СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С НЕСКОЛЬКИМИ ВХОДАМИ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в качестве стабилизатора напряжения сети с несколькими входами.
Известен стабилизатор напряжения, принципиально-конструктивная схема которого содержит первую и вторую клеммы сети, конденсатор, дроссель, содержащий сердечник с катушкой с первым, средним и вторым выводами, и нагрузку с первым и вторым зажимами, причем конденсатор включен между первой клеммой сети и общей точкой, соединяющей первый вывод катушки с первым зажимом нагрузки, вторая клемма сети соединена со средним выводом катушки дросселя, а второй вывод катушки соединен со вторым зажимом нагрузки [1]. Данный стабилизатор отличается схемной простотой и возможностью регулировать выходное напряжение в достаточно широких пределах за счет изменения параметров конденсатора и дросселя, однако ему свойственны сравнительно низкие КПД и точность. Кроме того, подобные схемы стабилизаторов напряжения нашли применение только в однофазных сетях.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является стабилизатор напряжения с несколькими входами, содержащий магнитопровод по типу электрической машины, в пазах наружной части которого размещена первичная трехфазная обмотка, в пазах внутренней части размещена вторичная трехфазная обмотка, а площадь поперечного сечения внутренней части магнитопровода меньше площади поперечного сечения наружной части указанного магнитопровода [2]. Данный стабилизатор нашел применение в трехфазных сетях систем электроснабжения из-за схемной и конструктивной простоты, высокой надежности и технологичности, однако его применение ограничено при нескольких входных сигналах.
Техническим результатом полезной модели является увеличение числа входных сигналов.
Требуемый технический результат достигается тем, что в стабилизаторе напряжения с несколькими входами, содержащим магнитопровод по типу магнитопровода электрической машины, состоящий из двух соосных сердечников, один из которых - внешний - выполнен в виде полого цилиндра с пазами на его внутренней поверхности, другой - внутренний - выполнен в виде цилиндра с пазами, расположенными на его внешней поверхности, первичную и вторичную трехфазные обмотки, причем секции фаз первичной трехфазной обмотки размещены в пазах внешнего сердечника с пространственным сдвигом 120°, вторичная трехфазная обмотка размещена в пазах внутреннего сердечника, а площадь поперечного сечения внутреннего сердечника меньше площади поперечного сечения внешнего сердечника, внешний сердечник и первичная трехфазная обмотка выполнены составными, при этом внешний сердечник содержит n равных по объему отдельных магнитопроводов, каждая фаза первичной трехфазной обмотки содержит n равных по числу витков секций, каждая из которых размещена в пазах соответствующего магнитопровода внешнего сердечника, а внутренний сердечник выполнен из аморфной стали.
На фиг.1 представлен разрез конструкции сердечника стабилизатора при условии, что число входов равно четырем. На фиг.2 изображена принципиальная электрическая схема трехфазных первичных и вторичных обмоток стабилизатора. На фиг.3 показана временная диаграмма формирования выходного напряжения в стабилизаторе.
1
Стабилизатор напряжения содержит (фиг.1) магнитопровод по типу электрической машины (не обозначен), содержащий внешний сердечник (не обозначен), состоящий из четырех, равных по объему отдельных магнитопроводов 1, 2, 3 и 4 в виде полых цилиндров с пазами на внутренней поверхности, внутренний сердечник 5 в виде цилиндра с пазами на внешней поверхности, первичную трехфазную обмотку (не обозначена), содержащую четыре, равных по числу витков секции 1', 2', 3', 4' (фиг.2) и вторичную трехфазную обмотку 5', причем указанные секции 1'…4' размещены в пазах соответствующих магнитопроводов 1…4, а вторичная обмотка 5' размещена в пазах сердечника 5. Площадь поперечного сечения сердечника 5 меньше суммарной площади поперечного сечения отдельных магнитопроводов 1…4 внешнего сердечника. Технология изготовления основных конструктивных элементов и обмоток стабилизатора напряжения с несколькими входами полностью соответствует технологии электромашиностроения, при этом кривая намагничивания отдельных магнитопроводов 1…4 внешнего сердечника имеет стандартный (наклонный) вид, а кривая намагничивания внутреннего сердечника 5 имеет прямоугольный вид (идеальная релейная характеристика), так как магнитный материал указанного сердечника - аморфная сталь. Использование аморфной стали позволяет повысить быстродействие стабилизатора из-за быстрого намагничивания материала внутреннего сердечника и точность стабилизации напряжения, так как верхняя линия кривой намагничивания параллельна оси абсцисс. Число витков каждой фазы первичной трехфазной обмотки w равно
1'
2'
3'
4'
где w, w, w, w - числа витков секций.
Коэффициент трансформации стабилизатора
5'
где w - число витков каждой фазы вторичной обмотки поэтому сумма напряжений секций каждой фазы
1
2
3
4
больше напряжения каждой фазы вторичной трехфазной обмотки 5' (фиг.3). Данное условие позволяет намагничивать внутреннюю часть тороидального пазового сердечника так, что при любом увеличении входных напряжений U', U', U', U' выходное напряжение будет неизменным
т.е. будет равно расчетному значению.
Стабилизатор напряжения работает следующим образом. При поступлении напряжений на трехфазные секции 1', 2', 3', 4' первичной трехфазной обмотки, размещенные в соответствующих магнитопроводах 1, 2, 3 и 4 внешнего сердечника в каждом магнитопроводе образуется круговое вращающееся магнитное поле. Суммарный магнитный поток составного внешнего сердечника намагничивает внутренний сердечник и, пересекая витки вторичной трехфазной обмотки, наводит в ней ЭДС, величина которой определяется верхней линией кривой намагничивания аморфной стали. После насыщения внутренней части сердечника при любых изменениях (увеличениях) напряжений на секциях первичной трехфазной обмотки, напряжение на выходе стабилизатора будет неизменным. Магнитная цепь стабилизатора реализует схему совпадений сигналов и является магнитным сумматором.
Таким образом, применение составных элементов конструкции и схемы стабилизатора позволяет суммировать n входных сигналов, а использование аморфной стали способствует повышению быстродействия и точности стабилизатора.
Источники, принятые во внимание
[1]. Багданов Д.И. Феррорезонансные стабилизаторы напряжения. М., Энергия,
1972, рис.1.9,а,стр.14.
7
[2]. Свидетельство на полезную модель 23536 (РФ). MПK H02M 5/12 от 18.10.2001.