Трехфазный статический ферромагнитный учетверитель частоты Советский патент 1979 года по МПК H02M5/16 

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УЧЕТВЕРИТЕЛЬ

ЧАСТОТЫ Наличие перемычек из постоянных маг нитов в преобразоватепе увеличивает вес преобразователя, не позволяет регулировать выходное напряжение и ограничивает выходную мощность. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является трехфазный статический ферромагнитный учетве- ритель частоты, выполненный в виде двух электромагнитных элементов, каждый из которых содержит шесть стержней с расположенными на них трехфазной первичной обмоткой, каждая фаза которой обхватывает два расположенных рядом стержЧя, а также выходной обмоткой и обмоткой подмагничивания з. В предложенном устройстве все стержни расположены по окружности и объеди- нены общими кольцевыми ярмами, первич- ные обмотки .соответствующих фаз обоих электромагнитных элементов соединены последовательно и образуют звезду, причем все первичные обмотки расположены По окружности в последовательности .;Х где NW и Х/ - первичные обмотки соответствующего электромагнитного элемента, а отношение чисел витков V и W равно . Это отличие позволяет упростить устройство и улучшить его массо-габарит ные показатели. На фиг. 1 - схематически изображен предложенный учетверитель частоты, об- сций вид; на фиг. 2 - катушки на стержнях и электрическая схема соединения обмоток учетверителя. Трехфазный статический ферромагнитный учетверитель частоты соде| жит пространственный магнитофовод, образованный кольцевыми ярмами 1 и 2, между торцами которых расположены и закреплены двенадцать стержней 3 с катушками выходной обмотки 4 и обмоткой под- магничивания 5, на каждом стержне образующих два электродных элемента, каждый из которых содержит шесть стер ней. Каждая фаза первичной обмотки одного первого шестистержневого электромагнитного элемента образована катушкой 6, содержащей VV витков и обхваты вающей два стержня. Соответственно каж дая фаза первичной обмотки второго шее тистержневого элемента образуется соединекием по схеме зигзаг двух одинаковых . катушек, содержащих по (/витков и обЗ ватываюшнх также по два стержня. Причем соотношение чисел витков NW г-. Между собой фазы обоих электромагнитных элементов соединены последовательно по схеме звезда. При этом взаимное расположение катушек по контуру объединенной пространственной магнитной системы, следующее5 % в c -ЧЧЧ A где знак - означает встречное включение соответствующих катушек. При подключении первичной обмотки и питающей сети первичный ток, протекая по обмоткам, создает в стержнях практически синусоидальную на1Тряженность магнитного поля основной гармоники. В различных парах стержней эта напряженность имеет одинаковую амплитуду, но различные начальные фазы. При подаче постоянного тока в обмотку подмагничивания на синусоидальНуто напряженность поля стержней накладывае1 ся постоянная сое- тавляющая. Из-за нелинейной зависимости между индукцией и напряженностью магнитного при совместном действии синусоидально напряженности магнитного поля основной гармоники и поля подмагничивания поток стердсней. будет несинусоидальным, т.е. содержит широкий спектр высших гармоник, как четных, так и нечетных, имеющих различные начальные фазы. В предложенном трехфазном ферромагнитном утвердителе частоты при выполнении магнитопровода, например, из электротехнической стали марки Э 330 и при отсутствии замкнутой на конденсаторы обмотки самоподмагничивания током двойной частоты амплитуда индукции четвертой гармоники в. стержнях на холостом ходу достигает величины 0,42 Тл, .при амплитуде индукции первой гармоники 2 Тл И напряженности поля подмагничивания постоянным Током 50 А/см. Таким образом, амплитуда четвертой гармоники индукции составляет 21% амплитуды первой гармоники индукции магнитного поля, тогда как в известных учетверителях даже при наличии обмотки самоподмагничивания током двойной частоты амплитуда четвертой гармоники индукции при аналогичных условиях не превышает 16 %, т.е. амплитуда индукции выходной гармоники в предложенном учетверителе больше в 1,3 раза. Эффект увеличения амплитуды четвертой гармоники при объединении стержней электромагнитных элементов общими кольцевыми ярмами объясняется тем, что магнитные потоки одних стержней оказывают непосоеп- ственное влияние на режим намагничивания соседних стержней и наоборот. При этом происходят по существу те же процессы взаимного самоподмагничивания стержней потоками высших гармоник, как и в случае разделенных в магнитном от нощении электромагнитных элементов при наличии специальных замкнутых на реакти-вные сопротивления многофазных обмоток и обмоток самоподмагничивания токами двойной частоты и других частот, только без преобразования магнитной энергии соответствующих гармоник одних стержней в электрическую с помощью расположенных на них специальных катушек, передачи и обратного преобразования в магнитную энергию, которая изменяет режим намагничивания других стерж ней, с помощью расположенных на них специальных обмоток самоподмагничива- ния. Таким образом, выполнение функций исключаемой из схемы замкнутой на конденсаторы обмотки самоподмагничивания током двойной частоты по увеличению амплитуды выходной гармоники берет на себя магнитопровод предложенной конструкции.. Поскольку в предложенном учетвери- теле исключаются конденсаторы для само подмагкичивания и перемычки из постоянных магнитов, его вес и габариты уменьшены по сравнению с аналогом. Функцию поляризации стержней с постоянным магнитным полем выполняет обмотка подмагничивания. Ввиду соединения соответствующих фаз первичных обмоток различных электр магнитных элементов последователь но и в звезду первичный ток практически синусоидальным, поэтому ис ключается неблагоприятное влияние умножителя на питающую сеть. Кроме того стержни дополнительно подмагничивают- ся ПЯТЫМ и более высокими магнитными потоками, что приводит к увеличению амплитуды индукции выходной гармоники. Благодаря расположению катущек фаз первичной обмотки по окружности в указанной последовательности можно уменьшить сечение ярм, так амплитуды магнитных потоков первой гармоники на всех участках ярм являются наименьшими по сравнению с другими вариантами расположения катушек фаз первичной обмотки. Формула изобретения Трехфазный статический ферромагнитный учетверитель частоты, вьшолненный в виде двух электромагнитных элементов, каждый нз которых содержит шесть стержней с расположенными на них трехфайной первичной обмоткой, каждая фаза которой обхватывает два расположенных рядом стержня, а также выходной обмоткой и обмоткой подмагничивания, отличающийся тем, что, с целью улучшения весо-габаритных показателей и упрощения, все стержни расположены по окружности и объединены общими кольцевыми ярмами, первичные обмотки соответствующих фаз обоих электромагнитных элементов соединены последовательно и образуют звезду, причем все первичные обмотки расположены по окружности в последовательности A,V/g,W(, , W, (/g ,Vg-Wд:гдeW и VnepBH4Hbie обмотки соответствующего электромагнитного элемента, а отношение чисел витков 4V и W равно v. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 182224, кл. 21 «5 14/02, 1967. 2,Авторское свидетельство СССР № 331431, кл. Н 01 F 35/ОО, 1972. 3,Бадмас А. М, Ферромагнитные умножители частоты, М., Энергия, 1968, с. 99, рис. 4-4а (прототип).

Фиг. 2