Ферромагнитный учетверитель частоты

О П И С А Н И Е о 546 о 71ИЗОБРЕТЕН ИЯ Сова СоветскихСоциалистическихРеспублик 1) Дополнительное к авт. свид-вуявлено 06.01.75 (21) 2094705/07соединением заявки 51) М Клз Н 02 М 5/16 //Н 01 й 35/00 сударственный камитеовета Министров СССРоо делам изобретенийк открытий) Дата опубликования описания 12.04.7 2) Авторы изобретени В. М, Заруцкий и В. А. Кузи 71) Заявит Горский сельскохозяйственный институт 4) ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УЧЕТВЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ го устройства явтверитель частоть ый стержневой Прототипом предлагаемо ляется ферромагнитный уче 111 о содеРжаший шихтован трехфазный магнитопровод гнит ными ми на нем входныи, а также обмотемычками и рми и выходным оложенн обмотка и подмагничива 20о отличается от ми самоподмагничивани ния,Предл устройс то отно 1 цади се аемое ение плошади звестног тем, ч к плоЭто о чника составляет воляет повысить5 чения ярма1,3 - 1,5КПД устро личи т Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания ручного электроинструмента,Известно, что по принципу умножения частоты магнитопровод учетверителя должен бытьт 1значительно насышен. По этой причине сушествуюшие ферромагнитные учетверители частоты111, 21 имеют низкие энергетические показатели КПД,. коэффициент мошности, высокуютемпературу нагрева ферромагнитного элементОта преобразователя),На чертеже изображен ферромагнитный учетверитель частоты, где 1 - поток поляризации сердечников, 2 - переменный поток, 3, 4, 5 - сердечники магнитопровода, 6, 7- ярма, 8-13 - магнитные перемычки.Преобразование частоты происходит благодаря насыщению магнитопровода, поляризованного постоянным потоком, Однако в стержневых конструкциях магнитопровода с магнитными перемычками 8 - 13 ярма 6, 7 не поляризуются, Постоянный поток поляризации 1 из одного сердечника в другой проходит только по части ярма, находяшейся над сердечником. Проходя через ярмо, постоянный поток 1 имеет направление, перпендикулярное основному потоку 2. Ярма 6, 7 не поляризуются и не генерируют четных гармоник, Однако насыщенное ярмо необходимо при самоподмагничивании учетверителей промежуточной (второй) гармоникой, Обмотки самоподмагничивания при этом соединяются таким образом, что ЭДС второй гармоники о всем элементам в неи складывается, аЭДС четвертой гармоники вычитается, При ключении этой обмотки на конденсатор поней протекает намагничиваюший ток только второй гармоники, МДС этого тока за счет нелинейности кривой намагничивания создает искаженный поток, гармонической составляющей которого является поток четвертой гармоники. Мощность потока четвертой гармоники прямо пропорциональна объему насыщенного магнитопровода. Следовательно, вывод ярма из режима насыщения за счет увеличения его сечения приводит к уменьшению мошности потока четвертой гармоники.При создании самоподмагничивания током четвертой гармоники обмотки самоподмагничивания соединяются таким образом, что ЭДС второй гармоники по всем элементам в ней 16 вычитается, а ЭДС четвертой гармоники складывается, При включении этой обмотки на конденсатор по ней начинает протекать ток выходной частоты, создающий дополнительную ЭДС выходной частоты. 20Процесс самоподмагничивания током заканчивается, когда наводимая ЭДС будет равна падению напряжения цепи самоподмагни чивания.Величина ЭДС определяется амплитудой ф 6 потока по формуле: ф= в М где 1- М.е.д, тока самоподмагничива ния Я - магнитное сопротивление магМнитопровода,ф - поток.Из формулы видно, что поток определяется величиной тока самоподмагничивания имагнитным сопротивлением. Ток самоподмагничивания находится в зависимости от магнитного сопротивления, так как от величиныэтого сопротивления зависит поток, а значит 40и ЭДС. Следовательно, величина магнитногосопротивления является определяюшей, Приуменьшении этого сопротивления поток возрастает, что вызывает увеличение выходнойЭДС. 46Магнитное сопротивление магнитопроводаскладывается из магнитного сопротивленияярма и магнитного сопротивления стержня,Из этих двух составляюших уменьшать можно только магнитное сопротивление ярма. 6 фДля этого ярмо выводится из магнитногонасышения путем увеличения его сечения,Магнитное сопротивление стержня уменьшать аналогичным способом нельзя, так какпри этом уменьшится ЭДС. Сердечник магни топровода обязательно должен быть насыщен.В магнитопроводе учетверителя магнитныесопротивления стержня и ярма считаютсявключенными последовательно. Вывод ярма изрежима насыщения (примерно до индукции,равной 1,5 тл) уменьшает его магнитное сопротивление в 8-10 раз. Дальнейшее уменьшение индукции ярма не приводит к сушественному уменьшению его сопротивления. Если индукция насыщения учетверителей равна максимум 2-2,2 тл, достаточно увеличить его сечение в 1,3 - 1,5 раза. Это соответствует индукции в ярме 1,5 тл. Выводы из насышения ярма путем увеличения его сечения до индукции, равной 1,5 тл, позволяет значительно уменьшить потери в магнитопроводе, а именно, при увеличении сечения ярма уменьшается магнитное сопротивление этого участка магнитопровода. Соответственно уменьшается и МДС для создания необходимой индукции в сердечнике. Следовательно, ток в обмотках, за исключением выходной, уменьшается, что позволяет уменьшить сечение проводов. А это означает, что уменьшается вес меди обмоточных проводов и потери в них, уменьшается ширина окна, что приводит к уменьшению длины ярма, а значит и дополнительному снижению потерь, Таким образом, увеличение сечения ярма по отношению к сечению стержня приводит к значительному снижению основных потерь в стали и меди, что влечет к увеличению КПД устройства до 80-85%. Кроме того, предложенное решение позволяет уменьшить нагрев ферромагнитного учетверителя частоты со стержневой трехфазной конструкцией магнитопровода.Снижение тока входных обмоток за счет увеличения сечения ярма приводит к снижению потребляемой реактивной мощности, а значит и к увеличению коэффициента мощности.формула изобретенияферромагнитный учетверитель частоты,содержащий шихтованный стержневой трехфазный магнитопровод с магнитными пермычками и расположенными на нем входными и выходными обмотками, а также обмотками самоподмагничивания и подмагничивания, отличаюшийся тем, что,с целью повышения КПД, отношение плошадисечения ярма к плошади сердечника составляет 1,3 - 1,5,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1, Бамдас А. М, и др. Ферромагнитныеумножители частоты, М "Энергия", 1968 гстр. 20-21,2. Автор. свид. СССР 154726; 172913,177525 331431; патенты Англии 1260444,США 3555303.Составитель Л. УстинкинаРедактор И. Тимофеева Техред М. Ликович Корректор С. ШекмарЗаказ 223/1 Тираж 902 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул. Проектная, 4