Стабилизированный умножитель частоты Советский патент 1981 года по МПК H02M5/16 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности, преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания током повышенной частоты.

Известно устройство для питания током повышенной частоты с помощью преобразователей частоты - инверторов мостового типа til.

Недостатком этого устройства является необходимость наличия звена постоянного тока, двух тиристоров, блока управления.

Известен также стабилизированный умножитель частоты содержащий трехстержневой магнитопровод с расположенными на нем двумя соединенными согласно последовательно первичными и вторичными обмотками, конденсатор, одна обкладка которого подключена к одному из входных выводов для подключения однофазного источника питания, диод и фильтр, причем первичные обмотки расположены на одном

ИЗ крайних стержнях магнитопровода 2.

. Недостатками этого умножителя частоты являются низкий КПД и недостаточный коэффициент умножения частоты.

Цель изобретения - увеличение коэффициента умножения и повышения КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном умножителе

10 частоты, содержащем трехстержневой магнитопровод с расположенными на нем двумя, соединенными согласно последовательно первичными и вторичной обмотками, конденсатор, одна обкладка

15 которого подключена к одному из входных выводов для подключения однофазного источника питания, диод и фильтр, причем первичные обмотки расположены на одних из крайних стержнях магнито20провода, вторичная обмотка снабжена двумя дополнительными отводами и выполнена в виде двух встречно последовательно соединенных секций, расположенных на других крайних стержнях и дополнительно введены обмотка подмагничивания постоянным током, расположенная на среднем стержне магнитопровода, две обмотки самоподмагничивания, соединенные последовательно и расположенные каждая на одном из свободных стержней, два конденсатора, двухполупериодный выпрямитель и переменный резистор, причем фильтр выполнен в виде одного из указанных дополнительных конденсаторов и переменного резистора, одни обкладки дополнительных конденсаторо объединены и их общая точка подключена к точке соединения одного конца обмотки подмагничивания постоянным током со свободным концом одной из обмоток самоподмагничивания, между другими обкладками дополнительных конденсаторов включен диод в направлении, обратном направлению постоянной составляющей потока первичных обмоток, другой конец обмотки подмагничивания постоянным током сое динен с переменным резистором, подключенным другим концом к общей точке соединения диода и дополнительног конденсатора фильтра, общая точка со динения диода и второго дополнительного конденсатора подключена к свободному концу другой обмотки самопод магничивания, а вход двухполупериодного выпрямителя, к выходу которого подключена цепь первичных обмоток, включен между второй обкладкой основ ного конденсатора и другим входным выводом. Кроме того, стабилизированный умножитель частоты отличается тем, что, с целью обеспечения точной настройки, введен дополнительный переменный резистор, включенный парал/.гльно обмотке подмагничивания постоянным током, а также тем, что он выполнен на двух каскадах. На фиг. 1 представлена принципиальная схема стабилизированного умножителя частоты; на фиг. 2 - вариан выполнения умножителя частоты, в кот ром из первичных обмоток выполнена в виде двух согласно последо вательно соединенных секций, располо женных на разных стержнях и подключена к входным выводам через один диод, причем каждая пара секций питается напряжением сдвинутым относительно напряжения питания другой пар секций на 180 , 84 Леременный ток промышленной частоты, снимаемый с входных выводов 1 и 2 (фиг. 1) после конденсатора 3 включенного последовательно с сетью и при помощи диодов выпрямительного моста k преобразуется в однополярные импульсы удвоенной частоты, которые поступают к двум последовательно и согласно соединенным обмоткам 5 и 6. Обмотки самоподмагничивания 7 и 3 размещены на крайних стержнях и соединены между собой последовательно и согласно и нагружены на конденсатор 9. Обмотка подмагничивания 10 размещена на среднем стержне и питается от обмоток самоподмагничивания через зентиль 11, переменный резистор 12, а конденсатор 13 является фильтром, причем вентиль включен так, что постоянная составляющая потока обмоток самоподмагничивания полностью компенсирует постоянную составляющую потока, образованную первичными обмотками. Выходная (вторичная) обмотка состоит из двух обмоток И и 15, которые размещены на крайних стержнях и соединены между собой последовательно и встречно. Для точного подбора параметров может быть применен переменный резистор 16, шунтирующий обмотку 10. Для зажигания газоразрядных ламп с подогревными электродами на крайних стержнях могут быть размещены обмотки для накала нитей катодов лампы 16 (фиг. 2) или от концевых выводов выходной обмотки сделаны отводы 17 и 18. Однако не исключена возможность для зажигания ламп использовать стартер тлеющего разряда 19. Работа устройства происходит следующим образом. Протекание пульсирующего тока по первичным обмоткам создает в магнитопроводе два магнитных потока, постоянную и переменную составляющую удвоенной частоты. Постоянная составляющая потока, создаваемая током первичных обмоток компенсируется потоком постоянной составляющей тока обмоток самоподмагничивания 7 и 8. Одновременно выпрямленный диодом 11 и отфильтрованный конденсатором 13, а также регулируемый резистором 12 ток подмагничивает посредством обмотки 10 средний стержень магнитопровода, примем постоянный магнитный поток подмагничивания среднего стержня делится на две равные части. Одна часть 5 потока проходит через правый стержень и направлена по часовой стрелке а вторая часть потока - против часовой стрелки и проходит через левый стержень магнитопровода. Поэтому в один полупериод удвоенной частоты пе ременная магнитодвижущая сила (МДС) первичной обмотки и постоянная МДС обмотки подмагничивания суммируясь, намагничивают правый стержень в одном направлении, в тот же полупериод (тот же момент времени) в левом стер не переменная МДС и постоянная МДС стремятся намагнитить левый стержень в противоположных направлениях. В другой полупериод удвоенной частоты переменного тока картина меняется и в правом стержне МДС вычитаются, а в левом - складываются. Наличие несимметрии в кривой намагничивания дает возможным получить и выделить вторую гармонику от удвоенной частоты переменного тока по сравнению с входной частотой сети. Конкретное выполнение учетверителя частоты для питания люминесцент ных ламп, и в общем случае для газоразрядных, показано на фиг. 2. Блок преобразования частоты на трехстержневом ферромагнитном элемен те совместно с конденсатором включен ном на входе представляет собой одно временно учетверитель частоты и огра ничитель-балласт со стабилизацией то ка газоразрядной лампы. Эффект стабилизации достигается за счет конден сатора включенного в первичную цепь преобразователя частоты. Этот же кон денсатор одновременно исключает появ ление постоянной составляющей тока в питающей цепи. Для зажигания газоразрядных ламп с предварительным подогревом электро дов может быть использован обычный стартер тлеющего разряда или взяты отводы от выходной обмотки для питания нитей подогрева электродов (фиг. 2). Для получения более повышенной частоты используются два каскада учет верителей частоты. В этом случае частота выходного напряжения по сравнению с частотой тока сети увеличится в 16 раз и станет равной 800 Г,при этом используют всего лишь два ферромагнитных трехстержневых элемента. На фиг. 3 представлены временные диаграммы напряжений учетверителя частоты. На диаграмме За показано 6 пульсирующее напряжение удвоенной частоты, подаваемой на первичные обмотки преобразователя. На диаграмме 36 дана форма выходного напряжения на одной любой выходной полуобмотке при отсутствии самоподмагничивания и подмагничивания емкостным и постоянным токами. Наличие только самоподмагничивания емкостным током при тех же условиях улучшает форму выходного напряжения (диаграмма Зв). При одновременном самоподмагничивании емкостным током и подмагничивании постоянным током напряжение на всей выходной обмотке показано на диаграмме 3г. Технико-экономическая эффектив-. ность предлагаемого умножителя состоит в том, что светоотдача люминесцентной лампы при питании ее повышенной частотой по сравнению с промышленной увеличивается, снижается стробоскопический эффект, пульсации светового потока уменьшаются и становятся неощутимыми, преобразователь частоты упрощается и является одновременно балластом и стабилизатором, поэтому предлагаемый умножитель частоты найдет широкое применение не .только в практике освещения, но и в других областях народного хозяйства. Формула изобретения 1. Стабилизированный умножитель частоты, содержащий трехстержневой агнитолровод с расположенными на нем двумя соединенными согласно последовательно первичными и вторичной обмотками, конденсатор, одна обкладка которого подключена к одному з входных выводов для подключения днофазного источника питания, диод и фильтр, причем первичные обмотки расположены на одних из крайних стержнях магнитопровода, отличаюийся тем, что, с целью увеличения коэффициента умножения и КПД, вторичная обмотка снабжена двумя дополнительными отводами и выполнена в виде двух встречно последовательно соединенных секций, расположенных на других крайних стержнях и дополнительно Обведены обмотка подмагнимивания постоянным током, расположенная на среднем стержне магнитопровода. дае обмотки самоподмагничивания, соединенные последовательно и расположенные каждая на одном из свободных стержней, два конденсатора, двухполупериодный выпрямитель и переменный резистор, причем фильтр выполнен в виде одного из указанных дополнительных конденсаторов и переменного резистора, одни обкладки дополнительных конденсаторов объединены и их общая точка подключена к точке соединения одного конца обмотки подмагничивания постоянным током со свободным концом одной из обмоток самоподмагничивания, между другими обкладками дополнительных конденсаторов включен диод в направлении, обратном направлению постоянной составляющей потока первичных обмоток, другой конец обмотки подмагничивания постоянным током соедми н с переменным резистором, подкпниюнным другим концом к общей точке соединения диода и дополнительного конденсатора фильтра, общая точка соединения диода и второго дополнительного конденсатора 2 8926 5 10 15 20 25 88 ключена к свободному концу другой обмотки самоподмагничивания, а вход двухполупериодного выпрямителя, к выходу которого подключена цепь первичных обмоток, включен между второй обкладкой основного конденсатора и другим входным выводом. 2. Стабилизированный умножитель частоты по п. 1,отличающийс я тем, что, с целью обеспечения точной настройки, введен дополнительный переменный резистор, включенный параллельно обмотке подмагничивания постоянным током. 3- Стабилизированный умножитель частоты по п. 1 и2,отличающий с я тем, что выполнен на двух каскадах. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Фугенфаров М.И. Электрические схемы с газоразрядными лампами. М., Энергия, 197, с. 238, рис. 3-70. 2. Авторское свидетельство СССР № . кл. Н 02 М 5/16, 1973