Ферромагнитный учетверитель частоты

союз совктснихсоцидлистичвжихРеспу блин зи Н 02 М 5/16(71) Челябинский ордена Трудового Красного Знамени институт механизации и электрификации сельского хозяйства(56) 1, Бамдас А М, и др. Ферромагнитные умножители частоты. М., "Энергия", 1968, с. 90.2, Авторское свидетельство СССР892618, кл. Н 02 М 5/16, 1978.3. Авторское свидетельство СССР570964, кл, Н 02 М 5/16, 1975. (54)(57) ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УЧЕТВЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий Ферромагнитный элемент с расположенными на его маг,.ЯО 1 128349 А нитопроводе первичными и соединенны.ми с выходными выводами вторичными,обмотками, а также обмоткой подмагничивания постоянным током и обмоткойсамоподмагничивания током четвертойгармоники, замкнутой на конденсатор,и две пары входных выводов для подключения двух источников питания,выходные напряжения которых сдвинуты одно относительно другого на90 эл. град., о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью улучшениямассогабаритных показателей, указанные обмотки расположены на одномсердечнике магнитопровода и введеныдва управляемых мостовых выпрямителя,вход каждого из которых соединен содной из пар входных выводов, а вы- .ход - с одной из первичных обмоток,включенных с одинаковой полярностью.49 2ники, замкнутой на конденсатор, идве пары входных выводов для подклю.чения двух источников питания, выходные напряжения которых сдвинутыотносительно друг друга на90 эл. град. Я .Недостатком известного устройства являются плохие массогабаритныепоказатели, обусловленные наличиемчетырех стержней магнитопровода изначительного количества обмоток, атакже пользованиемв качестве нелинейных элементов дросселей насыщеения и тем, что каждый из сердечниковпередает энергию нагрузке в течение1/4 части периода входной частоты.Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей.Поставленная цель достигается тем, что в ферромагнитном учетверителе частоты, содержащем Ферромагнитный элемент с расположенными наего магнитопроводе первичными и соединенными с выходными выводами вторичными обмотками а также обмоткойподмагничивания постоянным Фоком иобмоткой самоподмагничивания токомчетвертой гармоники, замкн ой наконденсатор, и две пары входных выводов для подключения двух источников питания, выходные напряжениякоторых сдвинуты одно относительнодругого на 90 эл.град указанныеобмотки расположены на одном сердечнике магнитопровода и введены двауправляемых мостовых выпрямителя,вход каждого из которых соединен содной из пар входных выводов, а выход - с одной из первичных обмоток,включенных с одинаковой полярностью,На чертеже приведена принципиальная схема ферромагнитного учетверителя частоты.Ферромагнитный учетверитель частоты состоит из двух управляемых мостовых выпрямителей 1 и 2, входы ко торых соединены с входными выводами для подключения двух источников переменного напряжения, а выходы в одинаковой полярности присоединены к первичным обмоткам 3 и 4, расположенным на сердечнике ферромагнитного элемента 5, на котором также расположены обмотка 6 поомагннчивания постоянным током, имеющая полярность, противоположную полярности первичных обмоток, обмотка 7 самоподмагничивания током четвертой гармоники, замкнутая на конденсатор 8, и выход 1 11283Изобретение относится к преобразователям частоты, в частности кумножителям, и может быть использовано в качестве источника .питания потребителей тока частотой 200 Гц -5. электроприводов ручного инструмента,деревообрабатывающих станков, центрифуг, кроме того, оно может найтиприменение для питания индукционнныхустановок при электроимпульсной обработке металлов.Известен ряд ферромагнитных учетверителей частоты, принцип действиякоторых основан на выделении гармонических составляющих из питающегонапряжения при насыщении сердечниковферромагнитных элементов 1 .Недостатком этих устройств являются плохие массогабаритные показатели, КоэЬфициейт использования активных материалов для этого типа умножителей составляет по отношению кобычным трансформаторам 0,35-0,4,Недостаток вызван тем, что каждый изсердечников передает энергию нагрузке только в течение 1/4 части нериода входной частоты (в течение одногопериода выходной частоты из четырех).Известен также стабилизированныйумножитель частоты, содержащий трехстержневой транс 4 юрматор с расположенными на его стержнях первичнвми,вторичными обмотками и обмоткамисамоподмагничивания постоянным токоми током четвертой гармоники, причемпервичные обмотки присоединены к 35выходам двухполупериодных неуправляемых выпрямителей, а намагничиваниесердечников постоянной составляющей,токов компенсируется самоподмагничи 40ванием постоянным током 2.В выходном напряжении выпрямителей наиболее явно выражены постоянная составляющая и вторая гармоника,поэтому для выделения четвертой гар 45моники и компенсации постоянной составляющей требуется значительнаямощность, что ухудшает энергетические показатели устройства,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является йер. 50ромагнитный учетверитель частоты,содержащий ферромагнитный элемент срасположенными на его магнитапроводепервичными и соединенными с выходными выводами вторичными обмотками, , 55а также обмоткой пацмагничиванияпостоянным токаМ и обмоткой самоподмагничивания токам четвертой гармо3 1128349 4индукции холостого хода, Четвертаягармоника потока в Ферромагнитномэлементе дополнительно усиливаетсяблагодаря наличию контура самоподмагннчивания: обмотка 7 - конденсатор 8, в результате выходное напряжение изменяется с частотой, в четыре раза превышающей входную частоту, и имеет Форму, близкую к синусоидальнойПри питании от трехфазной сетилюбое Фазное напряжение сдвинуто пофазе относительно линейного, образованного двумя другими Фазами, наугол 90 , следовательно линейноеоизменяется по закону косинуса и дополнительных источников питания нетребуется,Из зависимости (1) следует, чтонаиболее эффективное учетверениечастоты обеспечивается при угле упоравления К = 90 , для регулированиявеличины выходного напряжения отнуля до максимума необходимо изменять угол упавления в пределах135 3 О90 . Уменьшение угла управления менее 90 нецелесообразно соэнергетической точки зрения.При однофазном исполнении необхо,димо ограничивать наводимую в обмот..ке подмагничивания постоянным токомпеременную ЗДС, например, с помощьюдросселя. В трехфазном исполнениипри последовательном соединении обмоток подмагничивания ЭДС взаимо- уничтожаются,где ная обмотка 9, соединенная с выходными выводами. Выходные напряженияуказанных источников сдвинуты на90 эл.град.Устройство работает следующимобразом,Известно, что в кривой выходногонапряжения выпрямителей всегда содержатся гармонические составляющие,величина которых зависит от углауправления выпрямителем, а порядок -от числа пульсаций, ГармоническийсосТав напряжения, приложенного кпервичным обмоткам Ферромагнитногоумножителя частоты, определяется 15формулой Г-ф Р . П 42 Ц 3 ЯО - 610 -- О -п -11 С 05 06, щч сп Р пг- ) Р = 4 - число пульсаций 1,2 - порядковый номер гармо 20 ники (при Р = 4 четвертой гармонике соответствует И = 1), К - угол управления выпрями 25 телем, отсчитываемый от момента естественной ком. мутации неуправляемого вентиля, который сдвинут по фазе от момента перехода через нуль соответствующего напряжения на 45 (при числе пульсаций Р = ). Ферромагнитный элемент всегда обладает индуктивностью, поэтому в первичных обмотках возникает ЭДС самоиндукции, действующее значение которой на холостом ходу равно дейст.- вующему значению прямого приложенного напряжения, При возрастании активной 40 составляющей тока в первичных обмотках (при нагрузке) ЭДС самоиндукции уменьшается. Постоянная составляющая тока в первичных обмотках вызывает вынужденное намагничивание сердечни ка, которое компенсируется действием потока постоянного намагничивания от обмотки 5. Действие этого потока под. держивает ЗДС самоиндукции, котораяи при нагруженном Ферромагнитном учетверителе частоты равна ЭДС самоТаким образом, предлагаемое устройство имеет более простую конструк цию (при условии использования стандартных выпрямительных устройств) и более высокий коэффициент полезного действия при использовании обычныхтрансформаторных сталей, поскольку в этом случае прямое сопротивление вентилей значительно меньше сопротив" ления обмоток насыщенного Ферромаг" нитного элемента, а также обеспечивает резкое уменьшение веса активных материалов и числа последовательно соединенных обмоток и тем самым улуч шает технико-экономические показатели.1128349 ставитель Л.Устинкихред Т.фантаактор Т,Кугрьвева Подписноетета СССРкрытийаб, д. 4/5 ка к фПатент", г, Ужгород ул, Проектная,Тир КИПИ Госуда по делам и