Параметричний генератор з неколінеарними магнітними полями для живлення пристроїв автоматики і телемеханіки

Реферат: Параметричний генератор з неколінеарними магнітними полями для живлення пристроїв автоматики і телемеханіки містить вхідну, вихідну обмотки, які розміщені у вікнах магнітопроводу ортогонально, обмотку контролю рівня індукції вхідної обмотки накачки, реактор, з'єднаний послідовно з вихідною обмоткою, та реле контролю рівня індукції вхідної обмотки накачки, котре підключене до джерела живлення через зустрічно ввімкнені діод і стабілітрон, при цьому додатково оснащений конденсатором, одним своїм виводом підключеним до вхідної обмотки і одного виводу реактора, іншим своїм виводом приєднаним до одного полюса джерела живлення, інший полюс якого підключено до іншого виводу конденсатора та обмотки, що обмежує "зверху" індукцію вхідної обмотки, яка включена зустрічно-послідовно з вхідною обмоткою. UA 87844 U (12) UA 87844 U UA 87844 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до залізничної галузі, а саме до техніки перетворення змінного струму однієї частоти в змінний струм іншої частоти, у тому числі на частоті джерела живлення, й може бути використана як джерело живлення в пристроях залізничної автоматики і телемеханіки (ЗАТ), зокрема для живлення рейкових кіл на залізничному транспорті, а також для захисту апаратури від впливу потужних імпульсних завад (ПІЗ), що створюються грозовими і блискавичними розрядами та комутаційними процесами в тяговій мережі. Досвід експлуатації систем ЗАТ показує, що існуючі засоби захисту апаратури не відповідають вимогам нормативних документів за тепловими характеристиками, в грозовий період виходять із ладу і викликають відмови пристроїв. Тому актуальною є розробка параметричного генератора, працюючого в режимі повторення частоти (50:50), на магнітопроводах з неколінеарними магнітними полями для захисту систем залізничної автоматики і телемеханіки від впливу потужних імпульсних завад. Відомим аналогом є параметричний генератор (Болдов Б.А., Карельцев А.К. Оптимизация основных характеристик управляемого генератора с электрической обратной связью // Труды МЭИ - 1982. - № 481. - С. 113-117), що містить магнітопровід, який складається з двох Uподібних шихтованих осердь, що розвернуті в площині сполучення на кут 90°, вхідну і вихідну обмотки, обмотку зворотного зв'язку, конденсатора, з'єднаного послідовно з обмоткою зворотного зв'язку (33) і контурною обмоткою. Недоліком цього пристрою є складність конструкції магнітопроводу, можливість передачі потужних імпульсних завад через обмотку зворотного зв'язку на вихід, що виключає використання цього аналога як захисного пристрою апаратури. Найбільш близьким по технічній суті аналогом корисної моделі, що заявляється, є параметричний генератор з неколінеарними магнітними полями (Патент на корисну модель UA № 77216, зареєстрований в Державному реєстрі патентів України на корисні моделі 11.02.2013, кл. B61L 23/00, Разгонов А.П., Ящук К.І., Журавльов А.Ю., Лебедев О.Ю.). Цей пристрій являє собою параметричний генератор з неколінеарними магнітними полями, що містить феромагнітне хрестоподібне осердя, дві перпендикулярні обмотки, одна з них обмотка накачки, підключена безпосередньо до живильної мережі, інша - контурна, що замкнена на конденсатор вихідного резонансного L-C контуру, реактором, ввімкненим послідовно з обмоткою накачки, та контрольним реле, ввімкненим паралельно з вхідною обмоткою кола накачки через з'єднані між собою послідовно і зустрічно стабілітрон та діод. Основним недоліком цього пристрою, з одного боку, є недостатня стабільність напруги вихідного контуру при максимальній напрузі живильної мережі, з іншого - відносно великий реактивний струм, що споживається генератором з живильної мережі. Технічна задача, що вирішується заявлюваною корисною моделлю, полягає в зменшенні важливого покажчика якості енергії, згідно з ГОСТом 13.109-97, сталого відхилення, відповідно, нормально допустимої та гранично допустимої вихідної напруги (δUк±5 % і ±10 %) від номінальної напруги електричної мережі, шляхом введення до вхідної схеми двох взаємодіючих між собою резонансних контурів - одного, резонансу напруг, на основі індуктивності реактора і знову введеної ємності, та другого, резонансу струмів, що утворюється ємністю і індуктивністю обмотки накачки. Це дозволить забезпечити більшу величину коефіцієнта корисної дії (ККД) та стабільності вихідної напруги, що створюється третім параметричним резонансом контуру. Суть корисної моделі полягає в тому, що параметричний генератор з неколінеарними магнітними полями для живлення пристроїв автоматики і телемеханіки містить вхідну, вихідну обмотки, які розміщені у вікнах магнітопроводу ортогонально, обмотку контролю рівня індукції вхідної обмотки накачки, реактор, з'єднаний послідовно з вихідною обмоткою, та реле контролю рівня індукції вхідної обмотки накачки, котре підключене до джерела живлення через зустрічно ввімкнені діод і стабілітрон, який відрізняється тим, що додатково оснащений конденсатором, одним своїм виводом підключеним до вхідної обмотки і одного виводу реактора, іншим своїм виводом приєднаним до одного полюса джерела живлення, інший полюс якого підключено до іншого виводу конденсатора та обмотки, що обмежує "зверху" індукцію вхідної обмотки, яка включена зустрічно-послідовно з вхідною обмоткою. Крім того у параметричному генераторі з неколінеарними магнітними полями, конденсатор підключено паралельно основній секції вхідної обмотки накачки, яка з'єднана зустрічно з додатковою секцією вхідної обмотки і обмежує "зверху" індукцію обмотки накачки; контакти реле контролю тиловий і фронтовий підключені, відповідно, до одного і іншого виводів обмотки обмеження рівня індукції, а їх загальний контакт - до полюса джерела живлення. Суть корисної моделі пояснюється принциповою схемою пристрою - фіг. 1, та схемою з використанням додаткового реле контролю рівня індукції (напруги) в обмотці накачки фіг. 2. 1 UA 87844 U 5 10 15 20 25 30 Параметричний генератор з неколінеарними магнітними полями для живлення пристроїв автоматики і телемеханіки, які створені струмами обмоток (фіг. 1), містить феромагнітне осердя 1, реактор 2, ввімкнений послідовно з обмоткою накачки 3, котра складається з двох секцій з числом основних витків W 11 та додаткових W 12, конденсатор 4 вхідного ланцюга, обмотку контуру 5 з числом витків W 21, конденсатор 6 та опір навантаження 7, підключений паралельно колу контурної обмотки; на фіг. 2, окрім елементів схеми, що перелічені на фіг. 1, схема містить контрольне реле 8, котре підключене через з'єднані послідовно та зустрічно стабілітрон 10 та діод 11 до джерела живлення, та яке контролює рівень індукції (напруги) в обмотці накачки. Пристрій працює наступним чином. У робочому режимі напруга від живильної мережі надходить на вхід генератора з феромагнітним осердям 1, далі через реактор 2 в обмотку накачки 3 з підключеним паралельно до цієї обмотки конденсатором 4, а з виходу генератора напруга обмотки контуру 5 надходить до конденсатора 6 та на опір навантаження 7 електронної апаратури автоблокування або електричної централізації (фіг. 1); вхідний ланцюг генератора містить два резонансних контури, один з них, резонанс напруг, створюється послідовним колом - індуктивність реактора 2 і ємність конденсатора 4, інший - ферорезонанс струмів, виникає в паралельному колі ємність конденсатора 4 - індуктивність обмотки накачки 3. Встановлено, що в момент підключення генератора до джерела живлення у вхідному колі проходить перехідний процес, протягом якого підібрані параметри резонансних контурів практично незмінні; тому в колі індуктивність реактора 2 - ємність конденсатора 4 виникає більш інтенсивний резонанс напруг, що супроводжується зростанням напруг на реакторі 2 і ємності 4, резонансу струмів в цьому процесі практично не спостерігається. За ним у вихідному навантаженому контурі 5 розвивається процес параметричного резонансу, що закінчується генерацією коливань на частоті 50 Гц. У сталому режимі роботи генератора до вхідного паралельного кола конденсатора 4 індуктивність обмотки накачки 3 із вихідного кола вносяться реактивні і активні втрати, які змінюють параметри характеристик двох контурів та їх резонансні властивості. Напруга на реакторі 2 і струм джерела живлення знижуються, оскільки резонанс струмів в сталому режимі проявляється ефективніше. В результаті енергетичні показники генератора поліпшуються. На відміну від схеми генератора, що представлена на фіг. 1, на схемі фіг. 2 конденсатор 4 підключено паралельно до основних витків W 11 секції обмотки накачки 3, яка з'єднана зустрічно з додатковими витками W 12 обмотки накачки 3. При досягненні напругою накачки заданого рівня Uнзад спрацьовує реле К 8 контролю заданого рівня індукції 35 40 45 50 55 Внзад  Uн 4,44fWS , де Uн - напруга накачки, f - частота мережі 50 Гц, W - витки обмотки накачки, S - переріз магнітопроводу, практично лінійно зв'язаний з напругою накачки. Потім реле 8 підключить своїм фронтовим контактом 9 секцію W 12 додаткових витків зустрічно-послідовно з секцією W 11 основних витків обмотки накачки 3, тим самим, знижуючи падіння напруги і індукцію осердя 1, що створюється струмом в обмотці накачки 3. Отже представлені в заявці два технічних вирішення за енергетичними показниками пристрою практично однакові. Різниця лише в тому, що схема (фіг. 2) генератора за п. 2 містить додатковий елемент реле 8 і до 5 % зменшення сталого відхилення Uк вихідної напруги. Таким чином, дане технічне рішення дозволяє забезпечити захист апаратури від впливу потужних імпульсних завад з боку живильної мережі і, тим самим, підвищити надійність та безпеку систем залізничної автоматики і телемеханіки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Параметричний генератор з неколінеарними магнітними полями для живлення пристроїв автоматики і телемеханіки, що містить вхідну, вихідну обмотки, які розміщені у вікнах магнітопроводу ортогонально, обмотку контролю рівня індукції вхідної обмотки накачки, реактор, з'єднаний послідовно з вихідною обмоткою, та реле контролю рівня індукції вхідної обмотки накачки, котре підключене до джерела живлення через зустрічно ввімкнені діод і стабілітрон, який відрізняється тим, що додатково оснащений конденсатором, одним своїм виводом підключеним до вхідної обмотки і одного виводу реактора, іншим своїм виводом приєднаним до одного полюса джерела живлення, інший полюс якого підключено до іншого виводу конденсатора та обмотки, що обмежує "зверху" індукцію вхідної обмотки, яка включена зустрічно-послідовно з вхідною обмоткою. 2. Параметричний генератор з неколінеарними магнітними полями за п. 1, який відрізняється тим, що конденсатор підключено паралельно основній секції вхідної обмотки накачки, яка 2 UA 87844 U з'єднана зустрічно з додатковою секцією вхідної обмотки і обмежує "зверху" індукцію обмотки накачки; контакти реле контролю тиловий і фронтовий підключені, відповідно, до одного і іншого виводів обмотки обмеження рівня індукції, а їх загальний контакт - до полюса джерела живлення. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3