Устройство для уменьшения пульсаций на выходе выпрямителя

 

Использование: изобретение может быть использовано в выпрямителях, работающих при широко изменяющейся нагрузке. Сущность изобретения: устройство включает дроссель фильтра, состоящий из двух сердечников 1,2, составляющих два слоя, один из которых выполнен из насыщающегося материала с большой магнитной проницаемостью , например феррита, а другой - из ненасыщающегося материала, например МО-пермаллоя. Поверх этих слоев размещена обмотка 3 из изоляционного провода. Указанный дроссель включен между входным и выходным выводами, а между выходным и общим выводами включен конденсатор . Входной, выходной и общий выводы служат для подключения соответственно выходного напряжения выпрямителя и нагрузки . Указанное выполнение устройства обеспечивает его упрощение и улучшение массогабаритных показателей при широком диапазоне изменения нагрузки. 2 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 М 1/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4813692/07 (22) 16,04.90 (46) 07.01.93, Бюл. N 1 (71) Опытно-конструкторское бюро по про-мышленному роботостроению "Роботы" Научно-производственного объединения "Ритм" (72) В.П.Щеглов (73) Малое предприятие "Скиф" (56) Авторское свидетельство СССР

¹1203658, кл. Н 02 М 1/14, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1381610, кл. Н 01 F 17/06, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1387134, кл, Н 02 M 1/14, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ

ПУЛЬСАЦИЙ НА ВЫХОДЕ ВЫПРЯМИТЕЛЯ (57) Использование: изобретение может быть использовано в выпрямителях, работа„., Ы„„1787309 АЗ ющих при широко изменяющейся нагрузке.

Сущность изобретения; устройство включает дроссель фильтра, состоя щий из двух сердечников 1, 2, составляющих два слоя, один из которых выполнен из насыщающегося материала с большой магнитной проницаемостью, например феррита, а другой — из ненасыщающегося материала, например

М0-пермаллоя. Поверх этих слоев размещена обмотка 3 из изоляционного провода.

Указанный дроссель включен между входным и выходным выводами, а между выходным и общим выводами включен конденсатор, Входной, выходной и общий выводы служат для подключения соответственно выходного напряжения выпрямителя и нагрузки, Указанное выполнение устройства обеспечивает его упрощение и улучшение массогабаритных показателей при широком диапазоне изменения нагрузки. 2 ил.

1787309

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в выпрямителях, работающих при широко изменяющейся нагрузке.

Известно устройство для ослабления пульсаций постоянного тока, содержащее сглаживающий дроссель, конец обмотки которого соединен с выходным выводом, а начало и отвод обмотки через управляемые ключи соединены с входным выводом. Конденсатор вклк>4ен между выходными выводами, Выходы формирователей сигналов управлейия соединены с управляющими электродами управляемых ключей, а входы данного формирователя — непосредственно, а другого формирователя — через инвертор подключены к выходу компаратора, имеющего нулевой порог срабатывания, вход которого соединен с выходом интегратора, входы которого соединены соответственно с началом и концом обмотки дросселя. Выходной вывод объединен с входным выводом.

Недостатком данного устройства является сложность схематического решения, заключающаяся в необходимости применения специальной схемы для коммутвциивыходов обмотки. Сложная конструкция дросселя требует достаточно большого количества витков и отвода, что в свою очередь, влечет за собой использование большого количества меди и, как следствие, увеличиваются массогабаритные характеристики.

Известен также индуктивный элемент, который может быть использован в устройстве для уменьшения пульсации на выходе выпрямителя, содержащий обмотку, размещенную на кольцевом мэгнитопроводе, Боковал сторона .поперечного сечения магнитопровода по его внутреннему диаметру выполнена меньше боковой стороны по внешнему диаметру магнитопровода, а торцовые стороны поперечного сечения выполнены выпуклыми по дуге. Полная двойная высота выпуклой области определяется из математического выражения, Использование дросселей такого типа не позволяет изменять индуктивность в зависимости от тока нагрузки в требуемых пределах. При применении дросселя в устройстве для уменьшения пульсации расчетная индуктивность для тока холостого хода оказывается либо резко меняющийся и недостаточной для фильтрации в выбранном диап;аоне токов нагрузки, либо неконструктивной, ведущей к недопустимому увеличени о массогабаритных характеристик, увели илию индуктивности

55 слой которой выполнен из насыщающегося материала большой проницаемости, а дру гой из ненасыщающегося — обеспечивае1 появление в объекте новых положительных свойств. значительно упрощается принципиальная схема устройства и снижаются

50 рассеяния, снижению энергетических показателей (снижение КПД).

Наиболее близким по технической сущности является устройство для уменьшения пульсаций на выходе выпрямителя (а, с. ¹

1387134, кл. Н 02 М1/14), содержащее две секции обмотки дросселя, расположенные на одном магнитопроводе, Последовательно с концом обмотки (секции) включен тиристор, последовательно с началом второй обмотки (секции) — другой тиристор. Между концом первой обмотки и началом второй обмотки включен третий тиристор. Первый и третий тиристоры соединены анодами, второй и третий — катодами. При открытом состоянии первого и второго тиристора обмотки (секции) дросселя соединены параллельно, а при открытом состоянии третьего тиристора — последовательно, Параллельно выходу устройства включена конденсаторная батарея.

Недостатком данного устройства является наличие двух обмоток дросселя и необходимость в специальном устройстве синхронной коммутации обмоток, Целью изобретения является упрощение схемотехнического решения и уменьшение массогабаритных показателей при широко изменяющьйся нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для уменьшения пульсаций на выходе выпрямителя, содержащем входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно выходного напряжения выпрямителя и нагрузки, дроссель, включенный между выходным и общим выведами и конденсатор, включенный между выходным и общим выводами, дроссель выполнен в виде обмотки, размещенной на сердечнике, представляющем собой двухслойную конструкцию, один слой которой выполнен из резко насыщающего материала большой проницаемости, например, из феррита, а другой из ненасыщающегося, например MO-пермаллоя

Подобная совокупность существенных признаков нами не обнаружена в патентных и других общедопустимых источниках информации, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна", Выполнение дросселя в виде обмотки размещенной на сердечнике, представляю щем собой двухслойную конструкцию, оди

1787309 мэссообьемные показатели, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия", На фиг, 1 представлена конструкция дросселя фильтра, который состоит из двух сердечников 1 и 2 разных материалов: феррита (М-20) и МО-пермаллоя (марки МП 140) соответственно с размещенной по-верху обмоткой 3 из изоляционного провода, На фиг. 2 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства, Устройство работает следующим образом

При нагрузках больших половины номинальной, доля индуктивности обмотки 3 (фиг, 1 и 2) от потока сердечника 1 становится минимальной и падение напряжения от переменной составляющей выпрямленного тока принимает на себя индуктивность обмотки 3 от потока через сердечник 2, который выполнен из MO-пермаллоя, имеет относительно большую величину максимальной индукции и ненасыщается в рабочем диапазоне максимальных токов, тогда как сердечник 1 находится 8 это время в насыщенном состоянии, При снижении нагрузки до уровня меньше половины максимальнсго значения тока индуктивность обмотки 3 возрастает, т, к. намагниченность сердечника 1 уменьшается и индукция в нем имеет возможность изменяться в больших пределах, потоки перераспределяются между сердечниками, Крайне неблагоприятным режимом всякого фильтра в этом случае является режим холостого хода, т. к. он требует большой индуктивности, что ряде случаев неосуществимо простыми способами и ведет к повышению массогабаритных показателей, уменьшению энергетических характеристик устройства в целом, В данном техническом решении эта индуктивность оказывается автоматически максимальной.

Жесткость внешней характеристики в динамическом режиме получается автоматически, Ф

Величина суммарного потока зависит от степени подмагниченности сердечника 1 из феррита, Индуктивность обмотки в малых полях максимальна, что соответствует режиму малых выходных токов, когда для пульсаций на выходе необходима максимальная индуктивность. В режиме больших токов сердечник из феррита насыщается и индуктивность достигает минимального значения. Полученной за счет цикла сердечника из МО-пермэллоя индуктивности оказывается достаточно для той же степени компенсации пульсаций.

Наличие сердечника из МО-пермэллоя позволяет получить индуктивный характер дросселя в целом, составляя активные потери в заданных пределах. В "Электрон5 ной технике в автоматике", под ред. Ю,И.Конева, М, "Советское радио", 1980, М 11, стр. 25-26, стр. 153 †1 показаны оптимальные режимы дросселей, работающих в

10 режиме подмагничивания, va,, R

К /4экв 1о Q Ho 0 l5 где 1 — необходимое для эффективной фильтрации значение индуктивности;

К вЂ” нормирующий коэффициент; ,и к — эквивалентная магнитная прони20 цаем ость;

Qo, Ко, lo — площадь окна, коэффициент . заполнения окна, средняя длина витка соответственно;

R — сопротивление обмотки постоянно 25 му току;

0 — площадь поперечного сечения сердечни ка;

Но — напряженность постоянной составляющей поля;

30 4 — постоянная составляющая тока нагрузки, Очевидно, что с возрастанием тока нагрузки необходимое значение индуктивности падает.

35 Величина минимальной индуктивности дросселя для эффективной фильтрации в режиме малых токов нагрузки характеризуется условием L>

K 4max

НО где UH — напряжение на выходе фильтра; т,„— максимальное значение длительности импульса при однотактном режиме работы преобразователя на выходе фильтра;

Кз= т,, где f — основная гармоника выходного частотного спектра преобразователя, Должна быть по возможности большой, Известно, что сеодечник без зазора из материала с большой проницаемостью изза резкой насыщаемости для выполнения поставленной задачи имеет недопустимо большие массобьемные характеристики и уменьшает КПД всего устройства в режиме больших токов, Задача оптимизации массообьемных характеристик решается в данном случае расчленением зоны возможных значений тока нагрузки на 2 участка: режим больших токов и режим малых токов. Для режима

1787309 матических элементах и введения дополнительных обмоток, что упрощает конструкцию и снижает массообъемные показатели за счет исключения коммутирующих звеньев.

Составитель С. Синюрина

Техред M,Moðãåíòàë Корректор Н. Гунько

Редактор

Заказ 275 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101 больших токов определяющим элементом фильтрации является индуктивность LI обмотки, охватывающей сердечник, например, из МО-пермаллоя, при этом напряженность постоянной составляющей поля может быть 5 достаточной для насыщения сердечника с большой магнитной проницаемостью, например, из феррита, при этом выполняется условие

1 »

0н Ьлпах 1 > ниах Кз

> 2.

В режиме малых токов определяющим является индуктивность Lz той же обмотки, но охватывающей сердечник с большой магнитной проницаемостью, например, из фер- 15 рита,при этом напряженность поля меньше напряженности насыщения и выполняется условие:

9+A —

L4 Ь 1

Расчетная индуктивность, соответству- . ющая номинальному току нагрузки, примерно в 4 раза меньше, чем в обычном фильтре, т. е; габариты дросселя уменьшаются, По отношению к прототипу отпадает необходимость в специальных коммутирующих схеФормула изобретения

Устройство для уменьшения пульсаций на выходе выпрямителя, содержащее входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно выходного напряжения выпрямителя и нагрузки, дроссель, включенный между входным и выходным выводами, и конденсатор, включенный между выходным и общим выводами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей при изменении нагрузки в широком диапазоне и упрощения, указанный дроссель выполнен в виде обмотки, размещенной на сердечнике, выполненном в виде двухслойной конструкции, в качестве одного слоя которой использован насыщающийся материал с большой магнитной проницаемостью, à s качестве другого слоя использован ненасыщающийся материал.