Файл: Кирпатовский, С. И. Периодические процессы в нелинейных цепях учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 127

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- 99 -

Во вторичной обмотке трансформато­ ра Б надо получить несинусоидальную ЭДС

е2Б -VzEß- sin (cot+(ps)+Ѵг-Е3sin(3id нр3)

+ Yz Es scn(5üjb+(ps)+

чтобы при встречном включении ( контурный фильтр) и при условиях Еба і іре = (рл на выходе устройства получить

вг- вгв- &2А=Yz Е3Sin(öLob t (pp) +

+Vz- Es • sin (5lot + ips)

Для выделения одной гармоники необходима дополнительная фильтрация в реактивном фильтре. Если подключить первичную обмотку трансформатора Б к синусоидальному напряжению, то магнитный поток будет практически си­ нусоидальным, поскольку

U/s- Евііб 4

dip,в

dtp,в

т .к .

(г,ві,в)л

«

( ^ Щ

 

dt

и,Б~

db

\ dt ] макс

Тогда и ЭДС

 

Р

dipzB

ufz

diptB

UTz

и ,.

 

 

 

 

егБ~~~ыГ~= ~ bSf '

d t

idt

 

 

 

также будет синусоидальной. Для решения поставленной задачи в первич­

ной обмотке трансформатора Б необходимо обеспечить

р е ж и м

с и ­

н у с о и д а л ь н о г о тока или близкий к нему режим. Для этого

достаточно соединить трансформатор Б о источником синусоидального на­

пряжения через

достаточно большое линейное сопротивление,

которое обес­

печит близкую

 

к синусоидальной

форму тока. Такой ток

создаст

в насы­

щенном сердечнике несинусоидальный поток, индуктирующий несинусоидальную ЭДС во вторичной обмотке трансформатора Б . Ь схеме устроителя час­

тоты Джоли, как видно ив схемы рис. 6 2 ,в качестве линейного

сопротив­

ления испольвуется первичная обмотка трансформатора А , что,

однако, не­

сколько нарушает желательную синусоидальность процесса в этом транс­ форматоре.

Кроме рассмотренных известны еще утроитѳль ч а с т о т с питанием от трѳхфавной цепи [1 5 ], удвоитель частоты, описанный в п .2 2 . В обоих устройствах использованы контурные фильтры.



Важными показателями

 

 

 

-

ICO

-

 

 

эффективности умножителей частоты являются

коэффициент

преобразования

k„

=

-Ш—

і

представляющий

собой

отношение

действующих

значений напряжений

 

Гили токов) выходной частоты

к входной

и коэффициент полезного действия

п

 

Pt

OtT, costf,

. Они явля-

^ -

 

ются основными критериями сравнения умножителей частоты. Имеется спе­ циальная литература по умножителям и делителям частоты [1 9 ].

2 2 . УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ. МАГНИТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

8ти два устройства имеют много общего в конструкции и в протекаю­ щих процессах, хотя имеют принципиальные равличия и служат совершенно равных целям

 

 

(.3

 

Сначала рассмотрим удвоитель, который схематично изображен на

рис. 6 4 . Он состоит из двух идентичных половин ( о )

и

 

) , каждая

из которых имеет

ферросердечник и

 

 

 

 

 

 

 

 

iSf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

три обмотки (полуобмотки) пер ви ч ­

 

 

 

 

 

 

 

ную

 

,

 

Zifa

 

 

 

ь/г и подматни-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вторичную

 

 

 

 

 

 

 

чивания

 

 

 

 

. Обмотка подмагнячива-

 

 

 

 

 

 

 

In - const

 

 

 

постоянным током

 

 

 

 

 

 

 

няя возбуждается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЬГпІп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ампервитки

 

и совдает постоянные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

,

положительное

 

 

 

 

 

 

 

направление

 

которых

определяется

 

 

 

 

 

 

 

правилом правого винта и показано

 

 

 

 

 

 

 

стрелками. Первичная обмотка пита­

 

Ut, Zf

 

 

ется от

 

синусоидального

источника,

 

 

 

 

 

 

 

ее

половины ооѳдннѳны

в с т р е ч -

 

 

 

 

 

 

 

н о * ' в

 

том смысле,

что

 

bftlt

 

Р и с .

64

 

 

 

положитель­

 

 

 

ное

направление их

ампѳрвлтков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ъТп I

 

 

 

 

 

н о ж е н и ю

к

 

 

 

 

неодинаково

 

ориентированы по о т -

ампѳрвиткаы подмагничивания

 

 

 

* . . Вторая обмотка

сделана для индуктирования в ней ЗДС двойной частоты.

Ее половины с о е -

^

Понятия

Ра,

 

’Рй

 

и встречного

соединений в

обычном смысле

 

согласного

 

адеоь неприменимы, поскольку рассматриваемые катушки сцѳпляютоя с раз­

ными потоками (

 

 

и

 

) ,

а не с одним общим.

Эти понятия

применены

здесь

в ином смысле,

что оказалось полезным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


- 101

динѳны мѳаду собой с о г л а с н о , т .е . одинаково по отношеніи) аігаарвитков подмагничивания.

При описанной устройстве действие удвоителя частоты полно объяснить

следующий образом. На

вѳбарамлѳрной

характеристике одного сердечника

(рис. 65) покажем влияние аыпѳрвитков

половины

(Q )

и здесь

же для нагляд­

 

ности -

половины

(6

) .

Из построения

 

видно, что кривая потока имеет неси­

 

нусоидальную и несимметричную относи­

тельно горизонтальной оси форму, что

'

свидетельствует о

наличии постоянной

 

составляющей

Ра

и высших гармоник,

 

в том чиолѳ четных. Запишем в виде

 

ряда Фурье поток половины ( & ) :

Д У ,)+

Pa,(t)=cP0+Yz<P! sm(ü)t +а>)+

*VzPz sin(Zcob

ОІг)+Vz<P3Stn [3(Ot

+ ѴгФу5іл(Ьь)Ь+

 

 

 

 

 

-к*ѵ) +

Р ис. 65

 

 

 

 

 

. . .

Кривая потока половины ( 6 ) подобна Pad) , но отличается сдвигом по фазе на полпѳриода о с н о в н о й гармоники, т .ѳ . на угол УГ, и на угол а'ЗС для к -ой гармоники. Поэтому поток половины {3 ) можно запи­ сать как

Фв (t)~ Ф0+■ Ѵ Тф Sin [ыЬ+С/, +3i)-nf2cPz sin(2cji+az1 23t)+

+ Vz ф3 sin (ЗсоЬ+&{,+ЗХ)+ѴІсЙ/sin [bcob +а ч+і/зг)+ . ■ •

JUIH

<PÖ (Ъ)= Фо-ѴІФ, sen(cot -to/,) + Ѵгф, sin (2iob

+ ѴгФз sin (5cot +a3) -іѴІФу sin [b u t +av) + . ..

Потокосцѳплѳния первичной и вторичной обмоток определяются следующими выражениями:

Рі Р іа 'Pri = bS, (фь~фа)= 2 ьГг[]/гФ, sin (liftIf) +ѴІФ3 Sin (ЗсоЬ +ctj+ ... J ;

Рг^Рга+Ргв= ьЗг(Фа+ф£)=2ѵЗг [ф0+ Yzpz sin(2ü)t+oi2)+ ѴгФуsin [but-fo'*)t..J.


Поскольку Ui =

-

102 -

и =

, постольку и напряжения будут

содержать в первичной обмотке только нечетные, а во вторичной - только четные гармоники. Полученное описание является лишь приближенным. Дей­ ствительный процесс будет несколько отличаться от описанного, во-первых, потому, что на первичную обмотку по условию воздействует синусоидальный источник, т .ѳ . не содержащий третьей и других нечетных гармоник напря­ жения. Во-вторых, потому, что при анализе не учитывались потери (актив­ ные сопротивления, о которыми потери овяваны). Кроме того , на выходе вторичной цепи придется поставить фильтр для подавления 4 -й , 6-й и

других четных гармоник.

 

 

Полезно обратить

внимание еще на два интересных обстоятельства:

а) для получения 2-ой

и других четных гармоник потребовалась

н е с и м м е т р и ч н а я

относительно оси абсцисс нелинейная х а ­

рактеристика, т .ѳ . потребовалось подмагничиваниѳ

постоянным током;

б) несмотря на

н е с и м м е т р и ч н у ю

форму потоков и по-

токосцѳплѳний в каждой иэ половин схемы, результирующие потокосцеплѳния для каждой полной обмотки - симметричны, т .ѳ . симметрична схема в целом;

в) в обмотке подыагничивания наводится ЭДС такой же формы, как и

во вторичной обмотке. Для подавления нежелательных

токов четных гармо­

ник в цепь

обмотки

подмагничивания включена большая

индуктивность

(дроссель).

 

 

 

Магнитный усилитель (МУ) имеет несколько отличающуюся схему, пред­

ставленную

на рис.

6 6 . В схеме МУ за ненадобностью

отсутствуют вторич-

Рис. 66