Источник переменного напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02M9/06 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к источникам переменного напряжения повышенной частоты.

Широко известно применение в технике ферромагнитных преобразователей частоты, например, утроителей частоты, состоящих из трех однофазных трансформаторов, первичные обмотки которых соединены в звезду, а вторичные - последовательно в разомкнутый треугольник 1. Принцип работы умножителей частоты с ферромагнитными сердечниками основан на том, что при насыщении железного сердечника трансформатора форма кривых токов или напряжений искажается и обогащается различными гармониками. Затем особым соединением обмоток трансформаторов или фильтрами выделяются гармоники нужной частоты. Например, в ферромагнитном утроителе-частоты при насыщении сердечников напряжения на вторичных обмотках несинусоидальны, и в числе прочих гармоник содержат гармоники , кратные трем. При соединении вторичных обмоток в разомкнутый треугольник сумма напряжения всех гармоник, некратных трем, обращается в нуль, а третья, девятая и так далее гармоники - суммируются. Из, них наиболее сильной является третья гармоника, которая и используется в технике.

Регулирование тока нагрузки преобразователей частоты осуществляется регулированием тока подмагничивания,

10 Известен источник переменного напряжения, содержащий регулируемый подмагничиванием сердечника ферромагнитный умножитель частоты, вход которого связан с выводами для подключения питающей сети и блок регулирования 2 .

Его недостатком является то, что регулирование тока нагрузки в нем осуществляется изменением степени

20 насыщения сердечника. С изменением степени насыщения сердечника изменяется гармонический состав кривой тока, что вызывает искажение форьвл кривой тока выделяемой частоты. В

25 то же время одним из основных показателей источника переменнрго напряжения повышенной частоты - преобразователя стандартной частоты промышленного электроснабжения в повышенную - является коэффициент формы

кривой, так как форма кривой питгиощего напряжения влияет на работу нагрузки, например двигателя уменьшает КПД, увеличивает вибрацию, уменьшает пусковой момент и т.д. В других случаях искажение фомы кривой источника переменного напряжения недопустимо - например, при испытаниях сварочных трансформаторов .

Цель изобретения - получение выходного напряжения синусоидальной при изменении в широких пределах величины тока нагрузки и повьаиение надежности.

Это достигается тем, что в источнике переменного напряжения,, содержащем регулируемый подмагничиванием сердечника ферромагнитный умножитель частоты, вход которого связан с выводами д,пя подключения питающей сети, и блок регулирования, вход ферромагнитного умножителя частоты соединен с выводами для подключения питающей сети через индуктивно-емкостной преобразователь источника напряжения в источник тока.

На чертеже дана принципиальная электрическая схема устройства.

Она содержит три однофазных трансформатора Тр Тр , состоящих из ферромагнитного сердечника и обмоток - первичных ПОА-Поз / вторичных - ОВ ОВ обмоток подмагничивания ОП;,-ОП ; три индуктивноемкостных преобразователя ИЕП;,-ИЕП состоящих из индуктивных Ь и и емкостных сопротивлений, равных ао величине;, блок регулирования подмагничивания, состоящий из выпрямительного блока ВБ, регулируемого резистора R и сглаживающего дросселя ДС.

Принцип работы предложенного устройства заключается в следующем

Если в устройстве реактивные сопротивления конденсаторов и индуктивностей равны друг другу, то изза резонансных явлений ток в обмот ках П л-Поз i 3 и не зависит от нагрузки трансформаторов . Величину тока в этих обмотках выбирают сортветствую1цим подбором сопротивлений индуктивностей емкостей так, что ферромагнитные сердечники трансформаторов Тр Тр глубоко насыщены. Вследствие этого напряж.ение на вторичных обмотках 084-033 трансформаторов Тр4 -Тр5 не синусоидальны и.содержат в основном гармоники, кратные трем. При соединениии вторичных обмоток в открытый треугольник все гармоники, кроме кратных трем, взаимно уравновааиваются, и на нагрузку выделяются гармоники, кратные трем, среди которых преобладает третья гармоника.Гармоники,кратные трем,наводятся также на обмотках подмагничивания СП,-ОПд, но они подавляются .сглаживающим дросселем ДС. При питании обмоток подмагничивания постоянным током в магнитопроводах трансформаторов, кроме перемекного магнитного потока, создается ещё и постоянный магнитный поток, но ток первичных обмоток трансформатора не изменится, так как между первичными обмотками трансформатора и сетью включ.ены индуктивно-емкостные преобразователи. Вследствие этого изменяется не степень насыщения магнитопровода, а перераспределяется магнитный поток и соответственно уменьшается коэффициент связи первичных обмоток с вторичным.

Исходя из этого, ток вторичных обмоток регулируется не искажением кривой тока, а изменением его амплитуды без искажения формы.

Предложенная схема отличается также хорошими стабилизирующими свойствами относительно колебаний напряжения питаюц ей сети. В известных преобразователя переменного напряжения, содержащих ферромагнитные -умножители частоты, ток нагрузки сильно зависит от колебаний напряжения -питающей сети, в этих уст.ройствах при изменении напряжения питающей сети из-за нелинейной зависимости насыщения сердечника от приложенного напряжения выходное напряжение изменяется настолько,что практически известные ферромагнитные преобразователи частоты применимы лишь при питании от стабилизатора напряжения, мощность которого равна мощности самого преобразователя.

В предложенном источнике переменного напряженияповышенной частоты при изменении напряжения питающей сти пропорционально изменяется ток пвичных обмоток трансформаторов, но при насыщенном железе сердечника трансформатора изменения тока первичной обмотки мало изменяет ток нагрузки. Вследствие этого изменение напряжения питающей сети в допустимых пределах (-10%; +5%) практически не влияет на работу устройства.

Таким образом, в источнике переменного напряжения уменьшено искажение формы кривой напряжения и тока, а также ток нагрузки практически не зависит от колебания напряжения питающей сети.

Формула изобретения

Источник переменного напряжения, содержащий регулируемый подмагничиванием сердечника ферромагнитный умножитель частоты, вход которого связан с выводами для подключения питающей сети , и блок регулирования,, о т личающийся тем, что, с целью получения выход-ноге напряжения синусоидальной формы при изменении в широких пределах величины тока нагрузки и повышения надежности, вход ферромагнитного умножителя частоты соединен с выводами для подключения питающей сети через индуктивно-емкостной

преобразователь источника напряжения в источник тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Зевеке Г,В. и др. Основы теории цепей, М,, Энергия, 1975,

с. 642-645.

2.Бамдас A.M. и др. Трансформаторы ферромагнитные - умножители частоты. М.,. Энергия, 1968,i

с. 63-67.

0