Магнитный усилитель Советский патент 1980 года по МПК H03F9/00 

(54) МАГНИТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к области электротермических устройств для термообработки изделий с нагревом токами высокой .частоты, а более конкретно к устройствам согласования источника питания с нагрузкой в электротермических установках. Магнитный усилитель может быть использован для плавного изменения мощности, передаваемой в нагреваемое изделие, неизменном напряжении генератора либо для стабилизации отдельных /параметров режима нагрева при колебаниях подводимого напряжения высйкой частоты.

Известны трансформаторы и автотрансформаторы с.плавным регулироварием и магнитные усилители, содержаВде дополнительные обмотки подмагничивания 1.

Применение таких устройств для работы на повышенных частотах затруднено из-за большого поля рассеяния обмоток.

.Из известных устройств согласования высокочастотного источника питания с нагрузкой наиболее близкой по технической сутности к предлагаемому устройству является конструкция автотрансформатора с плавным регулированием для работы на повУшённой частоте 2. Автотрансформатор представляет-собой двухтактный трансформаторный магнитный усилитель, састоящий из двух частей - трансформаторной и дроссельной. Обмотки переменного тока автотрансформатора выполнены с

равномерно-плотной навивкой проводников в виде отдельных секций для катушек как первичной, так и вторичной обмОток,

Такой автотрансформатор из-за плотной навивки обмоток в дроссельной части и значительных эквивалентных расстояний между секциями в трансформаторной части имеет резко падающую нагрузочную характеристику, особенно при повьшении рабочей частоты и номинального значения тока нагрузки. В то время, как для работы на промьпиленной частоте известны мощные магнитные усилители (до 250 кВА в единице и выше), конструкции для частот порядка нескольких килогерц по указанной причине имеют выходную мощность, меньшую на порядок и ниже. Целью изобретения является улучшение, нагрузочных характеристик магнитного усилителя и расширение частотного диапазона. Указанная цель достигается тем, что каждый виток обмоток переменного тока выполнен из двух электрически соединенных между собой, например спаянных, полувитков. Один полувиток представляет собой широку1о шину, дру гой выполнен из трубки. Широкая шина вторичной обмотки располагается с минимально допустимыми зазорами между витков первичной обмотки. Трубчатые полувитки первичной и вторичной обмоток максимально возможно удалены друг от друга. На чертеже изображен магнитный усилитель. Магнитопровод 1 (его часть на чер теже приподнята) магнитного усилителя представляет собой четыре отдельных блока. Первичная двуквитко вая обмотка 2 охватывает все блоки магнитопровода. Вторичная одновитко вая обмотка 3 имеет форму восьмерки , каждая петля которой охватывае по два блока магнитопровода. Витки как первичной, так и вторичной обмоток выполнены из двух электрически соединенных полувитков каждый: шинно го 4 и трубчатого 5. Шина вторичной обмотки 3 расположена между шинами первичной обмотки 2 с минимально допустимым зазором, а трубки полувитко обмоток максимально возможно удалены друг от друга (в зависимости от коне трукции окон, магнитопровода). Обмотки переменного тока, первич ная 2 и вторичная 3, включены так, что магнитные потоки, создаваемые ИМИ в блоках магнитопровода, охваченных шинным полувитксэм обмоток, направлены встречно, а в охваченных трубчатым полувитком обмоток, - согл&сно. .. . Таким образом, шинная часть 4 об моток переменного тока является трансформаторной, а трубчатая 5 дроссельной. Соответственно и обмот .ки постоянного тока (обмотки подмагничнвания. на чертеже не показаны) соединены так, что при подаче сигнала 57правления сердечники охва ченнЬге шинами 4, размагничиваются, а трубками 5, намагничиваются, агнитный усилитель работает еле дующим образом. При изменении сигнала в обмотках постоянного тока происходит изменение магнитного состояния сердечнико магнитопровода. 1, при этом перёраспр деляется магнитный поток частей обмоток переменного тока. С увеличением сигнала управления магнитный поток шинной части 4 возрастает, а трубчатой части 5 уменьшается, и наоборот, при уменьшении сигнала управления магнитный поток шинной части обмэток переманного тока уменьшается, а трубчатой возрастает. При этом происходит перераспределение напряжения, приложенного к первичной обмотке, и заземление выходного напряжения, обусловленного разностью напряжений на трубчатой и шинной частях обмоток переменного тока. За счет того, что в дроссельной (трубчатой) части обмотки имеют благодаря своей конструкции минимальную индуктивность, а в трансформаторной (шинной) части - минимальное рассеяние, указанная разность напряжений больше, чем при равномерной навивке Обмото.к переменного тока, и пределы регулирования напряжения ишре. Снижение реактивного сопротивления обмоток дроссельной части предлагаемого магнитного усилителя позволяет без увеличения габаритных размеров и веса значительно увеличить мощность на выходе или повысить частотный рабочий предел, или то и другое одновременно по сравнению с известными регулирующими устройствами подобного типа. Данный магнитный усилитель может быть использован для плавного изменения мощности, передаваемой в нагреваемое изделие, либо для стабилизации отдельных параметров режима нагрева, т.е. может быть использован в качестве регулятора режима нагрева в системах как централизованного, так и индивидуального питания нагревателей. Также имеется возможность включения магнитного усилителя в качестве исполнительного органа в системах автоматического регулирования нагревателей. Формула изобретения Магнитнцй усилитель, выполненный по двухтактной трансформаторной схеме из трансформаторной и дроссельной частей, соде1: жащий магнитопроводы, первичную и. вторичную обмотки переменного тока и обмотки подмагничивания, отличающийся тем, что, с целью улучшения нагрузочных характеристик усилителя и расширения диапазона его рабочих частот, каждый витой обмоток переменного тока выполнен из полувитков, например, в виде шин в трансформаторной части и в виде трубки в дроссельной части усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3708775, кл. 323-22, 1973. 2,Донской А.В. Высокочастотные электротермически.е установки. М.-я., Госзнергоиздат, 1961, с. 101.