Ферромагнитный делитель частоты на два Советский патент 1980 года по МПК H02M5/16 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в качестве источника переменного тока пониженной частоты с регулируемым н стабилизироваиным выходным напряжением.

Известен ферромагнитный делитель частоты, состоящий из двух однофазных трехобмоточных трансформаторов 1. Первичные обмотки этих трансформаторов соединены встречно, а вторичные - последовательно. Добавочные обмотки также соединены последовательно, а их цепь замкнута на конденсатор, служащий для образования параметрических колебаний. Подмагничивание сердечников осуществляется включением вентиля в цепь первичной обмотки.

Недостаток известного рещения заключается в увеличении массо-габаритных показателей, что обусловлено использованием двух замкнутых магнитопроводов, первичные обмотки которых служат в основном для ослабления электромагнитной связи цепей в режиме холостого хода. Кроме того, в таком делителе частоты ограничена зона устойчивых колебаний низкой частоты.

Паиболее близким к предлагаемому изобретению ио технической сущности является делитель частоты системы Мак-Грери, содержащий диод, магнитоировод с первичной и вторичной обмотками, намотанными взаимно перпендикулярно через окна, расположенные в средней части магнитоировода, конденсатор возбуждения и нагрузку, 5 первичная обмотка через диод подключена к источнику переменного напряжения, а конденсатор и нагрузка подключены параллельно к зажимам вторичной обмотки 2. Недостаток известного делителя частоты

10 состоит в том, что он работает в ограниченной зоне устойчивых колебаний нониженной частоты, не позволяет осуществлять плавное регулирование или стабилизацию величииы выходного напряжения.

15 Цель изобретения - расширить область устойчивых колебаний в делителе, повысить надежность и снизить удельиые массо-габарнтные показатели, а также обеспечить возможность регзлнроваиия или стабилизации выходного напряжения половинной частоты.

Это достигается тем, что в делителе частоты на два, содержащем магннтопровод с окнами, расиоложеннымн попарно ортогонально на одной из граней магиитопровода, первичную н вторичную обмотки, размещенные в окнах взаимно перпендикулярно, магнитонровод выполнен в виде замкнутого кольца, на виещней цилиндрической

30 поверхпостп которого симметрично расположены окна, первичная и вторичная обмотки собираются из секций, соединяемых последовательно и согласно. Для осуществления регулирования выходного напряжения и повышения КПД на кольцевой маг- 5 нитопровод намотана сосредоточенная обмотка подмагничивания, обхватывающая его по образующим внутреннего и внещнего цилиндров. Эта обмотка подключена к источнику регулируемого постоянного тока. 10 На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - припципиальная схема предлагаемого устройства. Ферромагнитный делитель частоты на два содержит неуправляемый вентиль (ди-15 од) 1, магнитопровод 2, выполненный в виде замкнутого кольца, первичную обмотку 3 и вторичную 4, состоящих из секций, соединенных соответственно последовательно, конденсатор 5 возбуждения, нагрузку 6,20 обмотку 7 подмагничивания и источник 8 регулируемого постоянного тока. Первичная обмотка 3 через диод 1 подключена к источнику переменного напряжения, питающего делитель, а конденсатор 5 возбужде-25 ния и нагрузка 6 подключена параллельно к зажимам вторичной обмотки 4. Магнитопровод делителя выполиеп из ленточной электротехнической стали, намотанной в виде полого цилиндра. Ленточная30 сталь предварительно покрывается слоем лака для уменьщения потерь на вихревые токи. Магнитопровод условно разделен на п элементов в форме прямоугольных параллелепипедов, в каждом из которых вы-35 полнены 4 окна. Первичная и вторичная катушки каждого элемента намотаны па среднюю часть магнитопровода взаимно перпепдикулярно и размещены в двух окнах, находящихся на одной диагонали40 параллелепипеда. Все первичные и вторичные катушки соединены соответственно последовательно, образуя первичную 3 п вторичпую 4 обмотки делителя. На кольцевой магнитопровод намотана45 обмотка 7 подмагничиваиия, обхватывающая его по образующим внутреннего и внешнего цилиндров. Обмотка подмагничивания подключена к источнику регулируемого ностоянного тока. Делитель работает следующим образом. При включении на первичную обмотку переменного напряжения питания в колебательном контуре, образованной вторичной обмоткой и конденсатором, возникают суб- 55 гармонические колебания 2-го порядка и на обкладках конденсатора появляется напряжение половинной частоты. Возникновение этих колебаний объясняется наличием параметрического резонанса в колебательном 60 контуре, обусловленном периодическим изменением индуктивности вторичной обмотки. Индуктивность меняется вследствие изменения магнитного состояния средних участков магнитопровода, обхваченных ка- 65 тушками. Периодическое насыщение участков магнитонровода обусловлено наличием постоянной составляющей первичного тока делителя, которая появляется благодаря вентилю, включенному в цепь первичной обмотки. Напряжение основной первичной частоты во вторичной обмотке не наводится, так как магнитные потоки катущек расположены взаимно перпендикулярно. Для регулирования выходного напряжения половинной частоты необходимо подать в обмотку подмагничивания постоянный ток. Он создает постояппый по величине магнитный поток, направленный по окружности кольца, т. е. являющийся общим для всех п элементов магнитопровода. В результате сложения потока подмагничивания и потока половинной частоты уменьщается амплитуда потока половинной частоты и, следовательно, уменьшается наведенная им ЭДС, приложенная к нагрузке. С увеличением подмагнпчивания наблюдается все большее насыщение ярма магнитопровода и уменьшение потока половинной частоты, и, соответственно, уменьшение выходного напряжения. Одновременно с эффектом регулирования наблюдается расширение области существования колебаний половинной частоты. При наличии подмагничивания током дополнительной обмотки возникновение субгармонических колебаний ироисходит при меньших значениях питающего папряженин и более широком диапазопе изменения емкости конденсаторов, Таким образом, примепение делителя, магнитопровод которого выполнен в виде кольцевого цилиндра, и использование дополнительной обмотки подмагничивания позволяет осуществлять стабилизацию или регулирование выходного напряжения на нагрузке и более рационально использовать маг-иитопровод, что приводит к снижению массо-габаритных показателей. Расширение области существования колебаний половинНОИ частоты приводит к увеличению надежности работы делителя. Формула изобретения 1. Ферромагнитный делитель частоты на два, содержащий магнитопровод с окнами, расположенными попарно ортогонально, первичную и вторичную обмотки, размещенные в окнах взаимно перпендикулярно, при этом концы первичной обмотки через вентиль подсоединены к источнику переменного тока, а вторичная обмотка зашунтирована конденсатором, отличающийс я тем, что, с целью расширения зоны устойчивости работы, повышения иадежности и снижения удельных массо-габаритных показателей, магнитопровод выполнен в виде замкнутого кольца, на внешней цилиндрической поверхности которого симметрично расположены окна, а первичная и вторичная обмотки выполнены из секций, соединяемых последовательно. 2. Делитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью регулирования выходного напряжения и повышения КПД, на кольцевой магнитопровод намотана обмотка подмагничивания, обхватывающая его по образующим внутреннего и внешнего цилиндров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бамдас А. М. н др. Статические электромагнитные преобразователи частоты и числа фаз. М.-Л., Госэнергоиздат, 1961, с. 73, рис. 5-1. 2.Graary М. «The magnetic Gross Value, Trans. AIEE, 1951, p. 18681 (прототип) .