25Hz相敏轨道电路第三章25赫电源系统.doc

PAGE  PAGE 12 25赫电源系统 25赫电源由铁磁参数变频器将50赫电源变成25赫电源。变频器按磁路系统分为两种，一种是分离磁路，即口字型变频器；另一种是混合磁路，即田字型变频器。田字型变频器因结构的特点，25赫电压中含有50赫谐波分量小，一般不大于2.5%，可用于25赫轨道电路中局部线圈供电，25赫轨道电路的轨道供电可用口字型变频器。当然也可以采用田字型变频器。 分离磁路变频器工作原理 铁磁变频器是由两个相同的口字型铁芯构成两个单独的磁路Ⅰ和Ⅱ，此两个铁芯上共有三个绕组，其中外侧两个芯柱上为一次绕组线圈W1（50周绕组），两绕组正向串联后经整流二极管D接于220伏50赫交流电源，中间芯柱上为谐振绕组WC（25周绕组），并与电容C并联，构成25周谐振槽路，如图3-1所示。 图3-1 图3-2 由于一次侧面绕组是正向串联,并匝数相同铁芯相同,所以产生的磁通Φ1与Φ2相等,在中心柱上的磁通Φ1与Φ2方向相反,相互抵消,因此在一、二次绕组之间没有直接的磁通耦合作用，其能量传递是在参数激励振荡过程中完成的，由激励振荡开始到稳定其过程如下： 1、当电源合闸瞬间，交流220V50Hz电流I1经二极管D流入一次绕组WI，在其上产生磁通Φ1和Φ2，由于两个绕组WI相同是正向串联，因此在中间芯柱中的磁通Φ1与Φ2方向相反，但由于两个铁芯不完全对称，因此在中间芯柱中的两个方向的磁通Φ1、Φ2不可能完全抵消，必有一部分磁通（如Φ2＞Φ1）在绕组WC中感应出电压，根据左手定则，产生12（磁生电），从而有电流12向电容器C充电，右边正，左边负，于是磁场能转变成电场能。参见图3-2。 2、当电源电流经负半周时，见图3-3由于半波整流，此时一次绕组WI没有输入电流，I1=0，所以Φ1=Φ2=0，储存在电容C里的电能释放出来，转变成磁场能，这时电容C以IC向谐振绕组WC放电，从而使在中间芯柱上产生磁通ΦC。根据右手定则ΦC的方向向下（电生磁）。 图3-3 图3-4 3、在电容C未放完电的情况下，电源电流又经过正半周时见图3-4，在一次绕组WI中又有I1流入，于是又产生磁通Φ1、Φ2，使在铁芯“II”中的磁通是Φ2+ΦC，在铁芯“I”中的磁通Φ1-ΦC，于是使铁芯II饱和，电感L变小，铁芯I不饱和，L大。I磁路WI与WC产生互感。因为电源的输入能量必须大于输出能量，所以Φ1＞ΦC，因此根据左手定则（磁生电），12的方向为图上方向。给C充电，于是VC左端为正，右边为负，为规定值的正值。 4、当电源电流又经过负半周时见图3-5，一次侧又没有输入电流I1=0，Φ1=Φ2=0，储存在电容器C上有电能再次向绕组WC放电，在中间芯柱上产生了磁通ΦC，根据右手定则，此时ΦC方向与图3-2时的方向相反（电生磁），这时互感为0。 5、在C未放完电并电源正半周到来时见图3-6，线圈WI中又有I1流入，于是在铁芯中产生了Φ1，Φ2，此时在铁芯II中的Φ2与ΦC相反，使铁芯II不饱和，L大。在铁芯I中的Φ1与ΦC同相，铁芯I饱和，电感变小，因为（电源的输入能量大于输出能量）Φ2＞ΦC，根据左手定则，使线圈WC中又感应出电流I2，又给电容C充电，完成了磁场能转变成电场能，VC的值为规定方向的负值。这时，II磁路上的W1对WC有互感。 图3-5 图3-6 6、当电源电流又经半周时，见图3-7又回到上面2所述过程，C给WC放电，在中间磁柱上产生ΦC。 图3-7 图3-8 将图3-2至3-7划为波形图,如图3-8 为50Hz220V的波形 为输入电源I1的波形 为谐振电容上波形,即25赫输出波形 为磁路I、II的电感变化 （+）为I磁路上W1，对WC的互感 （-）为II磁路上W1，对WC的互感 图中A为图3-4时波形；B为图3-5时波形；C为图3-6时波形；D为图3-7时波形； 由图3-8中A到D，我们可以看出： 一次侧输入50Hz电流变化二个周期，才能使二次侧谐振槽路完成一个振荡周期，因此输入电源的50Hz交流电变成了25Hz输出的交流电。 二次侧线圈电感的变化与互感的变化周期同50赫。 在起振过程中，外部电源的输入能量必须大于系统本身消耗的能量，才能保证完成起振过程，使其建立起稳定的振荡周期。 混合磁路变频器工作原理 混合磁路变频器即称田字型变频器，其磁路结构为十字型，有50