книги / Трансформаторы и преобразователи частоты
..pdfиЛ» ^5. I I . Электрическая схема учетверштеля частоты о упрощенной первичной обмоткой
Для улучшения качества выходного напряжения учатварнтелв по жат быть выполнен на 24 стержнях» В данноы случае паяно арехтпчеоки свести к нулю действие в-ft гарионжнп ЭДС во вторячяой обкоме. Но с экономической точки вренжя ото недехесообрееяо, так как услож няется изготовление устройства» увеличивается его габариты я пасса,
снижается КПД.
Рассмотренная конструкция я схема учетвсрнтежя частоты не яв ляется единственной. Дальнейнее усовершенствованно учетвернтеяя ча
стоты возможно в двух направлениях: |
поиск других схем соединения |
||
обмоток |
и изменение конструкции нагноолроводв. |
|
|
Трехфааный статический ферромагнитный учетверите» |
частоты |
||
иыеет упрощенную первичную обмотку |
(ркс. 5 .II). Другие обмотки вы |
||
полнены |
в соответствии о рис. 5.10. Умножите» условно можно рав- |
||
делить на два электромагнитных элементе. Смежные стержни I |
и 2, 3 |
и 4, 5 и 6 первого электромагнитного элемента охвачены одинаковый!
катушками первичной обмотки |
13» |
14 и 15 с |
числом витков u/tt, |
а |
смежные стержни 7 и 8, 9 и 10, |
II |
и 12 второго электромагнитного |
|
|
элемента охвачены одинаковыми катуикаыи первичной обмотки 16, 17 |
и |
|||
18 с числом витков Щ2 • Катушки 13» 14 и 13 |
соединены в треуголь |
ник. Концы катушек 16, 17 и 18 присоединены соответственно х верши нам треугольника.
Токи питавшей сети, протекая по катушкам первичной обмотки,со-
едают в каждой электромагнитном элементе трехфаэные МД0, ооновные
гармоники коюрых одвинуты ло фавв |
на угол |
90 эл.град. Это достига |
||||||||||
ется тем, что линейный ток, например, катушки 16, вдвинут |
ло |
фавв |
||||||||||
на 90 ал* град |
по |
отношению |
н фазному току натушни |
13. |
в |
таном |
||||||
олучаа |
для раванотва соответствующих МДО |
число |
витков |
катушки 13 |
||||||||
должно |
быть в |
Г 5 раза |
больше |
чиола витков катушни |
16, |
но |
оеченив |
|||||
провода |
(при равенстве |
плотнооти |
тонов) в |
/ У |
рааа |
меньше, |
при |
|||||
siом маооа провода натушен 13 |
и 16 |
одинакова* |
|
|
|
|
|
|||||
В |
учетверителе |
(ом. рио* |
4.3) |
чиоло |
витков |
в двух |
|
натушнах |
||||
первичной обмотки, |
каждая и» которых расположена |
на |
одной |
отершие, |
в 1,16 рааа больше, чем в одной нетушне, охватывающей два отержня данного устройства* Таким образом, наряду о упрощением охемы пер вичной обмотки 8деоь наблюдаатоя онижение маооы провода, что приво дит к уменьшению потерь и увеличению КПД»
Конструкцию магнитопровода учетверителя можно изменить за очет
применения пространственной магнитной оиотемы, оодержащей 0- |
или |
|
П-обравные стержни и имеющей в плане |
вид fl-лучевой звезды. При |
этом |
возможны различные варианты отыков, |
описанные в первой главе. |
Од |
ним обравом, для учетверителай, так же как и для других преобразова телей, выбор конструкций магнитопроводов не ограничен тольно нрмен- ио-отержневым*
Приведем некоторые данные одного из изготовленных учетверителя
чаототы, предназначенного для питания ручного |
инструмента |
напряже |
||||
нием о |
частотой 200 Гц* |
Он может одновременно питать до пяти |
руч |
|||
ных влектроинотруыентов, |
каждый |
из которых имеет мощнооть |
не |
выше |
||
0,6 кВт. |
Мощнооть учетверителя |
5 нВ»А, маооа |
о элементами |
управле |
||
ния 140 кг, номинальный КПД равен 0,7. |
|
|
|
5.4* Преобразователи частои в четное число раа без отдельного источника постоянного тока
Известно, что длн получения но вторичных обмотках преобразова телей четных гармоник 8Д0 необходима поляризация элементов магниторровода постоянным магнитным полем [30, 33, 42]. Для этого пополь зуются обмотки постоянного тока (обыотни подмагничивания), питае мые от источника постоянного тока, что уоложняет преобразователи Частоты в четное чиоло рае. В принципе подмагничивающие обмотки мож но исключить , заманив их на постоянные магниты, однако в таком слу чав невозможно изменение поля подмагничивания по величине, т*е, ис
ключается один не способов регулирования вторичной ЭДС, что, есте ственно, ухудшает эксплуатационные качества преобразователи*
Р и о. 5*13. Преобразователь частоты о подиагличиванием выпрямлен ным током высшей гармоники с дополнительной ннаимонндунтивной по
первой гармонике обмоткой (а)|бев обмотки (о)
ваталя снизится, а первичный ток вовраотат. При вовраотании первич
ного тона увеличится и |
ток |
подмагничивап.н, вовраотат |
насыщение |
|
магнитопровода |
постоянным |
и переменный магнитными полями и выход |
||
ное напряжение |
неокольно |
повысится по сравнению а тем, |
которое бы |
ло бы при такой же нагрузке и неизменном токе подмегничивания. Сле довательно, охема позволяет реализовать обратную положительную связь по току нагрузки, что в целом приводит к увеличению жеоткооти внешней характеристики. Более подробно этот эффект описан в[33].
Недостатком схемы такого преобразователя явлнетоя завышенная потребляемая мощнооть холостого хода из-за жесткой овязи тока подмагничивания с первичным тоном. Поэтому охема может быть рекомендо вана при работе уотройотва на постоянную нагрузку. Для снижения по требляемой мощнооти холостого хода авторами попользовалась охема
[Хб] , иа которой |
с целью упрощения |
исключен ревиотор, а выпрями |
|||
тельный мост |
овяааи со вторичной обмоткой (рио. 5.13). Отличив дан |
||||
ной охены от вышеопиоанной заключается |
и в том, что вторичная обмот |
||||
ка соохоит |
из двух лолуобмоток X и 2, |
одна |
из которых X |
взаимно |
|
индуктивна |
о первичной по основной чаототе, |
а другая 2 |
явлнетоя |
||
избирательной для получения ЭДС нужной |
частоты. |
|
|||
Оотановимоя на |
принципа действия |
преобразователя, иопольвующе- |
|||
го предложенную охему. При подключении к сети |
первичной |
обмотки в |
пожуобмртке I индукти^уеюя ЭДО ооновной частоты, величина которой
определяется соотношением |
чисел витков |
обеих обыохон |
и составляет |
|
1,5...2,0 В, При холоотои |
ходе, |
т.е. |
при отсутствии |
нагрузки на |
аажииах вторичной полуобмотни 2, |
тон в |
обиотке подиагничивания ра- |
]0Н нулю, магнитная система преобразователя не наоыщеыа, поэтому
потребляемая мощность холоотого хода относительно |
мала. В отличив |
|
от схемы рис. 5.12 |
адеоь при холостом ходе 8ДС |
выходной гармони*? |
ки на выходе преобравователя отсутствует. |
|
|
При подключении |
нагрувки на выхода преобразователя под дейст |
вием незначительной ЭДО основной гармоники, индуктированной в полуобмотке X, в замкнутой вторичной цепи протечет ток, который, вы прямляясь, подмагнитит магнитопровод и обусловит появление в об мен магнитном потоке выоших четных гармонии* Они наведут в полуобмотке 2 ЭДО, которая приведет к увеличению вторичного тока, а зна чит и тока подиагничивания. Это в свою очередь вызовет увеличение ВДО четных гармоник в полуобыотке 2, т.е. оемово8буждение устрой ства. Процаоо оамовозбуждения ограничится величиной 8ДС четных гар монии, равной оумма падений напряжений не сопротивлениях вторичной цепи преобравователя. В денной охеме подмагничивание осуществляет ся выпрямленным током выошей четной гармоники.
Отметим, еще одно положительное свойство схемы. 8а очет само регулирования между потребляемой и отдаваемой мощноотями преобразо вателя уотанавливаетоя определенное соответотвие, которое в рабо чем диелавоне мощностей будет практически неизменным. Так, если ток
нагрувки упадет, |
то уменьшится ток |
подиагничивания, |
ивменится на |
|||
сыщение |
магнитопровода, что приведет |
к снижению тока |
первичной об- |
|||
мотни, |
значит уменьшатся как отдаваемая, так и потребляемая мощно |
|||||
сти. Вое вто позволяет расширить диапазон номинального КПД. |
||||||
Иооледования |
показывают, что работа |
преобразователя |
возможна |
|||
и при отоутотвии |
вторичной полуобмотки. |
Действительно,на |
практике |
нельэя доотичь идеальной магнитной симметрии замкнутого пространст венного (и любого другого) магнитопровода из-за известных техноло гических факторов. Поэтому возможно индуктирование незначительных ЭДО основной или высших гармоник во вторичной полуобмотке 2 (рио. 5.13, б). Под действием этих ЭДО при подключении нагрузки во вторичной обмотке и в обмотке подменничивания протечет ток. Он при
ведет |
сначала к возникновению, |
а затем |
и к увеличению ЭДС, |
при |
этом |
|||
протекание |
всего процесса |
самовозбуждения, |
а также |
преиму |
||||
щества |
схемы рис. 5.13,а |
полностью |
будут |
характерны |
и |
для |
||
схемы |
рис. |
5.'ГЗ,б. |
Наиболее |
целосообразно преобразователь, |
ранному |
в схемах |
рио. |
5.13. Емность |
конденсаторов выбирается та |
|||
кой величины, |
чтобы |
при |
холостом |
ходе |
ЭДС соответствовала |
номиналь |
|
ной. |
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотренные выше охеыы преобразователей, исключающие |
специ |
||||||
альный иоточнин постоянного тона для поляризации магнитопроводов, |
|||||||
являются наиболее проотыми и практически легко реализуемы. |
Однако |
||||||
В01М0ЖНН |
и |
другие |
решения, при |
выборе которых, очевидно, |
решаю |
||
щее значение имеет род нагрузки преобразователей. Преобразователи |
|||||||
чаототц |
(удвоители, утроители и |
т.д.) |
продолжают оовершзнотвовать- |
оя, поэтому по-прежнему оотаются актуальными вопросы совместной ра боты ооиамеримых по мощнооти преобразовательных устройств и нагруз ки. Перспективны умножители и для автоматизированного электроприво да, позволяющие осуществлять отупеячатое чаототное регулирование ча
стоты вращения электродвигателей. Улучшение энергетических показа телей преобразователя продолжает оставаться одной ив важнейших эадач, решение которой, а также перечисленных ранее позволит создать
надежный |
многофазный |
источник повышенной чаототы, олоообный рабо |
тать в |
различных, в |
том чиоле и особо трудных условиях эксплуата |
ции. |
|
|