Ферромагнитный преобразователь частоты

ОПИСАИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 170179 (21) 2715651/24-07 (51)М. Кл. Н 02 М 5/)6 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 30,10,80, Бюллетень йо 40 Дата опубликования описания 30.10,80,(53) УДК 621.31452(088.8)(71 Заявитель Горский сельскохозяйственный институт(54) ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ 1Изобретение относится к областипреобразовательной техники и можетбыть использовано в качестве источника питания электропотребителейповышенной частоты тока в строительстве, лесоразработках, сельском хозяйстве, например для стрижки овец,и т.д.Известен умножитель частоты, содержащий многообмоточные трансформаторы. Этот умножитель частоты насыщают входным напряжением, поляризуютпостоянным током и самоподмагничивают токами выходной частоты и высшейгармоники нулевой последовательности.15На сердечниках умножителя частотырасположены входные обмотки, соединенные попарно-последовательно, выходные обмотки и обмотки самоподмагничивания, каждая фаза которых представляет несколько последовательносоединенных обмоток. Кроме того, имеются обмотки подмагничивания илиполяризации постоянным током, которые имеют схему последовательного 2соединения,В связи с тем, что выходная обмотка умножителя частоты состоиТ иэнескольких последовательно соединенных обмоток, она имеет большое внут 30 2реннее индуктивное сопротивление.Для компенсации этого сопротивленияосуществляют самоподмагничиваниетоком выходной частоты с помощьюдополнительной обмотки самоподмагничивания. Однако наличие дополнительной обмотки увеличивает вес ферромагнитной части умножителя частоты.Протекающий же ток самоподмагничи-вания по этой обмотке создает дополнительные потери мощности, что уменьшает коэффициент полезного действияумножителя частоты,Известен также ферромагнитныйпреобразователь частоты, являющийсяпрототипом изобретения и содержащийконденсаторы и трансформаторы, насердечнике каждого из которых расположены входные обмотки, подключенныепопарно последовательно-встречно повходным выводам, обмотки подмагничнвания постоянным током, включенныепоследовательно-согласно, и выходные обмотки 2.Однако в связи с тем, что выходные обмотки этого умножителя частоты соединены параллельно, между нимипротекают уравнительные токи, которыеприводят к снижению выходной мощнос-,ти, что, в свою очередь, уменьшаетвыходных зажимов схемы соединения.обмоток И снимают выходное напряжение р .Входные обмотки также разбиты лопарам на две группы. Каждая группа питается сетевым напряжением,сдвинутым на 90 эл.град,Работает преобразователь частотыследующим образом.Сетеное двухфазное напряжение спомощью входных обмоток Ч преобразуется н четырехфазное, Сдвиг сетевого напряжения на 90 эл.град.можно получить, если одну группувходных обмоток питать фазоным напряжением, например О-Д, а вторую группу питать линейным напряжением,например С-Е.Под воздействием постоянного токасердечники трансформаторов периодически насыщаются, благодаря чемутрансформаторы начинают работать врежиме магнитных ключей. В результате этого во вторичных обмотках каждого сердечника наводится ЭДС Е(фиг. З,а,б,н,г) . Суммарная ЭДС всехчетырех сердечников имеет частоту200 Гц (фиг. З,д) .На фиг. 2,а показано соединениевыходных обмоток,Здесь выходные обмотки И ,соответствующие парам входных обмоток,соединены попарно параллельно-встречно через конденсаторы. Затем группыпараллельных обмоток соединяют между собой согласно-последовательно,На фиг. 2,б - д показаны схемызамещения электрической схемы выходных обмоток для различных состояний сердечников н течение периодавходной частоты, Этим состояниямсердечников соответстнуют вторичные40 ЭДС Е, показанные на Фиг, За-г) наФиг, З,а - вторичная ЭДС, наводимаяна 1-ом сердечнике; на фиг.З,б -вторичная ЭДС, наводимая на 2-омсердечнике, на фиг. З,в - вторичнаяЭДС, наводимая на 3-ем сердечнике;на Фиг. З,г - вторичная ЭДС, наводимая на 4-ом сердечнике.В течение времени 0- - насыщены12-ой и 4-ый сердечники. При этоминдуктивные сопротивления обмотокнасыщенных сердечников К и Х 14равны нулю и реактивные сопротивленияэтих нетней будут определяться емкостями С и С,Индуктивные сопротивления ненасыщенных 1-го и 3-го сердечников будутскомпенсированы емкостями С, и С.Поэтому в схеме замещения (фиг. 2,б),соответствующей рассматриваемомусостоянию сердечников, нетви, содербО жащие источники ЭДС Е) и Е - , имеют1 Исопротивления, равные нулю-(активными сопротивлениями пренебрегаем ввиду их малой величины), а пассивныеветви имеют емкостныа сопротивления,б 5 определяемые емкостями С.и С,. Схекоэффициент полезного действия. Наличие уравнительных токов требуетдополнительного увеличения сеченияобмоточных проводов и поэтому приводит к увеличению веса ферромагнитнойчасти умножителя частоты,Целью изобретения является улучшение массо-габаритных показателейпреобразователя и повышение его КПД,Указанная цель достигается темчто в ферромагнитном преобразователечастоты, содержащем конденсаторы итрансформаторы, на сердечнике каждоГо из которых расположены входныеобмотки, подключенные попарно последовательно-встречно по входным вывода(л, обмотки подмагничинания постояниым током, включенные последовательно-согласно, и выходные обмотки.Выходные обмотки каждого трансформатора.:, соответствующие парам входныхсоединены через конденсаторы попар- Щно параллельно-встречно, а образованнЫе пары входных обмоток соединенымежду собой последовательно-согласно,На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя частотысо следующими обозначениями:1,11,111,17 - номера сердечников;И, - входная обмотка;Х - выходная обмотка;Хд - обмотка постоянноготока.А,В - выходные выводы, с которых снимается выходное напряжениеС,С 1,СЗ,Сл - разделительные конденсаторы выходных обмоток.На Фиг, 2 а представлена электрическая схема выходной обмотки; нафиг, 2,б,в,г,д - схемы замещениявыходной обмотки в различные интервалы времени насыщения сердечников,Здесь приведены обозначения:Е ,Е ,Е-,Е; - ЭДС, наводимая в выходят Щф ЪЧНйх Обмотйах на каждом из четырехсердечников,На Фиг. З,а,б,в,г представленаформа ЭДС, нанодимая в выходных обмотках на каждом из четырех сердечников на фиг, Зд - форма ЭДС, полученная н результате суммиронанияЭДС вторичных обмоток всех сердечников.Преобразователь частоты (Фиг 1),а именно учетверитель, содержит многообмоточные трансформаторы, на четырех сердечниках которых расположены обмотки Х.(, соединенные попарно последовательно-встречно, обмотки постоянного тока Хсоединенные последовательно и согласно, и,выходные обмотки Ч , Выходные обмотки Ю,соответствующие парам входныхобмоток И 4,соединены также попарно,нопараллельно-встречно через конденсаторы С ,С,СЗ,Сд.Получившиеся в результате этогодве пары обмоток соединены междусобой последовательно-согласно. Сма замещения имеет два контура: Е - Си Е -, - С+. Ток, протекающий внутри кажд 3 го контура, будет иметь частоту 50 Гц, равную частоте источников ЭДС Е и Е - . Величина тока1внутри каждого контура будет мала и ей.можно пренебреч.Поэтому при включении нагрузки к выходным зажимам обмоток Ю ток нагрузки будет проходить только через источники ЭдС Е и Еминуя пассивные ветви из емкосткей С и СоКомпенсация внутреннего индуктивного сопротивления источников ЭДС Е( и Е, в , создает условие для максимального выхода мощности преобразователя частоты. Так как источники ЭДС Е 1 и Е . включены последовавтельно, то протекание уравнительных токов невозможно. В следующий интервал времени - -9 Г насъщается 1-ый серГдечник, а 2-й выходит из насыщения. Ток нагрузки теперь уже будет протекать по второй и третьей ветви схе 4 ы замещения выходных обмоток (фиг, 2,в). В интервале времени 31-Й состояние сердечников опять изменяется, генерирующими ветвями становятся 2-ая н 4-ая (фиг. 2,г).В интервалеГ - 2 Ы генерироватьЗДС начнут 1-я и 4-я ветви (фиг.2 д).Переключения источников ЭДС через5 четверть периода входной частоты врассматриваемой электрической схеме позволяет осуществить умножениечастоты в четыре раза (фиг, З,д) .Формула изобретенияферромагнитный преобразовательчастоты, содержащий конденсаторы итрансформаторы, на сердечнике каж"дого иэ которых расположены входные обмотки, подключенные попарно 15 последовательно-встречно по входными,выводам, обмотки намагничивания постоянным током, включенные последовательно-согласно,и выходные обмотки,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 2 О с целью улучшения массо-габаритныхпоказателей и повышения КПД, выходные обмотки каждого трансформатора,соответствующие парам входных, соединены через конденсаторы попарнопараллельно-встречно, а образованныепары выходных обмоток соединены между собой последовательно-согласно.