такими меха низ являются расстроечный и диссипатив- ньй механизмы и реакция на накачку. Благодаря действию нелинейных механизмов ограничения амплитуды прекращается рост амплитуды колебаний частотой CD и устанавливается стационарный работы, при котором амплитуда колебаний на нагрузке 24 остается неизменной во времешь

15 20 25 зо

0

5

0

Согласно известному фазовому правилу при делении частоты возможны три стационарных режима работы делителя частоты в три раза, отлича1сщиеся с фазовым сдвигом выходного колебания частотой W на 120°. Так как устройство по фиг.1 содержит три преобразовательных элемента 2-4, то напряжения на их выходах 23-12 при подключенной нагрузке 24 образуют ричную трехфазную систему. Требуемьй фазовый сдвиг 120°мелщу выходными напряжениями преобразовательных элементов 2-4 обеспечивается соединением в -звезду низкочастотных: цепей 23-12 и цепей 22-20 самоподмагничи- вания промежуточной гармоникой тока , поскольку в этом случае по цепям 23- 12 и 22-20 токи протекают только тогда, когда их сумма равна нулю (на основании первого закона Кирхгофа), а это на частотах и 2 СО соответственно выполнимо лишь при условии, если они образуют -симметричную трехфазную систему. На фиг.2 приведена схема преобразовательного элемента, в котором в отличие от схемы по фиг.1 в низкочастотных 23-12 и высокочастотных цепях 13-14 обмотки 9 и 10 соответственно включены последовательно встречно, а в цепях подмагничиванйя 17-18 и самоподмагничивания проме/г/- точной гармоникой тока 22-20 обмотки 15 и 16 соединены последовательно согласно.

5145

В преобразователе имеется возможность изменения кратности деления частоты путем подключения трехфазной нагрузки к цепям самоподмагничивания промежуточной гармоникой тока, при этом кратность деления частоты составляет полтора раза.

Кроме того, в предлагаемом устройстве самовозбуждение колебаний осуществляется без специального пускового устройства.

Формула

зобретения

5

0

5

0

36

40

96

ния, каждьш преобразовательный элемент снабжен двумя дополнительными конденсаторами и двумя последовательно соединенными дополнительными обмотками, размещенными на магнитопро- водах трансформаторов, причем первый дополнительньм конденсатор и дополнительные обмотки соединены последовательно, образуя цепь самоподмагничивания промежуточной гармоникой тока преобразовательного элемента,второй дополнительньм конденсатор подключен к свободному выводу низкочастотной цепи, цепи самоподмагничивания промежуточной гармоникой тока преобразовательных элементов соединены параллельно, свободные вьюодь высокочастотных обмоток и конденсатора продольной компенсации образуют выводы для подключения однофазного источника синусоидального напряжения,а свободные выводь вторых дополнительных конденсаторов преобразовательных элементов образуют вьшоды для подключения трехфазной нагрузки.

3.Преобразователь по п.1, о т- .личающийся тем, что в низкочастотных и высокочастотных цепях преобразовательных элементов обмотки включены встречно, а в цепях подмагничивания и самоподмагничивания промежуточной гармоникой тока - согласно.