Способ питания электротехнических устройств и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам питания электротехнических устройств и устройствам для их осуществления. Изобретение направлено на решение задачи создания устройств, свободных от существенных омических потерь энергии в соединительных проводах. Согласно способу потребитель энергии подсоединяют к одному из высоковольтных выводов высокочастотного трансформатора, низковольтная обмотка которого подсоединена к генератору переменного напряжения с перестраиваемой частотой. Изменяя частоту генератора, добиваются возникновения резонансных колебаний, сопровождаемых передачей энергии потребителю. Устройство содержит генератор переменного напряжения с регулируемой частотой, высокочастотный трансформатор, один из выводов высоковольтной обмотки которого подключен к одной из входных клемм потребителя, а второй конец изолирован. Подводящий энергию вывод может быть снабжен средствами согласования с потребителем, выполненными, например, в виде выпрямительного блока, либо трансформаторного преобразователя. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам питания электротехнических устройств и устройствам для его осуществления.

Известен способ питания электротехнических устройств путем помещения запитываемого устройства в индукционную катушку, подсоединенную к источнику переменного тока.

Устройство, реализующее этот способ, содержит источник переменного напряжения, индукционную катушку, согласующие элементы [1].

Хотя в данном способе и устройстве обмен энергией между источником и приемником осуществляется с помощью токов смещения, в самом питающем устройстве протекают токи проводимости по замкнутому контуру, что связано с омическими потерями в этом контуре и соответственно нагревом его элементов.

Прототипом данного предложения является способ питания электротехнического устройства и устройство для его осуществления путем подачи электроэнергии по двухпроводной линии, при этом в зависимости от параметров источника электроэнергии и приемника используют те или иные согласующие устройства (трансформаторы, усилители и т. д.) [2].

Реализация этого способа по двухпроводной линии, образующей замкнутый контур, неизбежно связана с омическими потерями в соединительных проводах, вследствие чего приходится увеличивать металлоемкость проводящих линий.

Данное изобретение направлено на решение задачи создания способа питания электротехнических устройств и устройства для его осуществления, характеризующегося малыми омическими потерями в соединительных проводах и возможностью передачи больших энергий по проводниковым линиям передач с малым поперечным сечением проводников.

Это достигается тем, что питание электротехнических устройств осуществляют путем подключения одной из его входных клемм к одному из выводов высоковольтной секции высокочастотного трансформатора преобразователя, подключенного к источнику переменного напряжения, при этом подбором частоты источника переменного напряжения добиваются установления резонансных колебаний в образованной электрической цепи.

Устройство, реализующее данный способ, представляет собой генератор переменного напряжения с регулируемой частотой, включающий в себя средство изменения частоты, высокочастотный трансформатор, один вывод высоковольтной секции которого изолирован, а второй предназначен для подвода энергии потребителю.

На фиг. 1 изображена общая схема устройства, реализующего предложенный способ питания электротехнических устройств; на фиг. 2 - схема питания приемных устройств переменного тока; на фиг. 3 - варианты питания приемных устройств переменным или постоянным током.

Согласно фиг. 1 к генератору 1 переменного напряжения с регулируемой частотой, включающему в себя средство изменения частоты (не показано), подключена низковольтная обмотка 2 высокочастотного трансформаторного преобразователя 3. Один из выводов 4 его высоковольтной обмотки изолирован, а второй вывод 5 снабжен средством 6 для соединения с одной из входных клемм 7 потребителя 8 электромагнитной энергии. Вторая клемма 9 потребителя либо заземлена, либо соединена с емкостью 10.

В случае питания электротехнических устройств постоянным током фиг. 2 вывод 5 снабжается двумя диодами 11,12, обеспечивающими прохождение однонаправленного тока в замкнутом контуре, образованном диодами 11, 12 и потребителем. Параллельно диодам может быть подключен конденсатор 13. Согласно фиг. 3 вывод 5 соединен с первичной обмоткой трансформаторного преобразователя 14, вторичная обмотка которого подключается к потребителю либо непосредственно, либо через выпрямительное устройство 15.

Высокочастотный трансформаторный преобразователь может представлять собой либо намотанные коаксиально на общем каркасе низковольтную (снаружи) и высоковольтную (внутри) обмотки, при этом в том и другом случае может быть использован незамкнутый магнитный сердечник.

Способ реализуется следующим образом.

К генератору 1 переменного напряжения с регулируемой частотой подсоединяется низковольтная обмотка трансформаторного преобразователя 3, а к одному из выводов высоковольтной обмотки подсоединяется одна из входных клемм 7 потребителя 8 электроэнергии. Второй вывод высоковольтной обмотки изолируют. После этого изменяют частоту генератора переменного напряжения. При определенной частоте, лежащей преимущественно в пределах 0,5-100 КГц в образованной электрической цепи возникают электрические резонансные колебания, что сразу видно, например, по загоранию электрической лампочки, используемой в качестве потребителя электрической энергии, либо по вращению электродвигателя постоянного тока, подключенного согласно фиг. 2. Возникновение электрических колебаний свидетельствует о передаче энергии потребителю. Поскольку питание потребителей электроэнергии осуществляется по незамкнутой электрической цепи, можно предположить, что процесс передачи электрической энергии осуществляется согласно теоритмической модели, описанной академиком В.Ф. Миткевичем в его монографии "Магнитный поток и его преобразования" - Издательство АН СССР М-Л, 1946.

Характерной особенностью этого изобретения является то, что передача энергии генератора 1 в режиме резонансных колебаний не сопровождается выделением тепла в подводящем проводнике 5, что обуславливает возможность использовать проводники малого поперечного сечения без потери электроэнергии на их нагрев.

Следует сказать, что передачу энергии по одному проводу демонстрировал еще Николай Тесла в 1894 г. Однако какая-либо конкретная информация о реализации этого эксперимента не сохранилась.

Формула изобретения

1. Способ питания электротехнических устройств с использованием генератора переменного напряжения, подключаемого к потребителю, отличающийся тем, что напряжение генератора подают на низковольтную обмотку высокочастотного трансформаторного преобразователя, а один из выводов высоковольтной обмотки этого преобразователя соединяют с одной из выходных клемм питаемого электротехнического устройства, при этом изменением частоты генератора добиваются установления резонансных колебаний в образованной электрической цепи.

2. Устройство питания электротехнических устройств, содержащее генератор переменного напряжения и средства передачи электроэнергии потребителю, отличающееся тем, что средство передачи электроэнергии потребителю представляет собой высокочастотный трансформаторный преобразователь, первичная низковольтная обмотка которого подключена к генератору переменного напряжения, один из выводов вторичной высоковольтной обмотки снабжен средством соединения его с одной из входных клемм потребителя электроэнергии, а другой вывод этой обмотки изолирован, при этом генератор переменного напряжения снабжен средством изменения частоты.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что снабжено блоком согласования, выполненным по диодной схеме так, что неизолированный вывод высоковольтной обмотки подключен к общей точке анода первого из диодов и катода второго диода, при этом катод первого диода и анод второго диода снабжены средством для подключения к потребителю электроэнергии.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено трансформаторным преобразователем, первичная обмотка которого подключена к неизолированному выводу высокочастотной обмотки, а вторичная снабжена средством подключен к потребителю электроэнергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3