Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Трансформаторы и преобразователи частоты

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
26.72 Mб
Скачать

иЛ» ^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.