Устройство для регулирования индуктивности Советский патент 1991 года по МПК H01F29/02 

Изобретение относится к электротехнике и энергетике, о частности к устройстпэм для ступенчатого регулирования индуктивного сопротивления.

Цель изобретения - повышение точности настройки и надежности работы, а также уменьшение массы и габаритов.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.З - конструкция сердечника; на фиг.4 -- сердечник с обмоткой, используемый в ступенчатом регуляторе индуктивности; на фиг.5 - трансформатор; на фиг.6 - устройство, в котором обеспечивается возможность бесконтактного резонансного управления в релейном режиме.

Устройство содержит датчик 1 избирательной настройки, блок 2 управления, сердечники 3 N дроссельных катушек, дроссельные катушки 4, ввод 5 устройства, заземляющий отвод 6 и ввод 7 установочного кода.

При поступлении сигнала рассогласования из датчика 1 избирательной настройки на блок 2 упрапленмя последний вырабатывает ток, поступающий в сердечники 3 тех дроссельных катушек 4, индуктивность которых требуется уменьшить. При помощи этого тока выбранные блоком 2 управления сердечники 3 нагреваются и при достижении температуры точки Кюри переходят из ферромагнитного в парамагнитное состояние. Если переменное напряжение на вводе 5 устройства остается неизменным, то это приводит к увеличению тока на участке цепи ввод 5 - заземляющий отвод 6, так как переход сердечников 3 в парамагнитное состояние сопровождается резким уменьшением ( в ц раз) индуктивности дроссельных катушек, а следовательно, и их индуктивного сопротивления, Изменение тока, проходящего через N последовательно соединенных дроссельных катушек, компенсирует причину, вызвавшую сигнал рассогласования датчика 1 во внешней цепи, к которой подключено предлагаемое устройство.

При сигнале рассогласования обратного знака происходит отключение тока, нагревающего сердечники выбранных дроссельных катушек, в результата чего они охлаждаются ниже точки Кюри и переходят снова в ферромагнитное состояние, уменьшая ток в регулируемой цепи.

Соединенные последовательно N дроссельных катушек могут иметь одинаковые или разные количества витков обмоточной проволоки. Если при этом их сердечники конструктивно одинаковы, то они обладают

одинаковой или разной индуктивностью. Достигаемая при этом глубина регулировки общей индуктивности системы N катушек может быть очень большой.

На блок-схеме (фиг.2) предлагаемого устройства (с раскрытым блоком 2 управления), используемого в качестве стабилизатора заданного переменного напряжения на нагрузке, обозначены датчик 1

0 избирательной настройки, блок 2 управления, мультивибраторы 8 и 9, образцовый резистор 10, ведущий генератор 11, дискриминатор длительности 12, электронный ключ 13, коммутатор 14, счетчик 15 импуль5 сов, образцовый кварцевый генератор 16, дешифратор 17, усилительные ключевые каскады 18, устройство 19 определения знака рассогласования, адресные входы 20.

Датчик 1 напряжения включен во время0 задающую цепь мультивибратора 8, находящегося в блоке 2 управления. В аналогичную цепь такого же мультивибратора 9 включен образцовый резистор 10, которым осуществляется балансировка схемы.

5 Мультивибраторы 8 и 9 одновременно запускаются импульсами, вырабатываемыми ведущим генератором 11.

Сигналы с выходов ждущих мультивибраторов поступают на дискриминатор 12

0 длительности, вырабатывающий импульс с длительностью, равной разности длительностей выходных импульсов обоих мультивибраторов. При наличии импульса с выхода дискриминатора электронный ключ 13 про5 пускает через коммутатор 14 на прямой вход счетчика 15 импульсов сигнал тактовой частоты от образцового кварцевого генератора 16.

После окончания импульса с выхода ди0 скриминатбрз в счетчик будет записано в двоичном коде число тем большее, чем более напряжение датчика 1 отличается от рабочего. В начале каждого цикла счета счетчик обнуляется импульсом ведущего ге5 нератора 11. Сигнал со счетчика через дешифратор 17 поступает на один из усилительных ключевых каскадов 18, который включает ток нагрева в ту часть последовательно соединенных сердечников 3

0 дроссельных катушек 4, индуктивное сопротивление которых должно быть изменено.

С дискриминатора 12 поступает также сигнал, позволяющий устройству 19 определения знака выявить,короче или длиннее

5 импульс мультивибратора 8 импульса мультивибратора 9. Эта информация, определяющая знак рассогласования измеряемого напряжения, поступает на коммутатор 14, который пропускает тактовую частоту кварцевого генератора 16 на прямой или

инверсный счетный входы счетчика 15. В последнем случае счет будет происходить не на увеличение, а на уменьшение предварительно записанного в двоичном коде числа в адресные входы 20 счетчика 15, Это приводит к обратному изменению общей индуктивности дроссельных катушек 4, На рабочей нагрузке 21 поддерживается ст аби- лизированное напряжение.

Сердечник 3 предлагаемого устройства представляет собой многовитковую спиральную катушку 22 (фиг.З), навитую на оправке проволокой из ферромагнитного материала, имеющего низкую точку Кюри, например из сплава 30% Ni, 70% Fe (tk 85°С). Проволока имеет термостойкую электроизоляцию, например, из силиконового лака. Витки катушки скрепляются между собой при помощи термостойкого склеивающего компаунда, приготовленного на основе того же силиконового лака. Таким образом, после снятия с оправки, служащей одновременно и заливочной формой для пропитки, сердечник представляет собой жесткую, монолитную конструкцию, имеющую выводные концы 23 и 24, через которые на него может подаваться нагревающий ток от блока управления.

Если устройство предполагается реализовать как описанный ступенчатый регулятор индуктивности, то на сердечник наматывается одиночная медная или алюминиевая рабочая обмотка 4. Если устройство используется в качестве регулируемого трансформатора, то на сердечник могут быть намотаны две (или большее количество) обмотки 25 и 26.

При подаче нагревающего тока на выводные концы 23 и 24 сердечника 1 он разогревается и, достигнув точки Кюри, переходит в парамагнитное состояние. Индуктивность обмотки 4 при этом резко уменьшается. В случае работы в качестве дроссельной катушки такое устройство позволяет ступенчато менять индуктивность в последовательной цепи, составленной из N катушек. В случае использования устройства в качестве трансформатора создается возможность индуктивно разобщать катушки 25 и 26 или соединять их, создавая бесконтактный релейный режим работы.

Сердечник 1 включается в колебательный контур, настроенный на заданную частоту (фиг.6). Если привести его в индуктивную связь с медной катушкой 27, запитанной переменным током, то в сердечнике 1 изведется переменная ЭДС индукции. В случае совпадения частоты этой ЭДС с собственной частотой сердечника 1, включенного в колебательный контур за счет резонанса, он может быть весьма быстро нагрет до температуры Кюри, что переведет его из ферромагнитного р парамагнитное

состояние. После этого рабочие катушки 25 и 26 оказываются индуктивно разобщенными между собой, т.е. реле сработало. Конденсатор 28, являющийся емкостью резонансного контура, содержащего сер0 дечник 1, может быть выполнен переменным и с его помощью может осуществляться перестройка собственной частоты контура для более точного обеспечения резонансного режима работы реле.

5

Электромагнитное попе от индуктора 27 (фиг.З) наводит ЭДС только в сердечнике 1. В рабочих обмотках 15 и 26 ЭДС мндукцмп от катушки 27 не наводится, так как они

0 плоскостью своих витков ориентированы параллельно силовым линиям магнитного поля индуктивной катушки 27,

Описываемые устройства могут быть выполнены на самые различные мощности

5 от микроваттного до мегаваттного диапазонов, а также способны работать о широком диапазоне частот. Последнее обеспечивается тем, что сердечник, навитый из тонкой ферромагнитной проволоки с мзолироиан0 ными друг от друга витками, обладает весьма малыми потерями на вихревые токи, не уступая по этому качеству ферритовым сердечникам. Таким образом, создается реальная возможность использования

5 предлагаемой управляемой индуктивности на частотах до десятков и даже сотен мегагерц.

Предлагаемое устройство позволяет без особых трудностей согласовать его не0 посредственно с выходами регулирующих электронных слаботочных микросхем. Это обеспечивается тем, что для разогрева до невысокой температуры Кюри сердечников очень малых размеров, навитых весьма тон5 кой ферромагнитной проволокой (например, диаметром 0,03 мм), требуются малые токи, а сопротивление сердечника соизмеримо с выходным сопротивлением микросхем. Если же учесть, что описанным

0 сердечник сам по себе представляет индуктивность и может быть составной частью резонансного контура, то для его нагрепа на резонансной частоте требуется ток в Q раз меньший, чем обычный, где Q - добротность

5 такого контура.

Предлагаемое устройство позволяет значительно уменьшить массу i габариты регулируемой индуктивности, повысить надежность и значительно расширить границы его применения.

Формула изобретения Устройство для регулирования индуктивности, содержащее N дроссельных катушек, размещенных на сердечниках, датчик избирательной настройки, ввод устройства, конец N-й катушки подключен к заземляющему отводу, отл ичающееся тем, что, с целью повышения точности настройки, увеличения надежности, уменьшения массы и габаритов, оно снабжено блоком управления с N выходами, сердечники дроссельных

0

катушек намотаны из проволоки из ферромагнитного материала с низкой точкой Кюри, соединены последовательно и покрыты термостойкой изоляцией, дроссельные катушки соединены последовательно, выход датчика избирательной настройки соединен с входом блока управления, каждый из N выходов которого подключен к сердечнику соответствующей дроссельной катушки, начало первой катушки подключено к вводу устройства.

Фиг.З

23

23

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для ступенчатого регулирования индуктивного сопротивления. Цель изобретения - повышение точности и надежности работы. Устройство содержит датчик 1 избирательной настройки, блок 2 управления, сердечники 3 дроссельных катушек 4, ввод 5 устройства, заземляющий отвод 6, ввод установочного кода. Сердечники дроссельных катушек намотаны из проволоки из ферромагнитного материала с низкой точкой Кюри. 6 ил.

26

Фиг. 5

Фиг.6