Статический ферромагнитный умножитель частоты Советский патент 1977 года по МПК H02M5/16 

1

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для питания, например, электроинструмента повышенной частоты.

Известен умножитель частоты, основанный на использовании насыщенных входным напряжением магнитопроводов трансформаторов ij.

Магнитный поток трансформаторов, насыщенных входным напряжением, содержит высшие гармонические составляющие.

За счет,, определенного включения обмоток происходит выделение требуемой частоты. Умножение частоты осуществляют при самоподмагничивании сердечников током промежуточной частоты и подмагничивании постоянным потоком.

Однако такой умножитель частоты имеет довольно низкий . КПД и большой удельный расход активных материалов.

Известный статический ферромагнитный умножитель частоты. 2 являющийся прототипом данного устройства, содержащий трехфазные трансформаторы с расположенными на их стержнях входными и выходными обмотками, а также парными обмотками са1 юподмагничивания.

включенными между собой через конденсатор встречно параллельно, также работает по принципу использования насыщения входным напряжением сердечников трансформаторов с самоподмагничяванием и подмагничиванием постоянным током.

Отличие этого умножителя состоит в том, что он самопод11агничивается

током, выходной частоты и током нулевой последовательности (например, для учетверителя - током четвертой и двенадцатой гармоник) и не имеет конденсаторов в выходной цепи, кроме того, расход активных материалов в Hejv еще достаточно высок, а КПД низок. Имеет место самовозбуждение и застревание электродвигателей при пуске.

Предлагаемое устройство отличаетсяоот известных, тем, что на сердечниках трансформаторов Одной из Фаз расположена вспомогательная обмотКа со средней ;точкой, 31ашунтированная цепочкой, состоящей из двУх встречно включенных диодов, причем между средней точкой вспомргательной обмотки и общей точкой диодов включены дополнительный конденсатор и обмотки cai-ioподмагничивания, соединенные по всем

|трем фазам в разомкнутый треугольник.

Это позволяет увеличить КПД. устройства, повысить надежность и уменьшить расход активныхгматериалов.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Статический ферромагнитный ум- ножитель частоты содержит входную обмотку Wi , выходную обмотку Wj. , вспомогательную обмотку Wj , обмотку самоподмагничивания Wj. , диоды Pj и Dj , конденсаторы С - С обмотки самоподмагничивания.

Умножитель частоты, например учетверитель, состоит из двух элементов 1 и 2. Эти элементы отличаются друг от друга числом витков входных обмоток Wi, что позволяет осуществить сдвиг фаз входных потоков на 90°.

Сердечники магнитопровода умножителя частоты насыщаются входным напряжением, подмагничиваются постоянны потоком и самоподмагничиваются током выходной частоты и током нулевой последовательности .

Самоподмагничивание током выходной частоты с помощью емкостей i , 2 z необходимо для устранения явления самовозбуждения асинхронного двигателя, застревания при пуске и других неустойчивых процессах.

Самоподмагничивание током нулевой последовательности (в частностиj двенадцатой учетверителя) с помощью емкостей Ci, Cj, и С необходимо для регулирования мощности выходной частоты. Благодаря этому повышается жесткость выходного напряжения, а также устойчивость пуска электродвигателей.

Кроме обмотки самоподмагничивания ЭДС нулевой (двенадцатой) гармоник наводится в обмотке подмагничивания постоянным током. В аналоге и прототипе при выпрямлении переменного рапряжения для питания обмотки подмагничивания используется мостовая схема. При такой схеме выпрямления наводимая в обмотке подмагничивания нулевая (двенадцатая) гармоника через половину периода замыкается на диоды выпрямительного моста.

В результате этого уменьшается амплитуда така нулевой (двенадцатой) гармоники в обмотке самоподмагничивания и снижается эффективность ее действия.

Для устранения короткого замыкания ЭДС нулевой (двенадцатой) гармоник выпря1члление переменного напряжения ЭД осуществляется с помощью использования обмотки с нулевой точкой и диодов включенных встречно.

Выпрямленное напряжение снимается с нулевой точки задающей обмотки Wj и общей точки двух диодов D и Dj. Плечи обмотки Wj являются индуктивными сопротивлениями, благодаря KOTL/ рым устраняется короткое эаг.1икание ЭДС нулевой (двенадцатой) гармоники на диоды DI и Dj.

Однако протекание тока двенадцатой

гармоники через индуктивное сопротивление приводит к его раэмагничиванию. Поэтому между нулевой точкой обмотки s общей точкой диодов Dj и Dj включается конденсатор С/,, который шунтирует индуктивные сопротивления обмотки Wj.

В результате такого включения обмотки Wj, диодов DJI и Dj и конденсатора Сц увеличивается выходная мощность умножителя частоты, что приводит к увеличению КПД и уменьшению, расхода активных материалов.

С целью уменьшения расхода активных материалов обмотка самоподмагничивания соединяется по фазам в открытый треугольник , в разрыв которого подается выпрямленное напряжение. Таким образом, обмотка самоподмагничивания We начинает выполнять функции обмотки подмагничивания, так как по ней, кроме токов самоподмагничивания выходной и

нулевой (четвертой и двенадцатой) гарМОНИК, протекает постоянный ток подмагничивания.

Объединение двух обмоток в одну приводит к экономии обмоточного провода, так как используется эффект вытеснения тока. Этот эффект заключается в том, что постоянный ток протекает по всему сеченир проводника, а переменный вытесняется на его поверхность. Экономия обмоточного провода приводит к уменьшению окна магнитопровода, а это означает, что уменьшается расход электротехнической стали.

Формула изобретения

Статический ферромагнитный умножитель частоты, содержащий трехфазные трансформаторы с располбженными на их стержнях входными и выходными обмотками, а также парными обмотками самоподмагничивания, включенными между собой через конденсатор встречно-параллельно, отличающийся тем, что,

5 с целью увеличения КПД, повышения надежности и уменьшения расхода активных материалов, на сердечниках трансформаторов одной из фаз расположена вспомогательная обмотка со средней

60 точкой, зашунтированная цепочкой, состоящей из двух встречно включенных диодов, причем между средней точкой вспомогательной обмотки и общей точкой диодов включены дополнительный конденсатор и указанные обмотки самоподмагничивання, соединенные по всем трем фазам в разомкнутый треугольник.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1,Бамдас A.M. и др,Ферромагнитные умножители частоты , М-Л, изд.

Энергия, 1968,

2.Авторское свидетельство СССР

497695 кл, И 02 М 5/16, опубл.от 1975.