Устройство для стабилизации силы тока

 

Класс 21сР 42oi № 70977

СССР

-OllNCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ,. л1Р «

Ю. Г. Толстов

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ СИЛЫ ТОКА

Заявлсно 22 ноября 1946 г. за № 349792 в Министерство электропромышленности СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» ¹ 6 за 1950 г.

Известны устройства для стабилизации силы тока при помощи ферромагнитных стабилизаторов, составленных из металла с острым коленом кривой насыщения (например, пермаллой) и с обмотками подмагничивания, питаемыми выпрямленным током нагрузки.

В предлагаемом устройстве для стабилизации силы тока, с целью компенсации четных гармоник выпрямленного тока, два одинаковых стабилизатора упомянутого типа включены последовательно со стороны выпрямленного тока и встречно — со стороны питания, Изобретение появляется чертежом, на фиг. 1 которого изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — известная принципиальная схема стабилизатора, включенного в цепь нагрузки через выпрямитель; на фиг. 3 —; на фиг. 4 — схема, поясняющая компенсацию четных гармоник выпрямительного тока; на фиг, 5 — идеальная кривая намагничивания для материала сердечника стабилизатора; на фиг. 6 — кривые изменения потоков э.д.с. и токов в обмотках сердечников по фиг. 4.

При включении стабилизатора, изображенного на фиг. 2, на переменное напряжение в его цепи появляется весьма незначительный ток 1>, являющийся током намагничивания. Этот ток будет выпрямлен выпрямителем К, пройдет. через нагрузку Н и в точке N разветвится: часть, равная 1,, пойдет через первичные обмотки 11 и @ 1з, а другая часть I т пойдет через шунт Ш. Ток I>, вызовет намагничивание сердечников А и

8, что в свою очередь, вызовет увеличение тока I>,. это возрастание тока 1, повлечет за собой увеличение тока 11 и, следовательно, дальнейшее увеличение намагничивания сердечника и т. д. Процесс установится тогда, когда увеличение тока I> перестанет успевать за увеличением № 70977 тока I!. Сказанное может быть пояснено графически следующим образом.

Пусть 12 = f(1!) есть характеристика прибора при отсутствии связи между обмотками. Эта зависимость изображена графически на фиг. 3 (кривая /PS). Далее, можно написать: l!иКш = I(h и 1!+1щ — 12 .де К„,и Я! сопротивления шунта и первичной обмотки. Из этих соотношений можно получить:

R, -!-Р !, =-./, Йл (1)

Эта зависимость изображена на фиг. 3 прямой OPO. Точкой действительной работы будет точка Р, ибо она удовлетворяет как уравнению

12 === j(l!), так и уравнению (1) . Угол наклона прямой ОРО определяется из уравнения (I) . (gal =- 1+ (2)

Ru( т. е. х всегда ) 45 . Его можно регулировать, изменяя, и тем самым перемещать точку P — нормальной работы.

Большая стабильность тока I! обеспечивается независимостью в широких пределах тока I! от U, что является положительным свойством данной схемы. Недостатком схемы, представленной на фиг. 2, является возможность возникновения значительных токов удвоенной частоты, обуславливаемых наличием э.д.с. удвоенной частоты в обмотках W

g! ГТ !! и

i2. При малых сопротивлениях цепи для этих токов их значение может возрасти до такой величины, что они полностью сведут к нулю компенсирующие и фильтрующие свойства схемы.

Для устранения их влияния автором предлагается схема устройства, изображенная на фиг. 1 и являющаяся предметом изобретения. Работа этой схемы протекает так же, как и работа схемы по фиг. 2, однако существенным отличием схемы на фиг. 1 является наличие в ней дв и двух систем, генерирующих четные гармоники, причем фазы четных гармоник сдвинуты в этих системах на 180 ; благодаря этому результирующая э.д.с. второй гармоники в цепи обмоток 1 "!!1 !2 будет равна нулю и, следовательно, будет равен нулю и ток второй гармоники.

Схема и кривая намагничивания, изображенные соответственно на фиг, 4 и фиг. о, поясняют процесс компенсации четных гармоник выпрямленного тока.

Если включить обмотки сердечников по схеме, представленной на фиг. 5, так, чтобы11 !! и 1!х!2 и 11! 2! — — !" 2 и чтобы обмотки 1 !! и 11! были включены последовательно и согласно, а обмотки 2! и 1 2 последовательно и встречно, то при наличии постоянного тока подмагничивания в обмотках !! и !2 точка P (фиг. 5) будет являться рабочей точкой.

Из кривой намагничивания видно, что изменение магнитного потока может происходить только в области ОА кривой намагничивания т. е.

) тогда, когда переменный поток, создаваемый обмотками Г и W будет вычитаться из постоянного магнитного потока.

Рассмотрим работу сердечника А в отрицательный пол т!ериод.

Б тот х .о.цент, когда наступит малейшее изменение потока этого сердечника, в нем мгновенно должен возникнуть вторичный ток такой величины, чтобы произошла полная компенсация ампер-витков, т. е.

I,%,! — 1! В „.

Таким образом, ток мгновенно возрастет от нуля до величины

W„

1 =1 и в дальнейшем в течение всего полупериода будет оставать9у ся неизменным, т. к. все изменение потока и, следовательно, компенсация,% 70977 приложенного напряжения, может происходить только при условии 21 2! 1@ 11.

В обмотке W > происходит в этот полупериод сложение ампер-витков постоянного и переменного токов, а так как при увеличении ампер-витков от точки т на характеристике никакого изменения потока не происходит, то обмотка W» в этот полупериод не будет иметь никакого индуктивного сопротивления. Следовательно, процесс во время отрицательного полупериода будет протекать так, как если бы обмотки W» вовсе не существовало. Во время положительного полупериода сердечники Л и В меняются ролями.

На фиг. 6 представлены кривые изменения магнитных потоков, э.д.с. и токов в различных обмотках.

Электродвижущие силы Е. и Ев определяются следующим образом: в сумме они должны быть равны приложенному напряжению, взятому с обратным знаком (Е - Ев ) = U — в то же время э.д.с. в каждой из обмоток может появляться только при изменении потока, Во время отрицательных .полупериодов поток меняется только в сердечнике А и, следовательно, ЕА во время отрицательного полупериода Фв равно — U. Во время положительного полупериода изменения потока Ф не происходит и, следовательно, Е = О; все напряжение уравновешивается Ев, которая равна нулю при наличии E и т. д.

Таким образом сумма (E A — Ев ) = — U, но обмотки W» и В 22 включены встречно по отношению к обмоткам и и 1 и в обмотках

N 2) и Vugg действует не сумма, а разность э.д.с. е,, — е в . Как видно из кривых, изображенных на фиг. 6. эт": разность несинусо.iдальна и имеет двойную частоту. Не трудно видеть, что фаза разности изменяется на 180, если переменить направление тока в обмотках подмагничивания.

Таким образом, если включить два устройства, изображенных на фиг. 4 последовательно и так, чтобы фазы э.д.с. первичных обмоток были перевернуты, то произойдет полная компенсация э.д.с. двойной частоты, действующих в обмотках, и каждого из устройств.

Предмет изобретения

Устройство для стабилизации силы тока при помощи ферромагпигных стабилизаторов, составленных из металла с острым коленом кривой насыщения (HanpHMep, перма t oÉ) H c обмоткa r no, ii a Ha HaaHH, питаемыми выпрямленным током нагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью компенсации четных гармоник выпрямленного тока, два одинаковых стабилизатора включены последовательно со cTopoHbl выпрямленного тока и встречно со стороны питания.

М 70977

Ж2

1л, Фиг. 4

/г

ФIl2. О

Редактор Н. Н. Дубровин

Московская типография ¹ 24 «Главполиграфпрома»

Государственного комитета Совета Министров СССР по печати

Москва, Г-19, ул, Маркса-Энгельса, 14

Подп. к печ. 17/11-64 г.

Заказ 1453.

ЦНИИПИ Государственного

Москва, Техред Л. П. Курилко Корректор T. Муклина

Формат бум. 70Х108 /1в. Объем 0,44 изд. л.

Тираж 200, Цена 5 коп комитета по делам изобретений и открытий СССР

Центр, проезд Серова, дом 4