Электроманитный статический умножитель частоты Советский патент 1980 года по МПК H02M5/16 

1

Изобретение относится к статическим электромагнитным умножителям частоты и может применяться в области автоматики, измерительной техники для умножения частоты сигналов частотных датчиков, имеющих .трехфазные выходные обмотки, либо однофазных датчиков, сигналы которых предварительно преобразованы в трехфазное напряжение.

Известен умножитель частоты {, содержаиций вращающиеся диски с некоторым числом отверстий для изменения магнитного сопротивления на пути магнитного потока. Число отверстий в каждом диске соответствует выбранному коэффициенту умножения частоты.

Известен также электромагнитный статический умножитель частоты, содержащий магнитопровод специальной форкы в виде диска из пермаллоя, в котором по окружности расположены радиальные пазы, число которых выбирается равным заданному коэффициенту умножения, и обмотки. Одна из которых является трехфазной первичной, соединенной в звезду, каждая фаза которой размещена в двух противоположных секторах с центральшял углом, равным 60, а другая обмотка является вторичной и расположена на стержнях, находяко хся между ра диальныьш пазами. При этом вторичные обмотки объединены в три группы, внутри которых обмотки соединены последовательно 2 .

При питании силовой обмотки трехfOфазньол напряжением в пермаллоевом диске возникает вращающееся магнитное поле, результирующий вектор которого за один оборот поочередно пepe 4aгвичивaet стержни, в результа15те чегов выходной (вторичной) обмотке возникают импульсы, число которых за период питающего напряжения равно числу стержней.

Недостатком такого устройства является невозможность изменения коэфф1щиента умножения, который может быть только нечетньм.

Цель изобретения - расширение 25 функциональных возможностей устройства, т.е. обеспечение выбора необходимого коэффициента умножения.

Это достигается тем, что в элек тромагнитный статический умножитель 30 частоты,содержащий выполненный из магнитомягкого материала магнитопровод, имеющий форму диска, с расположе нными на нем трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду, и соединенными последовательно вторичными обмотками, введен дополнительный диск, с расположенной на нем дополнительной трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду и подключенной одноименными BHBo;iaivB параллельно к основной первичной обмотке. При этом оба диска выполнены с кольцевыми вырезами, внутри которых с равномерным шагом расположено одинаковое число ферритовых колец с прямоугольной петлей гистерезиса, плоскость расположения которых проходит перпендикулярно плоскости дисков и Их общее число равно -коэффициенту умножения, В одном из дисков кольца смещены в пространстве относительно осей симметрии первичной обмотки на половину шага по отношению к расположению колец на другом диске и на каждом кольце расположены две обмотки, одна из которы является вторичной, а другая - обмоткой смещения. При этом вторичные обмотки объединены в четыре группы, число обмоток которых относится как 8:4:2:1, а обмотки смещения всех колец на обоих дисках соединены и подключены к источнику тока смещения .

На фиг. 1 изображено расположение силовых обмоток на магнитомягких дисках; на фиг. 2 - расположение ферритовых колец: а - с прямоугольной петлей гистерезиса и с намотанными на них обмотками в,кольцевых вырезах магнитомягких дисков; б - взаимэдействие вектора вращающегося магнитного поля с магнитным полем смещения в ферритовом кольце; на фиг, 3 - принципиальная электрическая схема преобразователя; на фиг. 4 - выходные импульсные поапедовательности при всех возможных коэффициентах умножения, обозначен ых xl , xl , х2, х3...х1б.

Умножитель частоты содержит магнитомягкие диски 1 и 2 с кольцевыми вырезами, первичные трехфазные обмотки 3 и 4, намотанные на магнитомягких дисках 1 и 2 соответственно, обмотки смещения, вторичные обмотки 6,1 диоды 7, переключатели 8. Кроме т4гр, устройство состоит из ферритовых колец 9-16, установленны в кольцевом вырезе магнитомягкого диска 1 с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ) и ферритовых колец 17-24 с ППГ, установленных в кольцевом вырезе магнитомягкого диска 2.,

На фиг. 1 и 2 обозначена ось 00, на которой находятся центры магнитомягких дисков.

Магнитомягкие диски 1 и 2 {фиг.1 изготовлены в виде шестигранников

для удобства намотки силовой первичной обмотки. Обмотки 3 и 4, наьютанные на диски 1 и 2 соответственно, включены по схеме звезда и соединены параллельно одноименными выводами фаз. Трехфазное напряжение входа подается на общие вход первичных трехфазных обмоток.

Таким образом, вращающееся магниное поле в каждом диске имеет одинаковую скорость и результирующие векторы этих полей вращаются в пространстве синфазно.

В кольцевом вырезе диска 1 (фиг.2-а) расположены восемь ферритовых колец 9-16 с равномерным шаго и с намотанными на них обмотками 5 и 6 (фиг. 2-6). Кольца 1а и 5а расположены в плоскости, проходящей через ось симметрии горизонтальных граней диска 1.

Кольца 17-21 диска 2 сдвинуты в пространстве относительно оси на половину шага, что определяет положения остальных колец в этом диске. Плоскости расположения всех ферритовых колец перпендикулярны плоскостям дисков 1 и 2, расположенных в пространстве параллельно друг другу.

На фиг. 2-6 сплошной линией показан магнитный поток смещения Ф, , создаваемый током смещения J, , протекающим по обмотке 5. Поток Ф с (условно) направлен по часовой стрелке. Магнитный поток создается результирующим вектором вращающегося магнитного поля. Он проходит по телу магнитомягкого диска 1 и в кольце разбивается на два потока, текущих по левому и правому полукольцу. В левом полукольце н складывается с потоком смещения, в результате чего рабочая точка HBI пря юугольной петле гистерезиса кольца двигается по пологому участк насыщения, не вызывая в обмотке 5 импульса напряжения. В правом полукольце поток Ф(,р направлен встречно потоку Фу . Поскольку Фр, Ф , то рабочая точка переходит на противоположный участок насыщения ППГ,вызывая перемагничивание правого полукольца, что вызывает в обмотке 6 импульс напряжения. После ухода вектора вращающегося поля правое полукольцо перемагничивается в прежнее состояние или действием потока смещения Ф

Через половину периода вращения поля в диске поток изменяет сво направление на противоположное. В этом случае часть потока в правом полукольце совпадает с направлением потока , Рабочая точка двигается по пологому участку насыщения ППГ, что не вызывает импульс ЭДС в обмотке выхода 6, а левое полукольцо перемагничивается. Б обмотке 5 возникает импульс, а вызванный им ток закорачивается по переменному току Мсшым eMKOCTHfcJM сопротивлением источника питания. Таким образом, за один оборот вектора вращающегося магнитного поля на выходной обмотке каждого ферритового кольца возникает одан импульс. После ухода потока Oj из места расположения кольца, последнее возвращается в исходное состояние.

На фиг. 1 изображен один из вариантов полной принципиальной электрической схекы преобразователя чистоты (мультипликатрон).

Мультипликатрон - устройство с вращсоощимся магнитным полем, предназначенное для умножения частоты входного сигнала в целое число раз, называемое коэффициентом умножения частоты, кторый может устанавливаться любым в заданных пределах.

На магнитомягком диске 1 (например, изготовленном из электротехнической стали) расположена трехфазна силовая первичная обмотка 3, а в его кольцевом вырезе находятся ферритовые кольца с ППГ 9-16 с обмотками 5 и 6 .

На магнитомягком диске 2 расположена трехфазная силовая обмотка 4 а в его кольцевом вырезе - ферритовые кольца с ППГ 17-24 с обмотками 5 и 6. Кольца 9-16 смещены относительно силовых обмоток 3 и 4 на полшага по сравнению с кольцами 17-24. Обмотки смещения 5 соединены последовательно между собой и питаются от источника смещения 1 . Выходные обмотки колец объединены в ряд последовательных групп: 9-16; 17-23; 18-22, а обмотки колец 20 и 24 образуют две группы.

Например, чтобы частота выходных импульсов была в 13 раз больше входной частоты,замыкают переключатели с коэффициентами х8, х4, х1, т.е. .13 8+4+1. Переключатель 8 с коэффициентом х1 используется только при наборе коэффициента х16, хотя он может включаться и для набора дргих коэффициентов. В этом случае нарушается симметрия расстановки импульсов в последовательности. Раномерное распределение импульсов в последовательностях (фиг.4) имеют эпюры с коэффициентами умножения: х1, , х2; х4, х8, х16. Над диаграммами указаны номера колец, на выходе которых возникают импульсы в данной последовательности, расположенные под соответствующим номеро кольца.

Для предотвращения наложения импульсов, возникающих на выходных обмотках колец 1а-8а и 1в-8в, последние должны быть сдвинуты в пространстве, чтобы вектор вращающегося магнитного поля дисков не пересекгш их одновременно.

Кроме варианта cxeNU мультипликатрона, изображенной на фиг.З, могут быть и другие варианты в зависимости от назначения, имеющие раз0ное количество магнитомягких дисков, с разным числом ферритовых колец с ППГ, разными cxeMaNM коммутации и соединения силовых обмоток.

5

Формула изобретения

Электромагнитный статический умножитель частоты, содержащий выполненный из магнитомягкого материала магнитопровод, имекиций форму

0 диска, с расположенными на нем трехфазной первичной обмоткой, сх единенной в звезду, и соединенными последовательно вторичнылм обмотками, отличающийся тем, что,

5 с целью расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный диск, с расположенной на нем дополнительной трехфазной первичной обмоткой, соединенной

0 в звезду и подключенной одноименными выводами параллельно к основной первичной обмотке, причем оба диска выполнены с кольцевыми вырезами, внутри которых с равномерным шагом

5 расположено одинаковое число ферритовых колец с прямоугольной петлей гистерезиса, плоскость расположения которых проходит перпендикулярно плоскости дисков и их общее число равно коэффициенту умножения,причем

0 в одном из дисков кольца смещены в пространстве относительно осей симметрии первичной обмотки на половину шага по отношению к расположению колец на другом диске и на каждом

5 кольце расположены две обмотки,одна из которых является вторичной, а другая - обмоткой смещения, причем вторичные обмотки объединены в четыре группы, число обмоток которых

0 относится как 8:4:2:1, а обмотки смещения всех колец на обоих дисках соединены последовательно и подключены к источнику тока смещения.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции 2030401, кл. G 01 Р 3/00.

2.Журнал Авиационная прог-ышленность ., 4, 1968, с. 43.

в.

13

U2.i

Усн

Фи.2 3 17 10 1Й II )3 fZ 20 13 21 Д IIIII }if 22 J5 23 JB 24 II