Індуктивний параметричний генератор

Індуїстивний параметричний генератор, що містить два магнітопроводи, дві ВХІДНІ обмотки, включені послідовно і узгоджено, дві ВИХІДНІ обмотки, включені послідовно і зустрічно, і конденсатор, який відрізняється тим, що має додатково дві ВХІДНІ обмотки, розташовані по одній на кожному магнітопроводі, причому додаткові ВХІДНІ обмотки включені між собою послідовно і узгоджено, а з вихідними обмотками і конденсатором, до якого паралельно підключений резистор, послідовно, утворюючи з ними резонансний контур, настроєний на частоту джерела живлення, причому один магнітопровід виконаний зі сталі з більшою індукцією насичення, ніж у сталі, з якої виготовлено другий магнітопровід, а найкращі параметри пристрою досягаються варіюванням числа витків додаткової обмотки і поперечного розрізу частини сердечника, виготовленого з марки сталі з більшою магнітною індукцією Винахід відноситься до техніки перетворення змінного струму однієї частоти в змінний струм іншої частоти, у т ч на частоті джерела живлення, і може бути використаний як джерело стабілізованого живлення в пристроях автоматики і телемеханіки, зокрема для живлення рейкових кіл на залізничному транспорті У ряді пристроїв автоматики живлення нестабільною напругою погіршує їхні техніко-економічні показники Наприклад, живлення такою напругою електронного приймача рейкового кола систем залізничної автоматики істотно знижує коефіцієнт повернення (безпеки) Отже актуальною є розробка надійного стабілізованого джерела напруги (струму), що поряд з рішенням проблеми стабілізації здійснювала б гальванічну розв'язку ланцюгів вихідної напруги і джерела живильної мережі, і забезпечувало б захист електронної техніки від імпульсних перешкод тягового струму та грозових розрядів Пристрій повинен забезпечувати стабільну вихідну напругу (струм) на частоті джерела живлення в широкому діапазоні зміни напруги живильної мережі і температури керування підключений до мережі безпосередньо, інший - через фазообертач, що забезпечує здвиг фаз 90° між струмами вхідних обмоток Перетворювач дозволяє одержати на виході субгармонійне коливання, у т ч на частоті живильної мережі Основним недоліком перетворювача частоти є складність схеми пристрою і знижена надійність Є параметричний генератор з ортогональними магнітними полями (Исследования параметрического генератора с электрической обратной связью Тр МЭИ, 1982, вып481, с 82 - 86 Болдов Б А, Карельцев А К , Задерей Г П ) Генератор являє собою індуктивний параметрон малої потужності, що містить магнітопровід (МП), вхідну, вихідну обмотки, обмотку зворотного зв'язку, конденсатор і резистор Обмотка зворотного зв'язку включена послідовно з вихідною обмоткою, до якої паралельно підключені конденсатор і резистор Магнітопровід являє собою два U-образних шихтованих сердечника, які розгорнуті в площині сполучення на кут 90° Є перетворювач частоти (авт св-во СРСР 607318 М кл Н02 М5/16), що містить індуктивний параметричний генератор, ВХІДНІ обмотки якого через керовані вентилі, включені за двоактною схемою, зв'язані з затисками живильної мережі через два ланцюга, один з яких разом з системою Основним недоліком цього пристрою є складність конструкції магнітопроводу, неможливість розробки на його базі генератора відносно високої потужності Відомий також інший перетворювач частоти (Авт св-во СРСР 319083 кл F03 К23/10, 1971), що працює на принципі параметричного резонансу Перетворювач містить два магнітопровода, (О ю ВХІДНІ і ВИХІДНІ обмотки, конденсатор, блок керування силовими вентилями, тиристорні ячейки Основним недоліком є складність схеми та відносно низький коефіцієнт стабілізації вихідної напруги Найбільш близьким аналогом винаходу, що заявляється по технічній сутності та ефекту, що досягається, є низькочастотний параметрон без підмагнічування постійним струмом (Известия Томского политехнического института, т 179, 1969, с 45-52 А Н Кутявин О некоторых режимных соотношениях низкочастотного параметрона без подмагничивания постоянным током), що містить два магнітопроводи, дві ВХІДНІ обмотки, включені послідовно і згідно, дві ВИХІДНІ обмотки, включені послідовно і зустрічно, конденсатор, що замикає ВИХІДНІ обмотки та утворює з ними резонансний контур, настроєний на вхідну частоту Основними недоліками параметрона є низькі енергетичні показники (ККД • TU>5-TL. 2L CP де m = — - глибина модуляції індуктив ності, І в н о с т _ С і Р = 0 , 5 • ( І _ 2 + L i ) с е р е д н є з н а ч е н н я і н д у к т и , І_і 2 - мінімальне і максимальне значення індуктивності контуру при модуляції, 5 - згасання контуру, що залежить від навантаження R6, Тн - період частоти струму накачування (вхідного струму), - настроїти контур у резонанс із частотою вихідних коливань Введення у вихідний контур додаткових обмоток 4, гальванічно розв'язаних з вхідними обмот ками 2, при визначеному співвідношенні витків W11B1/W21B2 = а, та індукції сердечників МП, а також виконання одного магнітопроводу зі сталі з більшою індукцією насичення, ніж у сталі, з якої виготовлено другий МП, дозволяє керувати процесом збудження параметричних коливань, змінюючи величину амплітуди стаціонарних коливань, а, отже, і величину вихідної потужності і ККД Крім цього, істотно збільшується коефіцієнт стабілізації вихідної напруги (>35 40) Завдяки використовуванню різноманітних сталей у магнітопроводах виникає магнітна асиметрія, що після включення напруги Ui (див фіг 1) джерела живлення на стадії виникнення коливань у вихідному контурі магнітний потік асиметрії породжує у цім контурі струм, який взаємодіє зі струмом вхідних обкладок 4, підключених послідовно з вихідними обмотками і конденсатором 5, прискорює перехідний процес коливань в контурі та покращує параметри генератора (коефіцієнт стабілізації, ККД, ширина робочої зони по вхідної напрузі та інше) Відомо, що однією з важливих характеристик перетворювальних систем є стабільність магнітних потоків у сердечниках, що добре підтверджують досліди Відомо також, що встановлення коливань у контурі параметрично регенерованої системи відбувається завжди в присутності малої зовнішньої сили регулярної в генераторі, що запускається ЗОВНІШНІМ сигналом, і флуктуаційної - в автономному генераторі Остання визначається шумами, причому генератор поблизу нульового стану рівноваги, коли коливання ще малі, дуже чутливий до шумів з малою амплітудою, у тисячі разів меншою стаціонарної амплітуди коливань Очевидно, що при наявності зворотного зв'язку "ВХІД-ВИХІД" амплітуди шумів (головним чином, це струми несиметрм магнітної системи) зростають, збільшуючи швидкодію генератора Струмами несиметрм мож 57969 на керувати, наприклад, різницею витків додаткових обмоток 4W12 Крім цього, підвищення швидкодії досягнуте шляхом збільшення коефіцієнта модуляції за рахунок росту амплітуди струму накачування (вхідного струму), що впливає на тривалість ЛІНІЙНОГО етапу встановлення коливань При введенні зворотного зв'язку 3 - 4, а також магнітної асиметрії, зростає амплітуда коливань у контурі з елементів 3, 4, 5 на лінійному етапі існування стаціонарних коливань, що підтверджують досліди Більш того, утворення магнітної несиметрм МП і електричного зв'язку "ВХІД-ВИХІД" робить більш жорстким магнітний зв'язок потоків вхідної та вихідної обмоток генератора і, як показують досліди, вносить різноманітність у виконуючі функції кожного МП Після становлення коливань у контурі один МП виконує функцію трансформатора, другий дроселя подвійного живлення Введення магнітної асиметрії дозволяє змінювати в потрібному напрямку величину коефіцієнта а варіюванням числа витків W12 обмотки 4, марками сталі і поперечного перерізу сердечника, виготовленого з марки сталі з більшою магнітною індукцією Експериментальні амплітудні характеристики генератора (див фіг 2) побудовані при різних а (W11, W21, В1, В2) Вони якісно показують, що з ростом а амплітудні характеристики зміщуються у бік менших значень вхідної напруги (U-im) і ширини твердої зони коливань, росту амплітуди вихідної напруги (Ibm) і, отже, вихідної потужності Найбільш оптимальне співвідношення витків обмоток а у межах 0,7 0,8, коли коефіцієнт стабілізації досягає максимуму Макетний зразок пристрою виготовлено при використанні анізотропних сталей марок 3413 і 2412 О Фіг.1 о X I in 57969 Комп'ютерна верстка А Крулевськии 10 Підписано до друку 05 08 2003 Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна