МНОГОКАСКАДНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ С УМНОЖЕНИЕМЧАСТОТЬ! Советский патент 1969 года по МПК H02M5/16 

Известный многокаскадный фазовращатель по авт. СВ. № 156231 имеет относительно низкую крутизну фазовращательной характеристики.

Предлагаемый преобразователь отличается от известного тем, что в нем применены междукаскадные удвоители частоты, установленные между фазовыми. обмотками статоров смеж.ных пар враш,ающихся трансформаторов.

Это повышает крутизну фазовращательной характеристики.

Для повышения к.п.д. и уменьшения погрешностей преобразователя применен дополнительный многокаскадный фазовращатель и балансный смеситель, к входам которого подключены выходы указанных фазовращателей.

Па фиг. 1 представлена принципиальная схема одного из каскадов фазовращателя с удвоением частоты; па фиг. 2 - блок-схема усовершенствованного варианта фазовращателя.

Рассматриваемый каскад имеет два вращающихся трансформатора с роторами 1 к 2, насаженными на общую ось .3 фазовращателя. Роторы состоят из трехфазных обмоток 4-9 и статоров 10 и 11 с обмотками 12-20.

Рассмотрим работу отдельно взятого каскада (см. фиг. I).

Пусть к ротору 1 с обмотками 4-6 приложено симметричное трехфазное напряжение частотой fiBx , имеющее такой порядок смены фаз, какой указан нумерацией обмоток ротора, т. е. магнитное поле в роторе 1 вращается по часовой стрелке. В результате, в статорных обмотках 12-// будет индуцирован симметричпый шестифазный сигнал.

Каледая из трех пар фаз статора 10 связана через соответствующую пару встречно вклю- , ченных диодов с одной из трех обмоток стат.ора 11, как указано на фиг. 1. Паправление вращения магнитного поля в статоре 10 осуществлено так же, как и в роторе 1, по часовой стрелке. Пусть в начальный момент времени проводящим является диод 21, связанный с обмоткой 12 статора 10. Ток, индуцированный в обмотке 12, будет протекать через диод 21 в об- . мотку 19 статора 11. Через одну шестую периода гармонического

колебания проводящим будет диод 22, и ток, наводимый в обмотке 13, будет протекать через обмотку 18 статора 11. Еще через одну шестую периода (т. е. через одну треть, считая от начального момента времени) проводящий довательно и поочередно будут связаны обмоткн 15 н 19, 16 и 18, 17 и 20. Таким образом легко понять, что благодаря предлагаемой схеме включения шестифазной обмотки статора 10 к трехфазной обмотке статора 11 через шесть диодов 21-26, в то время, как в статоре 10 вектор магнитного поля совершит один полный оборот, вектор магнитного поля в статоре // совершит за то же время два полных оборота, г. е. скорость враш,ения магнитного поля в статоре 11 вдвое больше таковой для статора 10. Так осуш,естзляется удвоение частоты колебаний. Диодная схема на диодах 21-26 по существу состоит из трех двухполупериодных выпрямителей, каждый из которых нагружает соответствуюш,ую обмотку статора 11. Может показаться, что поскольку в каждой из обмоток статора // протекает пульсируюш,ий ток, магнитопровод статора 11 испытывает постоянное намагничивание. Однако это не так, магнитопровод каждого из кернов статора //, на которые налол ены обмотки 18-20, всякий раз перемагничивается до того, как в соответствующей обмотке появится очередная пульсация тока. Перемагиичивание сердечников (кернов) статора 11 происходит благодаря магнитной связи всех трех кернов. Иначе говоря, керн, связанный, например, с обмоткой 18 и намагничивающийся с определенной полярностью за счет протекания в начальный момент времени тока в обмотке 18, перемагничивается до противоположной полярности в те моменты времени, когда токи протекают соответственно и поочередно в обмотках 19 и 20. Таким образом статор // работает так же, как если бы в его обмотках протекал переменный трехфазный ток с удвоенной частотой. Указанное на фиг. 1 соединение статора 10 со статором и обеспечивает изменение направления вращения магнитного поля в статоре 11 ио отношению к таковому в статоре 10. Магнитно связанный со статором 11 ротор 2 содержит обмотки 7-9, в которых наводится трехфазное переменное напряжение. Направление вращения магнитного поля в роторе 2 противоположно тому направлению, которое имеет место в роторе /. Поэтому ротор 2, насаженный на ось 3, вращается вместе с последней в сторону, противоположную направлению вращения магнитного поля ь статоре //. Это вызывает дополнительное смещение частоты колебаний (увеличение), наводимых в обмотках ротора 2. Учитывая, что в статорных обмотках 18-20 частота многофазного напряжения вдвое выше, чем в обмотках статора 10, находим, что частота многофазного напряжения, наводимого в обмотках ротора 2, /вых1 равна /вык,2/;;.± 12/вх.±ЗЛ где F - частота вращения оси 3 фазовращателя. Нетрудно показать, что для N-каскадиого фазовращателя частота колебаний на выходе ixi-ro каскада равна и±(2 -)F,. /BblXY На фиг. 2 представлена одна из модификаций настоящего фазовращателя. Источник трехфазного напряжения V с частотой / связан с двумя многокаскадными фазовращателями Фв и Фв, насаженными на общую ось, вращающуюся с частотой F. Нетрудно показать, что в случае, если направление вращения магнитных полей во входных вращающихся трансформаторах фазовращателей Фв и Фба противоположно, то на выходах последних образуются сигналы с частотами i н /2, которые равны соответственно т -1т fi 2 . + ()/7, m -1т f-(2 -1)F, где т - число вращающихся трансформаторов в каждом фазовращателе. Тогда на выходе балансного смесителя БС, входы которого связаны с выходами указанных фазовращателей, будет получен сигнал с разностной частотой /1 - /2: так что крутизна характеристики образованного таким образом датчика угловой скорости, равная отнощению заностной частоты на выходе балансного смесителя БС к частоте вращения механической оси, определится соотнощением 5 2 (2 - 1). Так, если каждый фазовращатель содержит по десять вращающихся трансформаторов, то крутизна характеристики всего многокаскадного фазовращателя S равна 62, а при т 20 равна S 2046. Предмет изобретения 1. Многокаскадный фазовращатель по авт. св. № 156231, отличающийся тем, что, с целью повышения крутизны фазовращательной характеристики, в ием применены междукаскадные удвоители частоты, установленные между фазовыми обмотками статоров смежных пар вращающихся трансформаторов. 2. Фазовращатель по п. 1, отличающийся ем, что, с целью повыщения к.п.д. и уменьщеия погрещностей, в нем применен дополниельный многокаскадный фазовращатель и баансный смеситель, к входам которого подклюены выходы основного и дополнительного фа овращателей.