Трансформатор для преобразования частоты. Удвоитель частоты. Утроитель частоты.

С использованием трансформаторов выполняют схемы для удвоения и утроения частоты питающего напряжения.

Удвоитель частоты

Удвоение частоты осуществляют с помощью трансформатора, магнитная система которого состоит из двух независимых магнитопроводов α и β (рис. 1). Первичная обмотка, имеющая число витков w1 и включаемая в сеть с частотой f1 охватывает оба магнитопровода. Магнитопроводы α и β обмоткой О, состоящей из двух частей, подмагничиваются таким образом, что усиливается поток магнитопровода α и ослабляется поток магнитопровода β.

Схема удвоителя частоты

схема удвоителя частоты

Рис. 1

В каждом магнитопроводе МДС, создаваемая этой обмоткой, равна F0. В правом квадранте на рисунке 2 построены магнитные характеристики Фα=f(i1) и Фβ=f(i1) магнитопроводов с учетом действия МДС F0. Там же показана зависимость суммарного магнитного потока Фα+ Фβ от тока первичной обмотки i1. Магнитный поток Фαβ=Ф сцеплен с первичной обмоткой и наводит в ней ЭДС e1 (эта ЭДС практически равна и направлена противоположно приложенному напряжению u1).

Определение формы кривой вторичного напряжения удвоителя частоты

определение формы кривой вторичного напряжения удвоителя частоты

Рис. 2

Вторичная обмотка с числом витков w2 состоит из двух частей, расположенных на разных магнитопроводах. Эти части обмотки включены встречно, поэтому результирующее потокосцепление вторичной обмотки пропорционально разности магнитных потоков (Фα - Фβ). Зависимость (Фα - Фβ) = f(i1) также показана на рис. 2.

Если к первичной обмотке приложить синусоидальное напряжение u1, то магнитный поток Ф = Фαβ будет практически синусоидальным и изменяться во времени с частотой f1 (левый квадрант на рис. 2). Изменение во времени магнитного потока, сцепленного со вторичной обмоткой (Фα - Фβ), можно получить построением по точкам 1-2-3-4. Эта зависимость имеет пульсирующий характер с частотой пульсаций, равной 2f1. Индуктируемая во вторичной обмотке ЭДС e2 будет пропорциональна d(Фα - Фβ)/dt и иметь частоту 2f1.

Для снижения падения напряжения в цепи вторичной обмотки при нагрузке последовательно с этой обмоткой включают конденсатор С, компенсирующий индуктивность обмотки. Регулирование напряжения производится изменением тока в подмагничивающей обмотке.

Утроитель частоты

Утроитель частоты состоит из трех однофазных трансформаторов, работающих при сильно насыщенном сердечнике.

Схема утроителя частоты

схема утроителя частоты

Рис. 3

Первичные обмотки соединены «звездой», а вторичные — последовательно. Как известно, намагничивающий ток имеет сложную форму кривой и помимо основной гармонической составляющей имеет третью, изменяющуюся с частотой f3 = 3f1.

При соединении первичной обмотки «звездой» токи основной гармоники уравновешиваются, и под действием третьей гармоники магнитный поток наводит во вторичной обмотке напряжение, изменяющееся с тройной частотой.

Благотворительный интернет-фонд Помоги.Орг