Регулируемый преобразователь частоты

2 ОЬУО 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Соеетских Социалистических Республикисимое от авт, свидетельстваМ. 210-, 140 812 Заявлено 11.Х.1966 ( 1112с присоединением заявкиПриоритет МПК Н 02 пт Комитет по делам изобретений и открцти при Совете Министрое СССР21.314.27 (088.8) летеньликовано 08.Х 11.1967. Бю опубликования описани 968 Да Авторыизобретения А, Н, М В. Е. Тонкаль, И. В, Во,пков, К. А, Липковский и Л, П. Мельничук нститут электродинамики АН УССРЗаявитель ТЕЛЬ ЧАСТОТЫ 4, 5 и 6 соответо-последовательно.и 4,2 и 5,3 иб стречно-последоваИзвесте частоты, с ходными и мутируемь параллель не позвол ходных ча РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБ н регулируемыи преобразователь одержащий блоки с рабочими, выдополнительными обмотками, комми двумя включенными встречно- но транзисторами, Зто устройство яет получить широкий диапазон выстот,Основными отличительными особенностями предложенного преобразователя является то. что, с целью увеличения диапазона выходных частот, к каждой фазе питающей сети подсоединено последовательно два указанных блока, причем рабочие и дополнительные обмотки в каждом блоке включены последовательно, и блоки всех фаз соединены в звезду, а их выходные обмотки включены последовательно.На фиг. 1 представлена принципиальная схема регулируемого преобразователя частоты; на фиг. 2 - кривые напряжений на входе, выходе, а также на трансформаторе.Преобразователь состоит из шести блоков 1, 2, 3, 4, 5 и б каждый из которых содержит рабочую 7, дополнительную 8 и выходную 9 обмотки, а также транзисторы 10, 11 и диоды 12, 13.Рабочая и дополнительная обмотки в каждом блоке соединены согласно-последовательно. Дополнительные обмотки блоков 1, 2 и 3 и рабочие обмотки блоковственно соединены согласиВыходные обмотки блоков 1соответственно соединены втельно с нагрузксй 14.Транзисторы 10 и 11 управляются от одного задающего устройства (обычного мультивибратора) с двумя выходами, напряжения на которых сдвинуты на 180 по отношению друг к другу.Так, в одно плечо включают базовые цепи триодов 10 блоков 1, 2, 3 и триодов 11 блоков 4, 5, б, а в другое - триоды 11 блоков 1, 2, 3 и триоды 10 блоков 1, 2, 3, и триоды 10 блоков 4,5,6.Схема работает следующим образом.При отсутствии сигнала управления на транзисторах 10 и 11 они выключены, и сумма наведенных на выходных обмотках Э трансформаторов напряжений равна нулю. Пусть в момент времени 1, (см, фиг. 2) по. дается сигнал управления длительностью т=-1 - 1, на группу триодов 11 блоков 4, 5, б и они открываются.-апряжения фаз А, В и С сети в этот момент времени показаны на фиг, 2,а, а напряжения на выходных обмотках 9 каждой группы трансформаторов - на фиг. 2.6 и 2,в. Через открывшиеся транзисторы ток потечет лишь в том случае, когда напряжения фаз сети приложены к вентилям,включейНым последовательно с открывшимися транзисторами 18 блоков 1, 2, 3 и вентилями 12 блоков 4, 5 и б в проводящем направлении,Так, в этом случае будет протекать ток по триодам 11 блоков 2, 3 и триоду 10 блока 4, и трансформаторы блоков 2, д, 4 окажутся закороченными (по одному в каждой фазе) . Напряжения фаз перераспределяются; к оказавшимся незакороченными трансформаторам блоков 1, 5 и б теперь приложено почти все напряжение сети, а к трансформаторам блоков 2, 3, 4 - очень малое напряжение, определяемое активным сопротивлением обмоток и индуктивностью рассеяния. Таким образом, в цепи нагрузки наведется напряжение на обмотках 9 блоков 1, 5 и б, причем, как видно из фиг, 2,б и 2,в (заштрихованная часть напряжений на обмотках), напряжение на нагрузке 14 будет равно сумме напряжений на обмотках. В следующий промежуток времени т=1, - , транзисторы 11 блоков 1, 2, 3 и транзисторы 10 блоков 4, 5 и б выключаются, и включаются остальные,Оказывается теперь ток пропускают триоды 10 блоков 1, 2 и триод 11 блока б; причем триод 10 блока 2 будет пропускать ток только до момента времени 1 з, пока напряжение в фазе В не поменяет направление (затем от времени 1, до 14 будет открыт триод 11 блока 5). Таким образом, закороченными оказываются трансформаторы блоков 1, 2(5), б, а все напряжение фаз прикладывается к блокам 4, 5(2), 3,К нагрузке 14 (если рассмотреть напряжение на выходных обмотках этих трансформаторов по фиг. 2,б, в период 14 - 1) напряжение будет приложено в сторону, противоположную тому напряжению, которое действовало в предыдущий промежуток времени (заштрихованные площадки на фиг. 2,б и в). По величине напряжение нагрузки 14 все время одинаково и отличается лишь на величину напряжения пульсаций при шестифазном выпрямлении (фиг, 2,г).Таким образом, частота напряжения в нагрузке зависит от частоты, с которой управляются группы триодов 10 и 11. Изменение направления напряжения на нагрузке происходит автоматически благодаря включению последовательно с триодом неуправляемого диода 12 и 13.Несмотря на большое количество элементов в схеме, установленные мощности диодов 12, 13 и триодов 10, 11 на единицу мощности нагрузки такие же, как в схеме преобразователя частоты сети в регулируемую частоту (осуществленного без каких-либо устройств для предотвращения короткого замыкания и компенсации реактивной мощности нагрузки). Из фиг. 2 видно, как изменяется напряжение на трансформаторе - кривая напряжения сети является только огибающей амплитуд импульсов напряжения, следующих с более высокой частотой (при условии, что частота напряжения сети меньше частоты напряжения 5 10 15 20 г 5 30 35 40 45 50 55 60 65 4нагрузки), Поэтому каждый из трансформаторов рассчитан не на индукцию, изменяющуюся с частотой сети, а на среднее значение индукции за период этой частоты, Мощность каждого из трансформаторов при таком режиме работы может быть уменьшена в 1,б - 1,8 раза по сравнению с мощностью трансформатора, работающего в нормальном режиме при частоте сети, Следовательно, и мощность электромагнитных элементов предлагаемого преобразователя не превышает мощности таких элементов в других преобразователях.Общеизвестно, что транзисторы не выдерживают перегрузок по току или напряжению. В предлагаемой схеме даже в случае возникновения сквозного короткого замыкания (когда одна из групп триодов не успела выключиться, а вторая уже включилась) все напряжение сети прикладывается к электромагнитным элементам и большой ток может протекать по обмоткам трансформаторов, а не транзисторам и, кроме того, в цепи возникновения токов в.к.з. участвуют (так же как и в дифференциальной схеме инвертора) индуктивность рассеяния обмоток трансформаторов, Поэтому в этом отношении схема оказывается более надежной, чем все известные,Особенно хорошо выявляются ее достоинства при активно-индуктивной нагрузке. В известных схемах при закрытии транзисторов к ним прикладывается сумма напряжений источника питания и напряжения, возникающего при отдаче энергии, запасенной в индуктивности нагрузки. В предлагаемой схеме при таких переключениях напряжение сети и напряжение, возникающее из-за индуктивности нагрузки, не суммируются, так как прикладываются не последовательно, а параллельно, Например, пусть питающими обмотками были обмотки 9 блоков 1, 2, б, и ток 1 протекал по нагрузке 14 от а к в (обмотки 9 блоков 4, 5 и 3 замкнуты накоротко с помощью транзисторов 10 и 11) . Замыкание разомкнутых транзисторов происходит без каких-либо ненормальных процессов. При размыкании включенных транзисторов к ним сразу же прикладывается напряжение, возникающеена обмотке, к которой они подключены (на это напряжение они рассчитываются). Л напряжение, возникающее из-за влияния индуктивности нагрузки, оказывается приложенным параллельно (например, если к эмиттеру транзистора 11 блока 4 прикладывается напряжение сети(+)(см. фиг. 1), то к выходной обмотке 9 этого трансформатора в том же направлении прикладывается напряжение, обусловленное индуктивностью нагрузки 14, но эти напряжения не складываются.К преимуществам данной схемы следует также отнести полную идентичность ее элек. тромагнитных элементов - трансформаторов, в то время, как в известных схемах для согласования напряжения питания, допустимого напряжения на триоде и требуемого напряжения на нагрузке требуется два различных206701 б Составитель Л. Борисоваречетова Техред А, А. Камышникова Корректоры: А. П Редактор таринцеваГ. Ионова Заказ 4590/14 Тираж 530 ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открь Москва, Центр, пр, СеровПодписное овете Министров СССРипография, пр. Сапунова,трансформатора, рассчитываемых на разныенапряжения, частоты и мощности. П р ед м ет изобретенияРегулируемый преобразователь частоты, содержащий блоки с рабочими, выходными и дополнительными обмотками, коммутируемыми двумя включенными встречно-параллельно транзисторами, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона выходных частот, к каждой фазе питающей сети подсоединено последовательно два указанных блока, причем рабочие и дополнительные обмотки в каждом блоке включены последовательно, и блоки всех фаз соединены в звезду, а их выходные обмотки включены последовательно.