Устройство для стабилизации силы тока Советский патент 1948 года по МПК G05B5/01 

Известны устройства для стабилизации силы тока при помощи ферромагнитных стабилизаторов, составленных из металла с острым коленом кривой насыщения (например, пермаллой) и с обмотками подмагничивания, питаемыми выпрямленным током нагрузки.

В предлагаемом устройстве для стабилизации, силы тока, с целью компенсации четных гармоник выпрямленного тока, два одинаковых стабилизатора упомянутого типа включены последовательно со стороны выпрямленного тока и встречно - со стороны питания.

Изобретение появляется чертежом, на фиг. 1 которого изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - известная принципиальная схема стабилизатора, включенного в цепь нагрузки через выпрямитель; на фиг. 3 - характеристика стабилизатора; на фиг. 4 - схема, поясняющая компенсацию четных гармоник выпрямительного тока; на фиг. 5 - идеальная кривая намагничивания для материала сердечника стабилизатора; -на фиг. 6 - кривые изменения потоков э.д.с. и токов в обмотках сердечников по фиг. 4.

При включении стабилизатора, изображенного на фиг. 2, на переменное напряжение в его цепи появляется весьма незначительный ток /а, являющийся током намагничивания. Этот ток будет выпрямлен выпрямителем К, пройдет-через нагрузку Я и в точке N разветвится: часть, равная /ь пойдет через первичные обмотки ц и i2, а другая часть / ш пойдет через щунт Ш. Ток /ь вызовет намагничивание сердечников А и В, что в свою очередь, вызовет увеличение тока /2/ это возрастание тока /2 повлечет за собой увеличение тока /i и, следовательно, дальнейщее увеличение намагничивания сердечника и т. д. Процесс установится тогда, когда увеличение тока /2 перестанет успевать за увеличением

№ 70977- 2 тока /). Сказанное может быть пояснено графически следующим образом.

Пусть /2 /(/i) есть характеристика прибора при отсутствии связи между обмотками. Эта зависимость изображена графически на фиг. 3 (кривая Р5). Далее, можно написать: I ш Rtu ( и . h де К/«и RI сопротивления шунта и первичной обмотки. Из этих соотношений можно получить:

. I

Эта зависимость изображена на фиг. 3 прямой ОРО. Точкой действительной работы будет точка Р, кбо она удовлетворяет как уравнению ), так и уравнению (1). Угол наклона прямой ОРО определяется из уравнения (1).

tga - 1 + (2)

т. е. а всегда 45°. Его можно регулировать, изменяя R , и тем самым перемещать точку Р - нормальной работы.

Больщая стабильность тока /i обеспечивается независимостью в щироких пределах тока /i от U, что является положительным свойством данной схемы. Недостатком схемы, представленной на фиг. 2, является возможность возникновения значительных токов удвоенной частоты, обуславливаемых наличием э.д.с. удвоенной частоты в обмотках IFn и При малых сопротивлениях цепи для этих токов их значение может возрасти до такой величины, что они полностью сведзт к нулю компенсирующие и фильтрующие свойства схемы.

Для устранения их влияния автором предлагается схема з стройства, изображенная на фиг. 1 и являющаяся предметом изобретения. Работа этой схемы протекает так же, как и работа схемы по фиг. 2, однако существенным отличием схемы на фиг. 1 является наличие в ней двух систем, генерирующих четные гармоники, причем фазы четных гармоник сдвинз ты в этих системах на 180°; благодаря этому результирующая э.д.с. второй гармоники в цепи обмоток будет равна нулю и, следовательно, будет равен нулю и ток второй гармоники.

Схема и кривая намагничивания, изображенные соответственно на фиг. 4 и фиг. 5, поясняют процесс компенсации четных гармоник выпрямленного тока.

Если включить обмотки сердечников по схеме, представленной на фиг. 5, так, чтобьП п и и и чтобы обмотки ц и iz были включены последовательно и согласно, а обмотки и га последовательно и встречно, то при наличии постоянного тока подмагничивания в обмотках 11 и i2 точка Р (фиг. 5) являться рабочей точкой.

Из кривой намагничивания видно, что изменение магнитного потока может происходить только в области ОА кривой на.магничивания, т. е. тогда, когда переменный поток, создаваемый обмотками Wzi и будет вычитаться из постоянного магнитного потока.

Рассмотрим работу сердечника А в отрицательный полупериод.

В тот момент, когда наступит .Л1алейщее изменение потока этого сердечника, в нем мгновенно должен возникнуть вторичный ток такой величины, чтобы произощла полная компенсация ампер-витков, т. е.

f,W2l flWn.

Таким образом, ток мгновенно возрастет от нуля до величины

Г„ /2 / И В дальнейшем в течение всего полупериода будет оставаться неизменным, т. к. все изменение потока и, следовательно, ко.мпенсация

Я.Кш

приложенного напряжения, может происходить только при условии , - /,Wn.

В обмотке Wi2 п.роисходит в этот полупериод сложение ампер-витков постоянного и переменного токов, а так как при увеличении ампер-витков от точки т на характеристике никакого изменения потока не происходит, то обмотка Wi2 в этот полупериод не будет иметь никакого индуктивного сопротивления. Следовательно, процесс во время отрицательного полупериода будет протекать так, как если бы обмотки вовсе не существовало. Во время положительного полупериода сердечники А и В меняются ролями.

На фиг. 6 представлены кривые изменения магнитных потоков, э.д.с. и токов в различных обмбтках.

Электродвижущие силы Е и в определяются следующим образом: в сумме они должны быть равны приложенному напряжению, взятому с обратным знаком (А ) - в то же время э.д.с. в каждой из обмоток может появляться только при изменении потока.

Во время отрицательных .полупериодов поток меняется только в сердечнике А и, следовательно. Ер, во время отрицательного полупериода ФБ равно - и. Во время положительного полупериода изменения потока ФА не происходит и, следовательно, все напряжение уравновешивается ЕВ, которая равна нулю при наличии . т. д.

Таким образом сумма ( А ) .- 1 но обмотки W и включены встречно по отношению к обмоткам ц и 12 и в обмотках 21 и 22.действует не сумма, а разность э.д.с. е -е , Как видно из кривых, изображенных на фиг. 6. эта разность несинусоидальна и имеет двойную частоту. Не трудно видеть, что фаза разности изменяется на 180°, если переменить направление тока в обмотках подмагничивания.

Таким образом, если включить два устройства, изображенных на фиг. 4 последовательно и так, чтобы фазы э.д.с. первичных обмоток были перевернуты, то произойдет полная компенсация э.д.с. двойной частоты, действующих в обмотках, и каждого из устройств.

Предмет изобретения

Устройство для стабилизации силы тока при помощи ферронагклтных стабилизаторов, составленных из металла с острым коленом кривой насыщения (например, пермаллой) и с обмотками подмагничивания, питаемыми выпрямленным током нагрузки, отличающееся тем, что, с целью компенсации четных гармоник выпрямленного тока, два одинаковых стабилизатора включены последовательно со стороны выпрямленного тока и встречно со стороны питания.

- 3 -№ 70977