Ферромагнитный преобразователь частоты в три раза

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) И 19 1)4 Н 02 М 5/1 ПАТЕ,"1 Т ОБРАЗОВАТЕЛЬ ится к области быть использонноного источникаения. Цель иэобнк цион аль ньх синусоидаль ого напряж ширение фу путем деле хфазного в тройство с етення - ра озможносте нитные1967,ния частоты сьходного наостоит из ко учением тр пряжения. У др. Ферромагн ты. М.: Энерги рис. 3-4 б,ные компенсации бразовательных й из которыхденсатора 1 и трех одина элементов 2,одольно оных СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМИ ГННТ СССР САНИЕ ИЗ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский институт электго машиностроения(57) Изобретение относ электротехники и мо вано н качестве трех1457119 включает трансформаторы 7, 8, с расположенными на их стержнях обмоткаминизкочастотной цепи 11,12, включающейконденсатор 5, высокочастотной цепи 13,14, а также цепей подмагничивания 17, 18 и самоподмагничивания 19,20, в последнюю из которых включенконденсатор 6. Высокочастотные цепиэлементов 2,3,4 соединены последова -тельно и через конденсатор 1 подключены к питающей сети, Все цепи подмагничивания соединены последовательно и подключены к источнику постоянного тока. Цепи самоподмагничиванияэлементов 2,3,4 включены параллельно,а низкочастотные цепи соединены в 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве трехфазного источника синусоидального напряжения, например,для питания электродвигателей.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем деления частоты с получением трехфазного выходного напряжения.На фиг.1 приведена схема устройства, на фиг, 2 - схема преобразовательного элемента с другим вариантом соединения обмоток трансформаторов,Ферромагнитный преобразователь частоты в три раза содержит конденсатор 1 продольной компенсации и три одинаковых преобразовательных элемента 2-4, выполненных каждый на двух дополнительных конденсаторах 5 и 6 и двух идентичных трансформаторах 7 и 8, одноименные обмотки 9 и 10 которых соединены последовательно согласно и образуют низкочастотную цепь 11-12 и высокочастотную цепь 13-14, а одноименные обмотки 15 и 16 соединены последовательно встречно и образуют цепь подмагничивания 17-18 и цепь 19- 20 обмоток самоподмагничивания,Низкочастотные цепи 11-12 и цепи 19-20 обмоток самоподмагничивания преобразовательных элементов 2-4 соединены в звезду, к свободным выводам 11 и 19 цепей 11-12, 19-20 подключены дополнительные конденсаторы 5 и 6. Высокозвезду так, что свободные выводы конденсаторов 5 образуют трехфазный выход устройства. Введение в каждыйпреобразовательный элемент конденсаторов 5,6 и укаэанное соединение цепей самоподмагничивания промежуточной гармоникой тока обеспечивают неизменную во времени амплитуду колебаний напряжения на нагрузке, засчет положительной обратной связимежду входной и выходной цепями, исключение специальных пусковых уст 1ройств и возможность изменения кратности деления частоты в случае подключения нагрузки к цепям самоподмагничивания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил,2частотные цепи 13-14 и цепи 17-18подмагничивания преобразовательныхэлементов 2 - 4 соединены последовательно друг с другом, к свободным выво 5 дам 13 и 14 высокочастотных цепей через конденсатор 1 продольной компенсации подключен однофазный источник21 синусоидального напряжения, ксвободным выводам 17 и 18 цепей под 10 магничивания - источник постоянноготока. Свободные выводы 22 дополнительных конденсаторов 6 преобразовательных элементов 2-4 соединены между собой, свободные выводы 23 конденсаторов 5 преобразовательных элементов 2-4 соединены с трехфазной нагрузкой 24,Ферромагнитный преобразовательчастоты (фиг.1) работает следующим20 образом.После включения источника 21 синусоидального напряжения с частотойЗа по обмоткам 10 трансформаторов 7и 8 преобразовательных элементов 2-4начнет протекать ток с частотой ЗИ,где Я - частота входных колебаний.Емкость дополнительного .конденсатора5 выбирается такой, чтобы резонансная частота низкочастотной цепи 230 12 быра равна ы, Поэтому после включения источника 21 за счет переходных процессов в трансформаторахи8 в цепях 23-12 преобразовательныхэлементов появляется ток частотой Ы, 1457119пусть даже с весьма малой амплитудой. Так как кривая намагничивания магнитапроводав трансформаторов 7 и 8 является нелинейной функцией и магнито 5 проводы падмагничиваются постоянным магнитным полем благодаря протеканию постоянного тока по обмоткам 15 подмагничивания, та зависимость индукции ат напряженности магнитного поля 10 содержит квадратичный член.Следовательно, синусоидальные составляющие напряженностей магнитного поля с частотами и и Зы, создаваемые токами обмоток 10 и 9 саответственно, перемнажаются друг с другом, в результате чего в магнитопроводе появляется составляющая индукция с промежуточной (разностной) частотой 2 и, а на обмотках 16 (как и на всех 20 других обмотках трансформаторов 7 и 8) наводится ЭДС частотой 2 ю. Емкость дополнительного конденсатора 6 выбирается такой, чтобы резонансная частота цепи 22-20 самоподмагничива ния промежуточной гармоникой тока преобразовательных элементов 2-4 составляла 2. Тогда под действием наводимой на обмотках 16 ЭДС по цепям, 22-20 кажцого преобразовательного эле мента 2-4 течет ток частотой 2 у, ко.торый создает составляющую напряженности магнитного поля частотой 2 я, Теперь перемножаются синусоидальные составляющие частотами 2 ы и ЗЯ, пос 35 кальку составляющая напряженности магнитного поля частотой Зи имеет намного большую амплитуду, чем амплитуда составляющей частотой Я. В результате перемножения возникает синусаидальная составляющая индукции частотой Ю, Следовательно, по цепям 23-12 преобразовательных элементов 2-4 протекает дополнительная составляющая тока частотой я, которая,скла дываясь с первоначальной составляющей тока частотой сд, увеличивает амплитуду результирующей составляющей. 50Далее процессы протекают аналогичным образом, в результате чего происходит нарастание амплитуды колебаний частотой ы. Этот процесс подобен процессу самовозбуждения колебаний в автогенераторах и обусловлен наличием положительной обратной связи между выходной и входной цепями транзистора или электронной лампы, В ферромагнитном преобразователе частоты в три раза положительная обратная связь между входной цепью, настроенной на частоту Зы,и выходными цепями, настроенными на частоту Ю осуществляется с помощью цепей самападмагничивания промежуточной гармоникой тока, настроенных на частоту 2 ы.С ростом амглитуды колебаний частотой (д начинают действовать нелинейные механизмы ее ограничения. В ферромагнитном преобразователе частоты в три раза такими механизмами являются расстроечный и диссипативный меканизмы и реакция на накачку. Влагодаря действию нелинейных механизмов ограничения амплитуды прекращается рост амплитуды колебаний частотой Я и устанавливается стационарный режим работы, при катаром амплитуда колебаний на нагрузке 24 остается неизменной во времени.Согласно известному Фазаваму правилу при .делении частоты возможны три стационарных режима работы делителя частоты в три раза, отличающиеся с фазовым сдвигом выходного колебания частотой И на 120, Так как устрой ство по фиг.1 содержит три преобразава тельных элемента 2-4, та напряжения на их выходах 23-12 при подключенной нагрузке 24 образуют симметричную трехфазную систему. Требуемыйофазовый сдвиг 120 между выходньпчи напряжениями преобразовательных элементов 2-4 обеспечивается соединением в звезду низкочастотных цепей 23-12 и цепей 22-20 самоподмагничивания промежуточной гармоникой така, поскольку в этом случае по цепям 23- 12 и 22-20 токи протекают только тогда, когда их сумма равна нулю (на основании первого закона Кирхгафа), а это на частотах и 2 ю соответственновыполнимо лишь при условии, если они образуют сиьжетричную трехфазную систему. На Фиг.2 приведена схема преобразовательного элемента, в котором в отличие ат схемы по Фиг.1 в низкочастотных 23-12 и высокочастотных цепях 13-14 обмотки 9 и 10 соответственно включены последовательно встречно, а в цепях падмагничивания 1 7-18 и самопадмагничивания прамег; - точной гарманикой тока 22-20 обмотки 15 и 16 соединены последовательна Игласно.1457119 Устинкинаич Корректор И, Муска Составитель едактор А. ро ехред М.Ход.Заказ 7488/55ВНИИПИ ;о .удар Подписноебретаниям и открытиям при Гаушская наб., д. 4/5 Тираж 645 .енного комитета по13035, Москва, Женно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.рс 11 зво В преобразователе имеется возможность изменения кратности деления частоты путем подключения трехфазной нагрузки к цепям самоподмагничивания промежуточной гармоникой тока, при этом кратность деления частоты составляет полтора раза.Кроме того, в предлагаемом устройстве самовозбуждение колебаний осуществляется без специального пускового устройства. Формула изобретения 1Ферромагнитный преобразователь частоты в три раз а, содержащий конденсатор продольной компенсации и три одинаковых преобразовательных элемента, каждый из которых включает два трансформатора, на магнитопроводах которых расположены три группы последовательно соединенных обмоток, образующих низкочастотную цепь, цепь подмагничивания и высокочасто.тную цепь преобразовательного элемента, причем низкочастотные цепи всех преобразовательных элементов соединены в звезду, а их соответственно цепи подмагничивания и высокочастотные цепи - последовательно, к одному из свободных выводов высокочастотных цепей подключен конденсатор продольной компенсации, а свободные выводы цепей подмагничивания подключены к источнику постоянного тока, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем деления частоты с получением трехфазного выходного напряже-. ния, каждый преобразовательный элемент снабжен двумя дополнительнымиконденсаторами и двумя последовательно соединенными дополнительными обмотками, размещенными на магнитопроводах трансформаторов, причем первыйдополнительный конденсатор и дополнительные обмотки соединены последо вательно, образуя цепь самоподмагни-чивания промежуточной гармоникой тока преобразовательного элемента,второй дополнительный конденсатор подключен к свободному выводу низкочас тотной цепи, цепи самоподмагничивания промежуточной гармоникой токапреобразовательных элементов соединены параллельно, свободные выводы высокочастотных обмоток и конденсатора 20 продольной компенсации образуют выводы для подключения однофазного источника синусоидального напряжения,асвободные выводы вторых дополнительных конденсаторов преобразовательных 25 элементов образуют выводы для подключения трехфазной нагрузки.2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что в низкочастотных и высокочастотных цепях ЗО преобразовательных элементов обмоткивключены согласно, а вцепях подмагничивания и самоподмагничивания промежуточной гармоникой тока - встречно,3. Преобразователь по п.1, о т- ЗБ:л и ч а ю щ и й с я тем, что в низкочастотных и высокочастотных цепяхпреобразовательных элементов обмоткивключены встречно, а в цепях подмагничивания и самоподмагничивания промежуточной гармоникой тока - согласно,