Файл: Миловзоров, В. П. Электромагнитные устройства автоматики учебник.pdf

иметь синусоидальную форму, но в силу нелинейности основной кри­ вой намагничивания сердечников это возможно лишь при несинусои­ дальной форме напряженности поля, т. е. несинусоидальном токе в первичной обмотке каждой фазы. Причем ввиду симметрии основной кривой намагничивания относительно начала координат и при от­ сутствии постоянного подмагничивающего поля в кривой напряжен­ ности должны отсутствовать (ср. § 2.2) четные гармоники. Следова­ тельно, для синусоидального изменения потока напряженность (а зна­ чит, и ток первичной обмотки) каждой фазы утроителя должна со­ стоять из основной, третьей и кратных трем гармоник.

X ft к

ѵ5а Щь 'зс

И Н Н

6)

Рис. 17.5. Утроитель частоты с трехфазным питанием

Однако, как известно, третьи (и кратные трем) гармоники в трех­ фазной системе образуют систему нулевой последовательности, т. е. их мгновенные значения одинаковы по величине и направлены в одну и ту же сторону во всех обмотках, например от начала (я) к концу (к) обмоток. Вследствие этого в любых двух первичных обмотках, одно­ именные концы которых соединены в узел, мгновенные значения третьих гармоник токов направлены навстречу и взаимно компенси­ руются. Иначе говоря, в первичных обмотках, соединенных в звезду, не могут протекать третьи (и кратные трем) гармоники токов, и, сле­ довательно, форма кривой магнитных потоков в сердечниках транс­ форматоров не может быть синусоидальной, а будет более плоской, содержащей третьи и кратные трем гармоники. Проходя сквозь пер­ вичные и вторичные обмотки, эти потоки создают в обмотках ряд э. д. с., из которых наибольшими будут э. д. с. основной гармоники, состав­ ляющие систему прямой последовательности (рис. 17.5, б), и третьей гармоники, составляющие систему нулевой последовательности (рис. 17.5, в). Электродвижущие силы основной гармоники в первич­ ной цепи уравновешивают систему линейных напряжений, как пока­ зано на рис. 17.5, б, а э. д. с. третьей гармоники взаимно компенси­ руются подобно рассмотренной компенсации токов. Во вторичной же цепи вследствие соединения открытым треугольником (конец одной

393

обмотки соединен с началом другой) сумма э. д. с. основной гармоники равна нулю (рис. 17.5, г), и на выход поступает арифметическая сум­ ма трех фазовых э. д. с. третьей гармоники (рис. 17.5, д). Электродви­ жущие силы 9-й, 15-й и других нечетных гармоник, кратных трем, как правило, слабы и мало искажают синусоидальную форму выходного

напряжения утроенной частоты. Конденсатор С2 улучшает форму кривой выходного напряжения.

Описанные физические процессы относятся к случаю отсутствия нагрузки во вторичной цепи. Если к выходу утроителя подключено сопротивление Z H, по нему под действием £Л!Вых протекает ток утроен­ ной частоты / Зн. Этот ток, проходя по вторичным обмоткам, создает

напряженность третьей гармоники, вследствие чего кривая потока каждого сердечника начинает приближаться к синусоиде; снижается величина э. д. с. третьей гармоники, благодаря чему внешняя харак­ теристика утроителя U3пых ~ / (/з,і) получается мягкой.

Для улучшения cos ф утроителей параллельно трансформаторам ставят конденсаторы С1.

нейного трансформатора (с воздушным зазором). Вторичные обмотки соединяют навстречу друг другу. При холостом ходе одинаковые по величине э. д. с. основ­ ной частоты взаимно компенсируются, и на выход поступают только э. д. с, третьей и других высших гармоник, наведенные во вторичной обмотке насы­ щающегося трансформатора. При нагрузке э. д. с. основной частоты неполностыб компенсируют друг друга, так как угол сдвига фаз между ними отличен от 180° в этом режиме.

Эти утроители следует применять только при отсутствии трехфазного на­ пряжения питания, так как в этом случае невозможно полностью избавиться от э. д. с. основной гармоники в нагрузке.

У д в о и т е л и ч а с т о т ы (рис. 37.7) основаны на принципе работы магнитного усилителя в режиме вынужденного намагничива­ ния (ср. § 2.2, рис. 2.4). Режим вынужденного намагничивания обеспе-

399

чнвается обмоткой о>_, а нагрузка подключается к обмотке и>вых. Вместо обмотки постоянного тока можно применять постоянный магнит.

Умножители частоты в 4, 6, 8 и 9 раз образуются комбинацией из ряда ступеней утроителей и удвоителей частоты так, чтобы последую­ щая ступень питалась от выхода предыдущей.

Исследования показывают [3.10], что в правильно спроектирован­ ных умножителях можно добиться достаточно высокого к. п. д. при хорошей форме кривой выходного напряжения. Так, к. п. д. учетвернтеля мощностью 1,5 ква равен 70%, а cosq> до0,85. Увосьмеритель при мощности в нагрузке 0,1 ква имеет к. п. д. около 40% и cos q> = = 0,5.

§ 17.3. МАГНИТНЫЕ И ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ

Простейшим генератором импульсов для цепей телемеханики яв­ ляется п у л ь с - п а р а, состоящая из двух реле времени (рис. 17.8). При замыкании выключателя В срабатывает реле Р1 и замыкает кон­ такты К 1-2, посылая на выход импульс. Одновременно замыкаются контакты К1-1, включающие обмотку реле Р2. Когда Р2 сработает, разомкнутся контакты К2-1, реле Р1 отпустит и импульс на выходе прекратится. Но, придя в нормальное состояние, контакты К1-1 ра­

рого включен конденсатор Ск. Индуктивность обмотки шос образует с конденсатором Ск контур, в котором за счет энергии сети поддержи­ ваются незатухающие колебания с частотой

2л ~ \/L qc Ск

В результате ток рабочих обмоток частоты /с модулируется часто­ той /к, а в цепи нагрузки после выпрямителя протекают импульсы вы­ прямленного тока, сглаженные фильтрующим конденсатором Сф.

Частота fK импульсов не зависит от частоты питающей сети. Реко­ мендуется соблюдать условие / с ^ 5/к.

Амплитуда пульсаций определяется величиной начальной напря­ женности управления. При напряженностях, близких к нулю или

400

соответствующих режиму короткого замыкания, колебания прекра­ щаются и в нагрузке протекает соответственно либо ток холостого хода, либо ток короткого замыкания.

Для питания систем телеуправления [3.13], работающих от про­ мышленной сети частотой 50 гц или сети 400 гц и построенных на фер­

с о в (рис. 17.10). Он состоит из последовательно включенных нели­ нейного дросселя на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса и конденсатора С. Параметры схемы подбирают так, чтобы сердечник доводился до насыщения. Тогда в каждый полупериод в течение ка­ кого-то времени сердечник перемагничивается. При этом ток в цепи близок к нулю. При достижении насыщения ток резко возрастает до величины, определяющейся напряжением сети в этот момент времени

и сопротивлением R. В зависи­ мости от полупериода напряжения сети этот импульс тока появляется в Zm или Z Hi.

В следующий полупериод конденсатор заряжается в обратном нап­ равлении, и импульс тока протекает в другой нагрузке.

Магнитные генераторы и формирователи применяют также для пи­ тания цифровых устройств автоматики и вычислительной техники, работающих с частотой в десятки и сотни килогерц. В этом случае получение однополярных тактовых импульсов тока прямоугольной (или близкой к ней) формы и достаточной мощности в условиях одно­ временного питания значительного количества магнитодиодных или магнитотранзисторных ячеек осложняется тем, что индуктивное со­ противление цепи, по которой протекает тактовый импульс, может резко изменяться в зависимости от считываемой информации (соот­

401