Термомагнитный генератор низкой частоты

 

О Л И С А Н И Е „,87562?

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28. 12 ° 79 (21) 2860247/18-21 (5! )М. Кл. с присоединением заявки 1тт (23)Приоритет

Н 03 К ll/ОО

Гооударстекииый комитет

СССР

IIo делам иэобретеиий и открытий (53) УДК 621, .374.335.2 (088.8) Опубликовано 23.10.81, Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 23. 10.81. (72) Автор изобретения

Ю. А. Черенков (71) Заявитель (54) ТЕРМОМАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР НИЗКОЙ

ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к средствам автоматики и может быть использовано в устройствах регулировки, сигнализации и модуляции различного назначения.

Известен генератор низкочастотных электрических колебаний, выполненный на магнитном, усилителе с индуктивно разобщенным колебательным контуромЦ.

Наличие колебательного контура создает ограничение диапазона генерируемых частот, главным образом, в его

1 низкочастотной области, так как при понижении частоты значительно возрастают габариты деталей колебатель" ного контура (его емкости и индуктивности) и усложняется его конструкЦияе

Наиболее близким техническим реше20 нием к изобретению является термомагнитный генератор низкой частоты, содержащий кольцевой сердечник с зазором, накальную, питающую и выходЩчо обмотки, навитые на сердечник и источник переменного напряжения(2)

Недостатки известного генератора — недостаточный низкочастотный диапазон и незначительная генерируемая мощность, что объясняется наличием крутых фронтов при переключении генератора, что обуславливает наличие широкого спектра генерируемых частот, Ю и значительным .внутренним сопротивлением генератора.

Цель изобретения — расширение низ.кочастотного диапазона и увеличение генерируемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в термомагнитном генераторе низкой частоты, содержащем кольцевой сердечник с зазором, накальную, питающую и выходную обмотки, навитые на сердечник, и источник переменного напряжения, в зазор сердечника помещен термомагнитный элемент, одновременно служащий аНодом вакуумного электронного нагревателя, подогревный катод которого соединен с, накальной обмоткой, а .анод соединен с полюсом источника переменного напряжения, соединенного обмоткой, при этом второй полюс источника соединен с одним из выводов накальной обмотки.

На чертеже приведена".функциональная,электрическая схема генератора (вакуумный нагреватель изображен в разрезе).

Генератор состоит из кольцевого ферромагнитного сердечника I, выполненного, например, в виде пакета .пластин из. трансформаторного железа. На сердечник нанесены. обмотки 2-4. Накальная обмотка 3 подключена к катодному нагревателю 5 вакуумного электронного нагревателя, собранного в стеклянном или керамическом корпусе

6. Обмотка 2 является питающей, а обмотка 4 — выходной, работающей на на-, грузку. Анодом вакуумного электронг ного нагревателя служит термомагниткой точкой Кюри, вставленный в прорезь кольцевого сердечника 1. Термомагнитный элемент 7 имеет тепловую изоляцию от сердечника 1 в виде тонких прокладок 8 и 9 из слюды, асбеста или керамики. Катодный нагреватель 5 гальванически изолирован от эмиссионного слоя 10 с помощью фарфо-, ровой изолирующей трубки 11, обладающей значительной тепловой инерцией.

Эмиссионный слой 10, служащий катодным электродом и термомагнитный элемент 7, служащий анодом, ° подключены к источнику 12 переменного напряжения, к которому параллельно подсоединена и питающая обмотка .2. Катод, состоящий из нагревателя 5, изолирующей трубки ll и эмиссионного слоя

10, имеет форму кольца, охватывающего

l, поэтому форма сечения последнего может бшть как круглой, так и прямоугольной. Пространство внутри корпуса вакууиировано.

3 875627 4 вателя 5, подключенного к накальной обмотке 3. При достижении слоем 10 температуры, при которой возникает термоэлектронная эмиссия он начинает испускать электроны со своей по1 верхности. Под действием положительной части синусоиды переменного напряжения, приложенного к элементу 7, электроны бомбардируют его, разогре10 вая до температуры Кюри. При достижении термьмагнитным элементом 7 температуры . .арк он уменьшает, свою магнитную проницаемость до единицы, переходя в парамагнитное сос— тояние. Следствием этого является резкое увеличение магнитного сопротивления зазора сердечника 1, в котором находится элемент 7. В результате переменный магнитный поток в

20 кольцевом сердечнике 1 практически уменьшается до нуля, и напряжения в обмотке 3 и 4, которые в начале колебательного цикла имели максималь

I ные значения, . также падают до нуля. ный элемент.7 из ферромагнетика с низ- д После этого нагреватель 5 обесточен и не выделяет тепла для нагрева эмис,сионного слоя 10, однако испускание . электронов с поверхности последнего за счет значительной тепловой инерции изолирующей трубки 11 не прекращается сразу, а продолжается еще некоторое время, необходимое для остывания слоя 10 ниже температуры термоэмиссии. Такой режим работы катода генератора позволяет уверен35 з но проходить мертвую точку при совершении каждого колебательного цикла.

Процесс остывания элемента 7 начинается лишь после прекращения термоэмиссии с поверхности слоя IO, поэ40 тому к началу остывания он оказыва4 ется несколько перегретым выше точки Кюри: 3а счет тепльвой изоляции элемента 7 с помощью прокладок 8 и термомагиитный элемент 7, выполнен- 9, его остывание происходит весьма ный в форме-.аксиального с этим коль- медленно (остальная его поверхность цом цилиндра. Сечение элемента 3 нес- окружена вакуумом). Последнее обстоколько превышает сечение сердечника ятельство дает возможность надежно избежать эффекта метрвой точки и на этапе возвращения элемента 7 из парамагнитного в ферромагнитное состояния.

После остывания термомагнитного

Работает генератор следующим об- элемента 7 до точки Кюри он восстанавразом. ливает полностью свои ферромагнитные

При подаче. переменного напряжения .свойства, так как успевает нескольот источника 12 эмиссионный слой 10 ко переохладиться ниже точки Кюри, катода вакуумного нагревателя посте- во-первых за счет того, что термопенно разогревается с помощью нагре- эмиссионный слой 10 находится к этому

875627

6 моменту ниже температуры термоэмиссии, а во-вторых, за счет того, что катод обладает значительной тепловой инерцией и, несмотря на уже начавшийся разогрев его нагревателем 5, не может сразу достичь этой темперетуры. После остывания элемента 7 до точки Кюри в сердечнике 1 снова по» является переменный магнитный поток первоначальной величины, а напряжения 1О в обмотках 3 и 4 достигают своих максимальных значений. Колебательный цикл в этой стадии полностью завершается. Дальше все происходит в уже описанной последовательности. Та- 15 ким образом, в выходной обмотке 4 вырабатывается переменное напряжение, амплитуда которого периодически изменяется от нуля до некоторого мак-симального значения. Частота переменп ро ного напряжения, определяется часто" той питающей сети Частота же сравни- . тельно медленных пульсаций амплитуды, т.е. частота, вырабатываемых генератором колебаний, зависит от теп- 2s ловой инерции элемента 7 изолирующей трубки 11, Она может находиться в диапазоне периодов от десятков секунд до десятков и сотен минут. При этом мощность генератора, в зависи" щ мости от сечений сердечника и обмоток, может лежать в пределах от десятков и сотен киловатт и выше. Такой же мощности может быть и питаемая от этого генератора нагрузка. 35

Достижение указанного диапазона периодов колебаний при таких мощностях другими средствами заметно усложняет, удорожает и снижает надежность известных генераторов.

Генератор находит применение в тех случаях, когда требуется периодически включать и выключать питание какого-либо объекта, работающе

ro через заданные интервалы времени, например светильников морских маяков, электродвигателей, приводящих s движение механизмы в технологических процессах и т.д.

При установке выпрямительного мосI та на выходе генератора он может служить источником периодически меняю щегося постоянного напряжения.

Формула изобретения

Термомагнитный генератор низкой частоты, содержащий кольцевой сердечник с зазором, наКальную, питающую и выходную обмотки, навитые на сердечник, и источник переменного напряжения, о т л и ч а:ю шийся тем, что, с целью расширения низкочастотного диапазона и увеличению генерируемой мощности, в зазор сердечника помещен термомагнитный элемент, одновременно служащий анодом вакуумного электронного нагревателя, подогревный катод которого соединен с накальной обмоткой, а анод соединен с полюсом источника переменного напряжения, соединенного обмоткой, при этом второй полюс источника соединен с одним из выводов накальной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 154885, кл. H 03 К 3/45, 1969.

2. Заявка ФРГ У 1964779, кл, Н 03 К 3/45 20.01.72 °

875627

Составитель В. Казаков

Техред M..Рейвес Корректор Н, Швыдкая

Редактор P. Цицика

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9385/86 Тираж 991.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

3»