H02M9 / 02 - cu un curent de intrare constant
Proprietarii brevetului RU 2504129:
Misyuchenko Igor Leonidovici (RU)
Gerasimov Alexander Nikolaevich (RU)
Invenția se referă la domeniul de conversie a energiei electrice, și anume la dispozitivele de transformare a energiei electrice statice în energie electrică de tensiuni mici la curenți slabi. Rezultatul tehnic este de a crea un dispozitiv cu o eficiență ridicată, de dimensiuni simple și mici. Dispozitivul de conversie a electricității statice cuprinde o serie de surse de energie electrică statică conectate, un spark gap și un transformator cu pas în jos. În paralel cu înfășurarea primară a transformatorului conectat la arzător, primul rezervor este conectat. Ieșirea bobinei secundare a transformatorului prin al doilea condensator este conectată la sarcină. Frecvența primului circuit de rezonanță formată prin înfășurarea transformatorului primar și conectat în paralel cu bobina prima capacitate, este aproximativ egală cu frecvența de rezonanță a circuitului secundar format prin înfășurarea secundară și conectate în serie la înfășurarea de-al doilea vas secundar. Dispozitivul propus poate fi utilizat într-o gamă largă de dispozitive pentru utilizarea electricității statice, atât electrice, cât și industriale. 4 z.p. f-ly, 3 bol.
Invenția se referă la domeniul de conversie a energiei electrice, și anume la dispozitivele de transformare a energiei electrice statice în energie electrică de tensiuni mici la curenți slabi.
Utilizarea eficientă a surselor de energie electrică statică depinde într-o mare măsură de dispozitivul de transformare a acestei energii într-o specie adecvată pentru utilizare și acumulare.
Sunt cunoscute diferite soluții tehnice de convertizoare de electricitate statică.
Dezavantajul unor astfel de transformări cu ajutorul unui transformator este imposibilitatea conversiei directe a tensiunii DC, a dimensiunilor mari și a masei dispozitivului, precum și dificultatea obținerii unui factor de reducere a tensiunii înalte, menținând în același timp o eficiență acceptabilă. Aceste modele de convertoare nu sunt suficient de eficiente, deoarece pot converti o mică parte din energia electrică statică.
Există soluții tehnice de transmitere a puterii, în care puterea de curent alternativ este convertit la o putere de înaltă tensiune sarcini electrice, atunci energia este transmisă prin rețea, iar la locul de consum de energie este transformată în joasă tensiune AC sau DC putere. În aceste decizii, atenția principală este atrasă de problema de conversie de tensiune joasă în înaltă tensiune și sunt utilizate transformări inverse, în special, a apelat la dispozitive semiconductoare.
Dezavantajul acestui dispozitiv este necesitatea comutatoarelor de înaltă tensiune și a unui dispozitiv pentru controlul acestora.
Este cunoscută de asemenea brevetul RU 2255406 „Metodă și aparat pentru transmiterea energiei electrice“, în care transmiterea energiei electrice se realizează prin trecerea vibrațiilor de rezonanță de înaltă frecvență în lanțul constând dintr-un generator de înaltă frecvență și două transformatoare Tesla, intensificrii și regresivă. De la înfășurarea de înaltă tensiune a transformatorului de trepte Tesla, energia este transferată către transformatorul pas cu pas Tesla printr-o linie cu un singur fir. În plus față de înfășurarea cu tensiune joasă a transformatorului Tesla descrescător, curentul este transferat pe punțile redresorului de punte și apoi pe sarcină. Prezenta invenție implementează un dispozitiv pentru transferul energiei convenționale pe o distanță, mai degrabă decât un dispozitiv pentru conversia energiei electrice de curent static în curent continuu și curent alternativ.
Astfel, sarcina de a crea un dispozitiv de conversie a energiei electrice statice, care ar avea o eficiență suficient de ridicată, rămâne una reală, era simplă și avea dimensiuni acceptabile.
Aparatul de conversie a energiei cuprinde o sursă de electricitate statică conectată în serie electricitate statică, un eclator și un transformator coborâtor, înfășurarea transformatorului în paralel primar, conectat la creșterea, primul vas este conectat și ieșirea transformatorului de înfășurare secundară printr-o a doua capacitate conectat la sarcină. Frecvența primului circuit de rezonanță formată prin înfășurarea transformatorului primar și conectat în paralel cu bobina prima capacitate este aproximativ egală cu frecvența de rezonanță a circuitului secundar format prin înfășurarea secundară și conectate în serie la înfășurarea de-al doilea vas secundar.
În acest aparat pentru conversia de înaltă tensiune la joasă folosind transformator rezonant, adică un primar transformator și înfășurări secundare ale care sunt completate de recipiente electrice, astfel încât formează circuitul LC rezonant reglat la aceeași frecvență. Varianta unui astfel de transformator este cunoscută sub denumirea de "transformator Tesla" și este, de regulă, folosită pentru creșterea tensiunii la valori foarte mari. În prezenta invenție, transformatorul este utilizat în sens invers, adică pentru a reduce tensiunile foarte mari la tensiuni mici. Pentru a se potrivi cu rezistența de intrare a dispozitivului cu o rezistență internă foarte ridicată a circuitului de intrare de energie electrostatică formată dintr-un circuit de rezonanță LC paralel. În acest caz, rezistența de intrare la frecvența de rezonanță este foarte mare. Pentru a converti orice sursă de tensiune, circuitul de intrare este conectat la sursa prin eclator, scânteie furnizează circuitului periodic probă, și, prin urmare, un impuls, adică un curent de bandă largă consumate de sursă. În acest caz, în circuitul circuitului LC de intrare, după fiecare defect de scânteie, se dezvoltă oscilațiile amortizate ale frecvenței rezonante. Ca rezultat al fenomenului de rezonanță, curentul în înfășurarea primară a transformatorului rezonant se înmulțește. Datorită fenomenului de inducție reciprocă, aceasta induce un curent în înfășurarea transformatorului în timpurile N mai mare decât în curent primar secundar unde N - coeficient de transformare, care depinde de raportul dintre numărul de rotații de lichidare. Circuitul de ieșire este realizat în conformitate cu schema de rezonanță LC în serie, sarcina acestuia fiind conectată în mod constant la circuitul său. Ca urmare a rezonanței curenților, curentul crește din nou în el. Ca urmare a acestei creșteri în trei trepte a curentului și a scăderii corespunzătoare a tensiunii la ieșirea dispozitivului, un curent considerabil este generat la o tensiune scăzută.
Utilizarea transformatorului Tesla pentru dispozitivul de conversie a energiei electrice de statică în energie de joasă tensiune a curentului alternativ sau direct nu este cunoscută. Un astfel de transformator descendent este utilizat în RU2255406 în dispozitivul de transmisie a puterii, dar acolo funcționează într-un singur circuit cu un transformator de step-up. Prin urmare, în dispozitivul conform brevetului, nu este vorba de conversia electricității statice, ci de transmiterea puterii reactive prin intermediul liniilor electrice. De aceea, acest dispozitiv nu are un decalaj de scânteie, care este necesar pentru crearea unui curent pulsat, în bandă largă.
Într-un caz particular, transformatorul de step-down poate fi proiectat ca un transformator de înaltă tensiune fără un miez, care funcționează la frecvențe relativ înalte. Acest lucru permite reducerea mărimii și greutății transformatorului și eliminarea pierderilor de energie din miez.
În unele variante de realizare a dispozitivului, prima capacitate poate fi capacitatea primară de înfășurare a transformatorului primar.
Ca sarcină, poate fi utilizat un redresor conectat în serie și un condensator, de exemplu un supercapacitor. Pentru a limita curentul în circuitul de joasă tensiune, un limitator de tensiune poate fi conectat după redresorul menționat.
În funcție de sursa primară de electricitate statică, aceasta poate conține o placă de descărcare cu scânteie cu o tensiune de descărcare fixă sau un spațiu de scânteie cu tensiune de descărcare reglabilă.
Dacă dispozitivul este utilizat în condiții în care dispozitivul de stocare a energiei statice funcționează în condiții în care energia variază în timp și puterea de încărcare nu este constantă, distanța de aprindere poate fi configurată pentru a controla tensiunea de descărcare. În acest caz, se obțin condiții mai bune pentru utilizarea energiei, cu o eficiență mai mare. Astfel, parametrii spărgătorului de scântei trebuie să fie în concordanță cu parametrii unității. Pentru a controla caracteristicile spărturii de scântei, în dispozitiv poate fi introdus un circuit pentru controlul tensiunii de descărcare a gurii de scânteie, incluzând un circuit pentru măsurarea tensiunii sursei de energie electrică statică.
Invenția este explicată prin desene.
Figura 1 prezintă o diagramă electrică a unui aparat cu o sarcină proiectată pentru curent alternativ.
Figura 2 prezintă o diagramă electrică a unui dispozitiv cu redresoare, un regulator de tensiune și o sarcină proiectată pentru curent continuu.
Figura 3 prezintă o diagramă bloc pentru controlul tensiunii de descărcare a unui spărt.
Aparatul de conversie a energiei de electricitate statică (1) cuprinde o sursă 1 de electricitate statică, un eclator 10 și transformatorul coborâtor 3. În paralel, o înfășurare primară a transformatorului conectat la primul container 2. Frecvența primului circuit de rezonanță formată prin înfășurarea transformatorului 3 primar și conectat în paralel cu bobina primului container 2 este aproximativ egală cu frecvența de rezonanță a circuitului secundar format prin înfășurarea secundară și conectate în serie la înfășurarea celui de al doilea container secundar 4. O d 3 a transformatorului de înfășurare secundară prin al doilea rezervor 4 este conectat la sarcină 5. Sarcina 5 poate fi orice sarcină, care funcționează cu curent alternativ.
Figura 2 este o diagramă schematică a unui aparat pentru generarea puterii DC. Aparatul 1 cuprinde o sursă de electricitate statică, un eclator 10 și transformatorul pas în jos 3. În paralel, o înfășurare primară a transformatorului conectat la primul container 2. Ieșirea transformatorului 3 prin al doilea container 4 secundar este conectat la un redresor 6, care este conectat la acumulatorul, condensatorul 8 într-un caz special supercapacitori. Dale load 5 poate fi conectat prin comutatorul 9.
Acest circuit, ca și circuitul din figura 1, poate fi utilizat atât în dispozitive cu putere redusă, cât și în dispozitive cu putere suficient de mare.
Transformatorul 3 este utilizat pentru a reduce tensiunile foarte mari la valori în unități, zeci volt.Dlya la dimensiunile și greutatea convertorului ar fi acceptabil, precum și pentru a evita pierderile în miez, un transformator rezonant este realizată în mod tipic coreless și care lucrează pe frecvență relativ mare (de obicei zeci până la sute de kilohertzi). Deoarece vidul parascântei și / sau eclator umplute cu gaz poate fi utilizat, iar în cel mai simplu caz, un eclator între electrozi.
Dispozitivul poate converti energia de electricitate statică cu o tensiune constantă sau variabilă de mare (mii - sute de mii de volți) la curenți slabi (microamps la sute de microamperi) în energie cu o tensiune relativ scăzută (câteva zeci de volți) la curenți relativ mari (zeci de Milli - amperi ).
Aparatul funcționează după cum urmează.
Spațiul de scânteie 10 este conectat la sursa de energie electrică statică 1 (fig. La atingerea tensiunii de descărcare ce se produce curent de descărcare, și există fluctuații în curent și tensiune, cu un spectru larg. Cu toate acestea, la vibrații cu frecvențe situate în apropierea frecvenței unui circuit de rezonanță de intrare constând în înfășurarea transformatorului 2 și un condensator 3, o impedanță circuit complet este mare, având ca rezultat predominant curentului de circuit de oscilație și rezonanță circuitul de tensiune de frecvență de intrare. Transformatorul 3 transformă aceste vibrații în circuitul secundar al curentului la oscilații ridicate de tensiune la amplitudini mici.
Circuitul de control al tensiunii de evacuare a eclator, circuitul de măsurare 11 include o tensiune statică sursa de energie electrică și circuitul de tensiune de control efectiv 12 eclator de evacuare. La schimbarea sursei 1 parametri statici, în special, o scădere bruscă a ratei sale de creștere a circuitului de măsurare a tensiunii dă o comandă pentru a scădea tensiunea de descărcare sus, de exemplu, prin trecerea de la unul la descărcătorul de supratensiune cu o tensiune de descărcare redusă. În acest circuit frecvența de rezonanță în sine poate varia, de exemplu, schimbarea capacitanta condensatoarelor 2 și 4. Astfel, aparatul poate menține parametrii optimi de conversie a energiei a modificărilor de electricitate statică în funcție de parametrii sursei 1.
Dispozitivul propus poate fi utilizat într-o gamă largă de dispozitive pentru utilizarea electricității statice, atât industriale, cât și industriale.
1. Un dispozitiv de conversie a energiei de electricitate statică, care cuprinde o sursă de serie conectată de electricitate statică, un eclator și un transformator coborâtor, înfășurarea transformatorului în paralel primar, conectat la creșterea, primul vas este conectat și ieșirea transformatorului secundar de înfășurare printr-o a doua capacitate conectată la sarcină, în care frecvența de rezonanță a primului circuit format prin înfășurarea transformatorului primar și conectat în paralel cu bobina de prima capacitate Est egală cu frecvența de al doilea circuit de rezonanță formată prin înfășurarea secundară și conectate în serie la înfășurarea de-al doilea vas, în care eclator este adaptată să descarce reglarea tensiunii și circuitul de comandă de tensiune secundar cuprinde un decalaj de descărcare prin scânteie cuprinzând circuitele de măsurare a tensiunii sursei de electricitate statică.
2. Dispozitiv conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că transformatorul descendent menționat este proiectat ca un transformator de înaltă tensiune fără un miez.
3. Dispozitiv conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că primul recipient menționat este o capacitate a înfășurării primare a transformatorului.
4. Dispozitiv conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că sarcina este un redresor conectat în serie și un condensator, de exemplu un supercapacitor.
5. Dispozitiv conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că, după redresorul menționat, un limitator de tensiune este conectat.