Умножитель частоты Советский патент 1976 года по МПК H02M5/32 

1

Изобретение относится к устройствам для умножения частоты синусоидального тока при помощи вращающегося магнитного поля.

Известны магнитные усилители с глубо- кой положительной обратной связью, позволяющие усиливать сигнал низких и инфранизких частот Cll- Недостатком известных усилителей является невозможность использования их в качестве умножителей частоты.

Известны также умножители частоты периодических напряжений и токов, содержащие кольцевой магнитопровод с магнитомягкими стержнями, на которых размещены две обмотки 23- Однако такие умножители оказываются неработоспособными при умножении низких и инфранизких частот, когда величины э.д.с индуктируемые медленно вращающимся полем, становятся очень малыми и неразличимыми на фоне неизбежно возникающих помех.

Для расширения области применения умножителя, а именно обеспечения умножения частоть5 кчзкого и сверхнизкого диапазонов

с использованием не только вращающегося магнитного поля, но и свойств магнитного бесконтактного реле, в предлагаемом умножителе соосно кольцевому магнитопроводу установлен второй аналогичный кольцевой магнитопровод, причем стержни обоих магнитопроводов обхвачены дополнительной обмоткой, а число стержней равно коэффициенту умножения.

На фиг. 1 изображена магнитная цепь описываемого умножителя и схема включения обмоток с элементами выделения полезного сигнала; на фиг. 2 - графики, поясняющие его работу.

Магнитная цепь умножителя состоит из двух идентичных кольцевых магнитопроводо 1 и 2, набранных из пластин изотропного ферромагнитного материала, быстро насыщающегося в слабых магнитных полях. Каждый магнитопровод имеет статор ную часть и радиальные стержни, число которых одинаково и равно коэффициенту умножения -п . Каждая пара стержней различных магнитопроводов располагается строго в одной осевой плоскости. Пазы CL статор)ной части предназначены для укладки двух или трехфазных обмоток, создающих вращающееся магнитное поле, которое замыкается по стержням 3. На каждый стержень намотаны одинаков рабочие обмотки 4. Каждая пара стержней расположенных в одинаковой плоскости, об хвачена обмоткой 5 обратной связи и обмоткой 6 смещения. Обмотки 4-6 включены по схеме махнитного усилителя со смешанной положительной обратной связью т. е. по схеме магнитного реле, управляемого намагничивающей силой вращающегос магнитного поля умножаемой частоты. Чис ло таких магнитных реле равно коэффициенту умножения. Рабочие обмотки всех маг нитных реле питаются от какого-либо одного источника переменного тока относительно высокой частоты с постоянным действующим значением напряжени U«. COTjSt Значение суммарного коэффициента положительной обратной связи магнитного реле должно быть порядка 1, 05, Характеристика управления магнитного реле приведена на фиг, 2 во втором квадранте. По вертикальной оси отложена нама ничивающая сила рр рабочих обмоток, а по горизонтали - н, с, управляющего сигна ла Бг (в данном случае н, с, вращающегося магнитного поля умножаемой частоты Отмеченные на графике значения н, с, F| и р, соответствуют моментам скачкообраз ного увеличения и уменьщения тока I нагрузки. Значение н, с, в точке А кривой соответствует условию отсутствия воздействия со стороны управляющего сигнала. Положение точки А на характеристике определяется величиной тока в обмотке 6 смещения. Питание этой обмотки может осуществляться как от источника напряжения и/ через выпрямитель, так и от какого-либо стороннего источника постоянного напряжения. Волна намагничивающей силы F/ вращающегося магнитного поля умножаемой частоты в каком-либо стэржне магнитопровода изменяется по гармоническому закону, причем время достижения ею экстремальных зна чений в каждом сердечнике одного и того же кольцевого иагнитопровода пропорционально их угловому смещению относительно друг друга (углу Р на фиг, 2), Волны н, с, двух рядом стоящих сердечников показаны на фиг, 2 в третьем квадранте. По достижении намагничивающей силой вращающегося магнитного поля умножаемой частоты значения Г резко возрастает н. с, рабочих обмоток, что соответствует резкому возрастанию тока нагрузки 1 , При дальнейщем изменении н, с, вращающегося поля ток нагрузки изменяется незначительно вследствие насыщенного состояния материала сердечников. По достижении намагничивающей силой значения Ff ток в нагрузке резко падает, а затем медленно возрастает до величины, определяемой точкой Б на характеристике управления магнитного реле, и возвращается к исходному значению, определяемому точкой А, Прохождение новой полуволны н, с, вращающегося поля вызывает появление нового импульса тока нагрузки. За каждый оборот магнитного поля, т, е, за один период умножаемой частоты в случае, когда статор выполнен с одной парой полюсов, в рабочих обмотках каждого магнитного реле имеет место один импульс тока, В нагрузках магнитных реле, сдвинутых относительно друг друга в пространстве, появляются импульсы ) и ГнгС1нг|) тока 1 и 1 , сдвинутые на угол )Ь во времени. Предлагаемый умножитель обеспечивает умножение низких и инфранизких частот. Верхняя граница умножаемой частоты определяется инерционностью магнитных реле и находится в области нескольких десятков герц. Нижняя граница определяется устройством формирования вращающегося поля и может быть в пределах тысячных долей герца. ула изобр е т е н и я Умножитель частоты, содержащий кольцевой магнитопровод с магнитомягкими стержнями, на которых расположены две бмотки, отличающийся тем, то, с целью расщирения области применеия, соосно первому магнитопроводу устаовлен второй аналогичный кольцевой магитопровод, причем число стержней магнитороводов выполнено равным коэффициенту множения и стержни обхвачены дополнительой обмоткой. Источники информации, принятые во вниание при экспертизе: ,Розенблат М. А. Магнитные усилитеи т, 1, Советское радио , I960, ,Авт, ев, № 1ОО859, кл, 21 52, 940,