Электрический генератор

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических генераторах повышенной мощности. Технический результат заключается в повышении мощности и расширении области использования предлагаемого электрического генератора. Сущность изобретения состоит в том, что электрический генератор содержит катушку индуктивности, полупроводниковый диод, полупроводниковый выпрямительный мост с рабочей нагрузкой и конденсатором. Согласно изобретению полупроводниковый диод соединен последовательно с катушкой индуктивности, параллельно которой подключен полупроводниковый выпрямительный мост с рабочей нагрузкой и конденсатором, причем в действующий полупериод полупроводникового диода в качестве тока возбуждения катушки индуктивности, выполняющей роль индуктора, используется пульсирующий полупериодный ток, при этом катушка индуктивности накапливает магнитную энергию, а в следующий холостой полупериод полупроводникового диода катушка индуктивности выполняет роль якоря, индуцирующего ток, проходящий через замкнутый контур, который включает в себя катушку индуктивности и рабочую нагрузку. 1 ил.

Изобретение относится к классу электрических генераторов, т.е. устройств, дающих повышенную мощность электрического тока по сравнению с затрачиваемой мощностью тока возбуждения. Причем данный генератор не имеет движущихся механических частей.

В электротехнике известно такое явление, как искрение и дуговые разряды в контактных соединениях электрических цепей, содержащих индукционные элементы - катушки индуктивности, являющиеся накопителем магнитной энергии.

При кратковременном размыкании электрической цепи, в том случае, когда по ней проходит постоянный ток, в контактном соединении происходит искрение или сильный дуговой разряд, что приносит вред электрическим устройствам.

Известно лабораторное устройство для обнаружения явления самоиндукции (Элементарный учебник физики под редакцией Г.С. Ландсберга, издательство "Наука", Москва, 1975 г., том 2, стр.421), содержащее катушку индуктивности, надетую на замкнутый ферромагнитный сердечник, к зажимам которой параллельно присоединена нагрузка, ключ-размыкатель и аккумулятор, питающий катушку и параллельную ей нагрузку. При отключении посредством ключа-размыкателя аккумулятора в замкнутом контуре, содержащем катушку и нагрузку, некоторое время за счет самоиндукции продолжает идти ток.

Недостатком известного устройства является то, что оно содержит механический ключ-размыкатель и питается от аккумулятора, что позволяет иметь только кратковременные дополнительные и ограниченные по мощности импульсы тока.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является "Устройство для питания импульсных потребителей энергии" (авторское свидетельство СССР 1803964, МКИ⁵ Н 03 К 5/53). Прототип имеет более ограниченную область применения, поскольку работает на импульсном электрическом токе.

Задача предлагаемого изобретения - увеличение мощности индукционной энергии и расширение области применения.

Поставленная задача достигается за счет того, что вместо постоянного тока применяется для генерации прямой пульсирующий полупериодный ток, преобразуемый из промышленного переменного с помощью диодного выпрямителя. Пульсирующий ток за счет реактивной индукции существенно снижает коэффициент потребляемой энергии от источника, не уменьшая при этом полезной самоиндукции, питающей нагрузку.

Данное устройство состоит (см. чертеж) из катушки индуктивности 1, полупроводникового диода 2, полупроводникового выпрямительного моста 3, состоящего из рабочей нагрузки в виде двух электролампочек 4 и конденсатора 5.

Электрический генератор работает следующим образом. К источнику тока возбуждения, в данном случае - сетевому напряжению, подключается катушка индуктивности 1 такого индуктивного сопротивления, при котором величина тока, даже при отсутствии какой-либо нагрузки, практически равна нулю, т.е. составляет сотые доли ампера. Последовательно с катушкой включается полупроводниковый диод 2. Ток, таким образом, берется прямой, пульсирующий, фактически - полупериод. В качестве катушки используется однофазный трансформатор, представляющий собой замкнутый сердечник с многовитковой обмоткой на одном его стержне, состоящей из четырехкратного числа витков по отношению к обмотке приведения. Катушка при полноценном переменном токе обеспечивает состояние магнитного насыщения сердечника.

Параллельно катушке индуктивности 1 подключается полупроводниковый выпрямительный мост 3, состоящий из рабочей нагрузки в виде двух электролампочек, соединенных последовательно между собой, и конденсатора 5. Полупроводниковый диод 2 остается вне параллельного соединения. При подключении этих элементов в данной последовательности к сетевому напряжению происходит следующее: в действующий полупериод лампочки нагреваются в полнакала. В этот момент катушка индуктивности выполняет роль индуктора, накапливая магнитную энергию.

В следующий, холостой полупериод цепь запирается полупроводниковым диодом. Через лампочки тока нет, как и через обмотку катушки, выполняющую в данный полупериод роль якоря, индуцирующего ток, имеющий то же направление, что и начальный. Этот постактивный индукционный ток проходит по замкнутому контуру, включающему в себя катушку индуктивности и рабочую нагрузку, но к рабочей нагрузке он идет с противоположного направления.

Таким образом, в течение периода через рабочую нагрузку проходит переменный ток, преобразуемый с помощью полупроводникового выпрямительного моста в прямой.

При включении параллельно рабочей нагрузке, в пределах полупроводникового моста, конденсатора 5 рабочее напряжение возрастает дополнительно и выходная мощность по отношению к входной увеличивается в 3 раза.

Предлагаемое изобретение можно использовать для привода электродвигателей, работающих на постоянном по направлению токе в самых разных областях человеческой деятельности: в промышленности, на транспорте, в гальваническом производстве, в бытовом освещении, для питания автономных энергетических систем.

Формула изобретения

Электрический генератор, содержащий катушку индуктивности, полупроводниковый диод, полупроводниковый выпрямительный мост с рабочей нагрузкой и конденсатором, отличающийся тем, что полупроводниковый диод соединен последовательно с катушкой индуктивности, параллельно которой подключен полупроводниковый выпрямительный мост с рабочей нагрузкой и конденсатором, причем в действующий полупериод полупроводникового диода в качестве тока возбуждения катушки индуктивности, выполняющей роль индуктора, используется пульсирующий полупериодный ток, при этом катушка индуктивности накапливает магнитную энергию, а в следующий холостой полупериод полупроводникового диода катушка индуктивности выполняет роль якоря, индуцирующего ток, проходящий через замкнутый контур, который включает в себя катушку индуктивности и рабочую нагрузку.

РИСУНКИ

Рисунок 1