Ферромагнитный учетверитель частоты
Патент 546071
Авторы
Классы МПК
Ферромагнитный учетверитель частоты
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик (11) 546071 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06.01.75 (21) 2094705/07 с присоединением заявки №(23) Приоритет(43) Опубликовано 05.02,77,Бюллетень № 5 (4б) Дата опубликования описания12.04.77 (51) М. Кл.з
Н 02 М 5/16
//Н 01 F 35/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР оо делам изобретений к открытий (53) УДК 621.314. .263 (088.8) (72) Авторы изобретения
В. М. Заруцкий и В. А. Кузин (71) Заявитель
Горский сельскохозяйственный институт (54) ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УЧЕТВЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ
Изобретение относится к ооласти электротехники и может быть использовано для питания ручного электроинструмента.
Известно, что по принципу умножения частоты магнитопровод учетверителя должен бытьем значительно насышен. По этой причине сушествуюшие ферромагнитные учетверители частоты
11), (21 имеют низкие энергетические показатели (КПД,. коэффициент мошности, высокую температуру нагрева ферромагнитного элемент0 та преобразователя), Прототипом предлагаемого устройства является ферромагнитный учетверитель частоты (11 содержаший шихтованный стержневой трехфазный магнитопровод с магнитными перемычками и расположенными на нем входными и выходными обмотками, а также обмотками самоподмагничивания и подмагничивания. 20
Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что отношение плошади се чения ярма к пло1цади сердечника составляет
1,3 — 1,5. Это отличие позволяет повысить
КПД устройства. 5
На чертеже изображен ферромагнитный учетверитель частоты, где 1 — поток поляризации сердечников, 2 — переменный поток, 3, 4, 5 — сердечники магнитопровода, 6, 7ярма, 8-13 - магнитные перемычки.
Преобразование частоты происходит благодаря насышению 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 насышенное ярмо необходимо при самоподмагничивании учетверителей промежуточной (второй) гармоникой, Обмотки самоподмагничивания при этом соединяются таким образом, что ЭДС второй гармоники по всем элементам в ней складывается, а
ЭДС четвертой гармоники вычитается, При включении этой обмотки на конденсатор по
546071 ней 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 мошнос-10 ти потока четвертой гармоники.
При создании самоподмагничивания током четвертой гармоники обмотки самоподмагничивания соединяются таким образом, что ЭДС второй гармоники по всем элементам в ней 15 вычитается, а ЭДС четвертой гармоники складывается. При включении этой обмотки на конденсатор по ней начинает протекать ток выходной частоты, создающий дополнительную
ЭДС выходной частоты. 20
Процесс самоподмагничивания током заканчивается, когда наводимая ЭДС будет равна падению напряжения цепи самоподмагни» чивания.
Величина ЭДС определяется амплитудой потока по формуле: где — М.е.д. тока самоподмагничива- 30 ния
R — магнитное сопротивление магМ нитопровода, ф - поток.
Из формулы видно, что поток определяет- 35 ся величиной тока самоподмагничивания и магнитным сопротивлением. Ток самоподмагничивания находится в зависимости от магнитного сопротивления, так как от величины этого сопротивления зависит поток, а значит 40 и ЭДС. С ледо ватель но, величина магнит ного сопротивления является определяющей. При уменьшении этого сопротивления поток возрастает, что вызывает увеличение выходной
ЭДС. 46
Магнитное сопротивление магнитопровода складывается из магнитного сопротивления ярма и магнитного сопротивления стержня.
Из этих двух составляющих уменьшать можно только магнитное сопротивление ярма. ©
Для этого ярмо выводится из магнитного насыщения путем увеличения его сечения.
Магнитное сопротивление стержня уменьшать аналогичным способом нельзя, так как при этом уменьшится ЭДС. Сердечник магни-65 топровода обязательно должен быть насыщен.
B магнитопроводе учетверителя магнитные сопротивления стержня и ярма считаются включенными последовательно. Вывод ярма из режима насыщения (примерно до индукции, ® равной 1,5 тл) уменьшает его магнитное сопротивление в 8-10 раз. Дальнейшее уменьшение индукции ярма не приводит к существенному уменьшению его сопротивления. Если индукция насыщения учетверителей равна максимум 2-2,2 тл, достаточно увеличить его сечение в 1,3 — 1,5 раза. Это соответст вует индукции в ярме 1,5 тл. Выводы из насыщения 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 изобретения
Ферромагнитный учетверитель частоты, содержащий шихтованный стержневой трехфазный магнитопровод с магнитными перемычками и расположенными на нем входными и выходными обмотками, а также обмотками самоподмагничивания и подмагничивания, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, отношение площади сечения ярма к плошади сердечника составляет 1,3 - 1,5.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;
1. Бамдас А. М. и др. Ферромагнитные умножители частоты, М., "Энергия", 1 968 r., стр. 20-21.
2. Автор. свид. СССР 154726: 172913, 177525 331431; патенты Англии 1260444, США. » 3555303.
546071
Составитель Л. Устинкина
Редактор И. Тимофеева Техред М. Ликович Корректор С. Шекмар
Заказ 223/1 Тираж 902 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4