Делитель частоты с безгистерезиснойСТАТичЕСКОй ХАРАКТЕРиСТиКОй Советский патент 1981 года по МПК H02M5/16 

(54) ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С БЕЗГИСТЕРЕЗИСНОЙ СТАТИЧЕСКОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматики и пороговых устройствах.

Известны делители частоты в два раза, содержаш.ие два ферромагнитных сердечника с расположенными на них согласно включенными первичными обмотками, а также двумя включенными встречно обмотками, образующими с конденсатором выходной колебательный контур, и элемент подмагничивания 1 .

Так как эти устройства преимущественно используются в силовой преобразовательной технике, то жесткие требования предъявляются к ,КПД и форме преобразуемого сигнала. Этим объясняется то, что до сих пор проводимые исследования делителей не выходили за границы сравнительно узких, оптимальных с энергетической точки зрения режимных диапазонов, далеких от критических. При этом известная статическая характеристика делителя частоты, выражающая зависимость напряжения выходного сигнала от изменения напряжения входного сигнала, имеет специфические зоны затягивания по величинам приложенных напряжеНИИ, т.е. так называемые гистерезисные зоны. Причем диапазон изменений входных напряжений, соответствую ш,их гистерезисной зоне, составляет значительную долю от диапазона изменений входных напряжений, соответствующих области мягкого возбуждения. Такая неоднозначность значений выходных напряжений от приложенных входных напряжений в гистерезисной зоне (это зона жесткого возбуждения, поэтому выходное напряжение или равно О, или принимает какое-то значение) ограничивает применение делителей частоты в качестве пороговых устройств в автоматике. Действительно, предположим, что необходимо использовать делитель в качестве устройства, срабатывающего при изменениях контролируемого напряжения относительно номинального значения на 5-30% и выключающегося при достижении контролируемым напряжением номинального уровня. Очевидно, что при использовании устройства с известной статической характеристикой, оно сработает при достижении контролируемым напряжением уровня пороговой величины, ограничивающей зону мягкого возбуждения делителя, но не выключается при достижении контролируемым напряжением номинального уровня. Кроме того, в гистерезисной зоне возможно ложное срабатывание при воздействии на устройство электромагнитных помех. Наиболее близок к предлагаемому делитель частоты с безгистерезисной статической характеристикой, содержащий два ферромагнитнь|х сердечника с расположенными на HPRt согласно включенными первичными обмотками, а также двумя включенными встречно обмотками, образующими с конденсатором резонансный контур, и элемент самоподмагничивания, выполненный в виде контура, образованного расположенными на указанных сердечниках согласно включенными двумя дополнительными обмотками, замкнутыми через цепочку из последовательно соединённых вентиля и резистора 2. Недостатком этого делителя частоты является невозможность получения режимов мягкого возникновения выходных колебаний без зон затягиваний по приложенным напряжениям во всей области существования выходных напряжении, что в свою очередь не позволяет обеспечить широкий диапазон варьирования напряжением пороговых точек возбуждения. Цель изобретения - повыщение надежности и расщирение функциональных возможностей путем придания делителю частоты свойств порогового элемента. Указанная цель достигается тем, что делитель частоты с безгистерезисной статической характеристикой, снабжен дополнительным резистором, включенным последовательно с конденсатором резонансного контура, причем величина дополнительного резистора определяется из выражения , гдеК р-критическое сопротивление резонансного контура; X - реактивное сопротивление резонансного контура; М - частота субгармоники; пдеЬ-„„ду„„в„о-е со„-рот„вл™„е резонанс РНа фиг. 1 представлена режимная поверхность делителя частоты в два раза в оптимальном режиме, сечение. Точка Б характеризует порог мягкого возбуждения колеба. НИИ в резонансном контуре делителя. Отрезок АБ характеризует зону затягивания. Прямые 1-5, параллельные оси геометрически интерпретируют разные величины сопротивления резистора включенного последовательно в резонансный контур. На фиг. 2 представлена режимная поверхность MN, сечение, в котором отсутствуют зоны затягивания. Подобные сечения отвечают всему диапазону сопротивлений резистора, заключенных между прямыми 4 и 5 на фиг. I. Точка М характеризует порог мягкого возбуждения. На фиг. 3 представлена схема предлагаемого устройства. Делитель частоты выполнен на ферромагнитных сердечниках 6 и 7, на которых расположены согласно включенные первичные обмотки б)н и встречно включенные обмотки а)р, образующие вместе с дополнительным резистором 8 и конденсатором 9 резонансный контур. Резистор 8 обеспечивает получение режимов без зон затягиваний по приложенным напряжениям. На сердечниках расположен контур самоподмагничивания, состоящий из согласно включенных обмоток w, вентиля 10 и резистора 11. Первичные обмотки подключены к источнику питания, а параллельно конденсатору включается сопротивление нагрузки делителя. Делитель частоты работает следующим образом. При подаче на вход делителя переменного напряжения, диапазон изменения которого лежит в пределах зоны мягкого возбуждения (фиг. 2), на выходе делителя возбуждаются колебания. При изменениях входного напряжения относительно точек М и N соответственно в меньшую и большую стороны выходное напряжение сразу исчезает и не может быть жестко возбуждено. Введение в резонансный контур последовательно разных величин активных српротивлений от нуля до некоторой критической величины геометрически соответствует тому, что гипербола на фиг. 1 как бы садится на ось входного напряжения. . При этом уменьшается амплитуда выходных колебаний однако быстрее уменьшается и величина зоны затягивания. Для сечений гиперболы, заключенных между прямыми 4 и 5 (фиг. 1), соответствующих изменениям сопротивления последовательно включенного дополнительного резистора от Г4И Гцр, характерно полное отсутствие зон затягиваний. Этому соответствует положение представленное на фиг. 2. Так как гипербола (фиг. 1) характеризует оптимальный режим, которому соответст:Гня ТГдо в™:ГГя Гь.1гГнныГ™„ ротивлений резистора резонансного контура, величина которых может находиться между прямыми 4 и 5, зоны затягивания исчезают для всего диапазона существования режимной поверхности. Это в свою очередь создает возможность варьирования в широком диапазоне величинами напряжений, соответствующих разным порогам мягкого возбуждения делителя. Величина дополнительного резистора определяется из выражения О R r,p -f-+/- -i-X X- - где X - реактивное сопротивление резонансного контура; ш-частота субгармоники; а гдеЬ-индуктивное сопротивление резонансного контура. Отсюда видно, что величина сопротивления дополнительного резистора должна быть несколько меньше величины критического сопротивления. Таким образом, предлагаемый делитель частоты обеспечивает получение безгистерезисной статической характеристики делителя с широким диапазоном вырьирования пороговыми точками. При этом каждое сечение режимной поверхности имеет только пару пороговых точек, которым при изменении тока в цепи подмагничивания отвечает разное напряжение. Формула изобретения Делитель частоты с безгистерезисной статической характеристикой, содержаший два ферромагнитных сердечника, с расположенными на них согласно включенными первичными обмотками, а также двумя вклю ченными встречно обмотками, образующими с конденсатором резонансный KOHfyp, и элемент самоподмагничивания, выполненный в

(pue.f виде контура, образованного расположенными на указанных сердечниках согласно включенными двумя дополнительными обмотками, замкнутыми через цепочку из последовательно соединенных вентиля и резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей путем лридания ему свойств порогового элемента, он снабжен дополнительным резистором, включенным последовательно с конденсатором резонансного контура, причем величина дополнительного резистора опредяется из выражения , /U) у гу 2б01 О R , IA-Q-J, где г. - критическое сопротивление резо нансного контура; X - реактивное сопротивление резонансного контура; ел-частота субгармоники; где L - индуктивное сопротивление резонансного контура. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бамдас А. М. и др. Ферромагнитные делители частоты. М., «Энергия, 1967, с. 10, рис. 2-2. 2.Авторское свидетельство СССР № 629613, кл. Н 02 М 5/16, 1977.

фиг. i

иг. 3