Статический ферромагнитный стабилизированный умножитель частоты

Статический ферромагнитный стабилизированный умножитель частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТАТИЧЕСКИЙ ФЕРРОМАГНИТНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ , содержащий два последовательно соединенных нелинейны индуктивных элемента с одинаковым числом витков, каждый из которых зашунтирован конденсатором , образуя феррорезонансный контур, и цепь нагрузки, отличающийся тем, что, с целью улучшения стабилизации тока нагрузки при изменении входного напряжения и улучшения массо-габаритных показателей , в него дополнительно введен линейный индуктивный элемент, соединенный последовательно с указанными нелинейными индуктивными элементами , образуя цепочку, включенную .последовательно с цепью нагрузки, причем свободные выводы указанной i цепочки и цепи нагрузки соединены W с входными выводами для подключения источника питающего напряжения.

Я

09) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Н 02 М 5/16

С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (21) 3624298/24-07 (22) 15.07. 83 (46) 15.01. 85. Бюл.1Ф 2 (72) А.С. Каримов и А.Х.Мамедов (71) Ташкентский ордена Дружбы народов политехнический институт имени

А.P.Áèðóíè (53) 621. 314. 263 (088. 8) (56) 1. Бамдас А.N. и др. Статические электромагнитные преобразователи частоты и числа фаз. ГЭИ, 1961, с. 18, рис. 2-6.

2, Заявка Японии )1 - 4353389 кл. Н 02 М 5/04, 1972.

3.- Авторское свидетельство СССР

У 877741, кл. Н 02 М 5/16, 1980. (54) (57) СТАТИЧЕСКИЙ ФЕРРОМАГНИТНЫЙ

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий два последовательно соединенных нелинейных индуктивных элемента с одинаковым числом витков, каждый из которых зашунтирован конденсатором, образуя феррорезонансный контур, и цепь нагрузки, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения стабилизации тока нагрузки при изменении входного напряжения и улучшения массо-габаритных показателей, в него дополнительно введен линейный индуктивный элемент, соединенный последовательно с укаэанными нелинейными индуктивными элементами, образуя цепочку, включенную последовательно с цепью нагрузки, р причем свободные выводы указанной цепочки и цепи нагрузки соединены с входными выводами для подключения .источника питающего напряжения.

1 11349

Изобретение относится к электротех- нике и может быть использовано в ка- честве однофазного источника питания повышенной частоты.

Известна резонансная схема умно5 жения частоты, состоящая из одного колебательного контура и служащая ) для умножения частоты только в три раза 1 3.

Недостатком этого умножителя является то, что умножение частоты в этой схеме возможно только при определенйом (фиксированном )значении параметров и нагрузки, Известен также ферромагнитный умножитель частоты, содержащий трехфазную обмотку с катушками и„., у ьз, намотанными на отдельных магнитопроводах, последовательно с соответ1ствующими катушками включены насыщающиеся дроссели, Устройство содержит также выходную обмотку ь4 для формирования напряжения, наводимого в ней составным магнитным потоком от упомянутых обмоток. Параллельно выходной обмотке включены насыщающийся дроссель и конденсатор (21.

Недостатками этого умножителя частоты являются невозможность применения его при однофазном источнике

30 питания и отсутствие стабилизации тока нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому является статический ферромагнитный стабилизированный умножитель часто.ты, содержащий два последовательно

Ф соединенных нелинейных индуктивных элемента с одинаковым числом витков,каждый из которых зашунтирован конденсатором, образуя феррорезонансный контур, и цепь нагрузки. Кроме того, устройство содержит еще три аналогичных резонансных контура, соединенных в последовательную цепь, вклю" ченную параллельно двум первым резо-. нансным контурам и входным выводами. 45

Известному умножителю частоты присущи недостаточная стабилизация тока нагрузки при изменении входного напряжения сети, большое коли-чество элементов, повышенные весога- 50 баритные показатели.

Цель изобретения — улучшение стабилизации тока нагрузки при изменении входного напряжения и улучшения массогабаритных показателей, 55

Поставленная цель достигается тем, что в статический ферромагнитный стабилизированный умножитель часто96 2 ты, содержащий два последовательно соединенных нелинейных индуктивных элемента с одинаковым числом витков, каждый иэ которых зашунтирован конденсатором, образуя феррореэонансный контур, и цепь нагрузки, дополнительно введен линейный индуктивный элемент, соединенный последовательно с укаэанными нелинейными индуктивными элементами, образуя цепочку, включенную последовательно с цепью нагрузки, причем свободные выводы указанной цепочки и цепи нагрузки соединены с входными выводами для подключения источника питающего напряжения, На фиг.1 приведена принципиальная схема статического ферромагнитного стабилизированного умножителя частоты; на фиг.2 — осциллограммы входного напряжения U „ и напряжения на нагрузке 11„, на фиг,3 — зависимость тока нагрузки 3 при изменении нан пряжения Ц „ на входе умножителя, Умножитель частоты состоит из двух нелинейных индуктивных элементов 11„ и И2 с Одинаковым числом витков параллельно которым включены конденсаторы С„ и С, образуя феррорезо1нансные контуры К„ и К, соединенные последовательно между собой, а также последовательно с линейным индуктивным-элементом M и цепью на— грузки Z . Свободные выводы цепи нагрузки Z „ и резонансного контура К., соединены с входными выводами м и Ь для подключения источника питающего напряжения. При этом и о 2 проводимости, учитывающие активные потери контуров.

Статический ферромагнитный стабилизированный умножитель частоты работает следующим образом.

При определенных соотношениях параметров в цепи возбуждаются автопараметрические колебания, При этом фазовые соотношения устанавливаются так, чтобы контур К и /линейная ин1 дуктивность W давали резонанс на3 пряжения на пятой гармонике, а контУРы K H K2 06PG3QBbIBBJIH фильтрпробку для йервой гармоники тока, т.е. чтобы напряжение на контуре К„ находилось в противофазе напряжению на контуре К и они были приблизи2 тельно равны друг другу. С другой ,стороны, емкость конденсатора С2 выбирается такой, чтобы обеспечивалась стабилизация тока на пятой гармони3 11349 ке. Кроме того, контур Кг обеспечивает увеличение полосы умножения час" тоты.При этом всегда контур К„ находится в емкостном режиме, а контур

К в индукти внОм, 5

Согласно фиг. 2, с уменьшением

llpoBogHMocTBHg „ и контуров К1 .и

К уменьшается влияние первой rap2 моники тока.

Работу устройства можно пояснить следующим образом, При подаче напряжения U«(tr по обмоткам идентичных нелинейных элеметов W„ W контуров К„ и Кг проте"

2 кает ток, имеющий нечетные гармоники, так как нелинейные элементы имеют ток вида 3 =@4 +ЬЧ 3. Этот ток создает

1 магнитный поток, в котором имеют ся те же нечетные гармоники, что и в токе.

Ток, создаваемый феррорезонансным контуром К, определяется по вы1 р ажению

С12 Ч У

1 = С Ф ь Фб(И 4 ЬЧ)

1-, 1 2 ъ Д 1 1

С другой стороны

=t +, +1 Ф

1 11 . 13 15 где 4 1 — магнитный поток контУра К1

i„„ — ток 1-й гармоники в контуре К,, — ток 3-й гармоники в конту13 ре К1, 35 — ток 5-й гармоники в конту15 ре K„.

Высшими гармониками пренебрегаем.

Ток, создаваемый феррорезонансным контуром К2 определяется из выражений40 ,1Ч

12-Сг +ф + иЧ + ЬЧ

i -i +1 +1

2 21 23 25 45

Высшими гармониками пренебрегаем.

Один контур находится в.емкостном режиме, а другой — в индуктивном.

Тогда можно записать III Ш б, +Y 91II (3u34+g +Ч

1 11 13 2)

"Яп (5 ю1+ 0 )

2 21""(<- 3-Чгзs n(3<„ + )+

25 (о 3 ° 55

Межцу потоком и напряжением имеет место зависимость

ЦмЧ .

96 4

Выражения для потока Ч, и Ч 2 учитывают, что по цени протекает ток 4, имеющий частоту 5Е. Напряжение сети уравновешивается напряжением 1-й. гармоники О (f1 = U + U . Для 3-й гар8Х 11 21 мОники 013 + 1123=0, для 5-Й гармОники

0 + U25=12I . В Z

15 25 Н н ление линейного элемента W и сопро° б . 3 тивление Е ..

Взяв 1-ю и 2-ю производные потоков Ч „ и 92 и подставив в выражение для тока i и 1, можно получить

1 выражения для токов .через потоки и все входящие в феррорезонансные контуры элементы.

Полученные выражения можно решить, учитывая, что в цепи должен протекать стабилизированный ток частоты

5f, т.е. долж1ы выполняться условия, что 1

15 25

+1 =0

1Э 23

Эффект стабилизации достигается тем, что при решении уравнения находятся условия, обеспечивающие постоянство амплитудного значения магнитного потока, В результате, получаем фазовые и амплитудные соотношения между потоками з1 1м)С+У Ып(3и) +50 )+ V

1 11 13 15

x Sis (5u) 1 - 50 )

Ч =Ч sin(tai-100 J- Q з1п(Зи1 Я j+

2 21 23

+ М + sin (5 (v t - 50 }

У =У «0,65 i 054

Емкости рассчитываются по формуС «О 84 — + — +О 9Ч

% с" 2ЪО

Ш,02 Î 2 С 0,86 — 4+ +1,06Ч2 Ь где Ч вЂ” уСловный поток, который за-: висит от приложенного напряжения сети

Sx

Us„(B

0 M

Подключенная последовательно ферромагнитным контурам и нагрузке линейная индуктивность обеспечивает протекание стабилизированного тока 5-й гармоники со строго определенной начальной фазой.

Индуктивность выбирается из условия 0 +0 =12

15 25

I 134996 обеспечивает достаточстабилизацию тока наг-!

Составитель Л.Устинкина

Редактор Л.Алексеенко Техред С .Мигунова К орректор Л.Пилипенко

Заказ ) 0099/44 Тираж 646

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l3035, Москва, Ж-35, Раушсквя наб. д. 4/5

Ф 9 У

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул./Проектная 4

Таким образом, предлагаемое устройство при меньшем количестве злементов, по сравнению с прототипом, но хорошую рузкн °