Генератор электрической энергии



Генератор электрической энергии
Генератор электрической энергии

 

H03K3/53 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2409890:

Руфеев Николай Дмитриевич (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и мобильных потребителей электроэнергии. Техническим результатом является повышение кпд. В генераторе электрической энергии используется двухтактный принцип работы. Для создания магнитного потока с высоким пространственным градиентом магнитного поля одновременно участвуют две первичные обмотки трансформатора, по одной из которых протекает ток заряда, а по другой ток разряда соответствующего накопительного конденсатора, создавая при этом результирующий переменный магнитный поток удвоенной амплитуды, с частотой заданной блоком управления. Магнитное поле создается как током заряда, так и током разряда накопительного конденсатора, т.е. дважды используется в работе один заряд накопительного конденсатора. Вышеизложенное показывает, что двухтактный принцип работы значительно повышает выход электроэнергии генератора электрической энергии. 2 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и мобильных потребителей.

Известен трансформатор Тесла, представляющий собой генератор высоковольтных высокочастотных колебаний и состоящий из, вставленных друг в друга, первичной и вторичной катушки индуктивности, разрядника, конденсатора и источника высоковольтного напряжения, соответственно соединенных между собой (Эйхенвалд А.А. Электричество. М., тип. И.М.Кушнерова, 1918. Опыты Тесла. С.434-43). Его недостатком является низкий к.п.д.

Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство получения электрической энергии, состоящее из подключенного к внешнему источнику электрической энергии преобразователя низкого напряжения в высокое, которое через диод подается на зарядный электрический конденсатор, с которого накопленный заряд через разрядник периодически подается на первую катушку индуктивности, внутри которой соосно с ней установлена вторая катушка индуктивности с увеличенным числом витков, которая с конденсатором настроена в резонанс с периодом разряда и с которой напряжение, через диод, передается на зарядный электрический конденсатор, а выход электрической энергии внешнему потребителю осуществляется с помощью третьей катушки индуктивности, установленной соосно первым двум, связанной с ними взаимной индукцией и соединенной с выпрямителем (Патент РФ №2261521, от 27.09.2004). В данном устройстве необходимым условием получения избыточного баланса электроэнергии является высокий пространственный градиент напряженности магнитного поля, что достигается созданием на первичной обмотке трансформатора импульсов тока с крутым передним и задним фронтом.

Недостатком известного изобретения является однотактный принцип работы, недостатком является и принцип стабилизации верхнего уровня высокого напряжения, посредством замыкания варистором части витков второй обмотки, что приводит к дополнительной потере энергии на трансформаторе. Приведенные причины ограничивают возможности получения высокого пространственного градиента напряженности магнитного поля и кпд соответственно.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении кпд.

Вышеуказанный технический результат достигается тем что, в генератор электрической энергии, содержащий внешний источник питания, подключенный соответственно, через входной выпрямитель, к плюсу и минусу выпрямителя обратной связи и зарядному конденсатору, трансформатор, на котором размещены первичная, вторичная и обмотка обратной связи с повышенным числом витков, подключенная соответственно к конденсатору и входам выпрямителя обратной связи, дополнительно введена вторая, противоположно направленная и идентичная первой, первичная обмотка трансформатора, при этом входы первичных обмоток подключены соответственно к выходам первого и второго накопительного конденсатора, а выходы первой - к силовому выходу первого и силовому входу третьего электронного ключа, - второй - к силовому выходу второго и силовому входу четвертого электронного ключа, при этом силовые выходы третьего и четвертого электронного ключа соединены с минусом входного выпрямителя, выпрямителя обратной связи и зарядного конденсатора, плюс которых соединен с силовыми входами первого и второго электронного ключа, с входами первого и второго накопительного конденсатора и с входом блока управления, первый выход которого подключен к управляющим входам первого и четвертого электронного ключа, а второй - к управляющим входам второго и третьего электронного ключа, при этом вторичная обмотка трансформатора соединена соответственно с преобразователем напряжения, силовые выходы которого подключены соответственно к нагрузке, а информационный выход - к второму входу блока управления.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что для создания магнитного потока с высоким пространственным градиентом напряженности магнитного поля применен двухтактный принцип работы, где в работе одновременно участвуют обе первичные обмотки трансформатора, по одной из которых протекает ток заряда, а по другой ток разряда соответствующего накопительного конденсатора, создавая при этом результирующий переменный магнитный поток удвоенной амплитуды с частотой, заданной блоком управления, при этом магнитное поле создается как током заряда, так и током разряда, т.е. дважды используется в работе один заряд накопительного конденсатора.

Сущность изобретения поясняется схемой Фиг.1 и временной диаграммой работы Фиг.2.

Генератор электрической энергии содержит внешний источник 1 питания, подключенный соответственно к входному выпрямителю 2, минус выхода которого соединен с минусом выхода выпрямителя 3 обратной связи и зарядного конденсатора 4, а также - с силовыми выходами третьего 5 и четвертого 6 электронного ключа, при этом плюс выхода входного выпрямителя 2 соединен с плюсом выхода выпрямителя 3 обратной связи и зарядного конденсатора 4, силовыми выходами первого 7 и второго 8 электронного ключа, входами первого 9 и второго 10 накопительного конденсатора и входом блока 11 управления, первый выход которого подключен к управляющим входам первого 7 и четвертого 6 электронного ключа, а второй - к управляющим входам второго 8 и третьего 5 электронного ключа, трансформатор 12, на котором размещены первая 13 и вторая 14 первичные обмотки, входы которых подключены соответственно к выходам накопительных конденсаторов 9 и 10, а выход первой 13 - к силовому выходу первого 7 и силовому входу третьего 5 электронного ключа, - второй 14 - к силовому выходу второго 8 и силовому входу четвертого 6 электронного ключа, обмотка 15 обратной связи, соединенная соответственно с конденсатором 16 и входами выпрямителя 3 обратной связи, вторичная обмотка 17, соединенная соответственно с преобразователем 18 напряжения, силовые выходы которого подключены соответственно к нагрузке 19, а информационный выход - к второму входу блока 11 управления.

Генератор электрической энергии работает следующим образом. В момент включения на выходе входного выпрямителя 2 появляется напряжение (Фиг.2а) внешнего источника 1 питания и заряжает зарядный конденсатор 4 до уровня, необходимого для получения минимальной величины избыточной энергии. Одновременно с выходов блока 11 управления на входы электронных ключей поступают импульсы (Фиг.2д), которые поочередно включают-выключают то одну (первый 7 и четвертый 6), то другую (второй 8 и третий 5) пару электронных ключей, заряжая-разряжая, через первичные обмотки 13 и 14 трансформатора, накопительные конденсаторы 9 и 10, создавая при этом переменный магнитный поток (Фиг.2б), который индуцирует, с частотой, заданной блоком 11 управления, переменное напряжение в обмотках трансформатора 12. С контура обратной связи, образованного конденсатором 16 и обмоткой 15 и настроенного в резонанс с рабочей частотой генератора электрической энергии, через выпрямитель 3 обратной связи, поступает повышенное напряжение на зарядный конденсатор 4 и подзаряжает его с каждым полупериодом, при этом входной выпрямитель 2 закрывает поступление энергии от внешнего источника 1 питания. Напряжение на зарядном конденсаторе 4 стремительно растет (Фиг.2а), вызывая на первичных обмотках 13 и 14 импульсы тока с крутым передним и задним фронтом. Первичные обмотки, работая одновременно (одна на заряд другая на разряд соответствующего накопительного конденсатора), создают на трансформаторе мощный результирующий магнитный поток (Фиг.2б) с высоким пространственным градиентом напряженности магнитного поля, вызывая стремительный рост избыточной электроэнергии. Одновременно растет напряжение и на выходе вторичной обмотки 17, которое, достигнув заданной величины, включает преобразователь 18, где электроэнергия накапливается, преобразуется в удобный для потребителя вид (Фиг.2в) и подается на нагрузку 19. В процессе работы блок 11 управления анализирует информацию о величине высокого напряжения (Фиг.2а) и тока нагрузки (Фиг.2г) и выдает на управляющие входы электронных ключей пачки импульсов (Фиг.2д), длительность которых меняется в заданном временном интервале от нуля до полного заполнения, тем самым поддерживается заданное значение высокого напряжения (Фиг.2а).

Таким образом, двухтактный принцип работы, при котором одновременно работают обе первичные обмотки трансформатора, позволил создать результирующий переменный магнитный поток удвоенной амплитуды, что значительно увеличивает пространственный градиент магнитного поля трансформатора, при этом магнитное поле создается как током заряда, так и током разряда, дважды используя в работе один заряд накопительного конденсатора, а также отсутствуют потери энергии в трансформаторе, связанные с поддержанием верхнего уровня высокого напряжения. Вышеизложенное показывает, что двухтактный принцип работы значительно повышает выход избыточной электроэнергии, т.е. повышает кпд генератора электрической энергии.

Генератор электрической энергии, содержащий внешний источник питания, подключенный соответственно через входной выпрямитель к плюсу и минусу выпрямителя обратной связи и зарядному конденсатору, трансформатор, на котором размещены вторичная обмотка и обмотка обратной связи с повышенным количеством витков, которая подключена соответственно к конденсатору и входам выпрямителя обратной связи, отличающийся тем, что в него дополнительно введена вторая идентичная и противоположно направленная первой первичная обмотка трансформатора, при этом входы первичных обмоток подключены соответственно к выходам первого и второго накопительных конденсаторов, а выход первой - к силовому выходу первого и силовому входу третьего электронных ключей, второй - к силовому выходу второго и силовому входу четвертого электронных ключей, при этом силовые выходы третьего и четвертого электронных ключей соединены с минусом входного выпрямителя, выпрямителя обратной связи и зарядного конденсатора, плюс которых соединен с силовыми входами первого и второго электронных ключей, входами первого и второго накопительных конденсаторов и с входом блока управления, первый выход которого подключен к управляющим входам первого и четвертого электронных ключей, а второй - к управляющим входам второго и третьего электронных ключей, при этом вторичная обмотка трансформатора соединена соответственно с преобразователем напряжения, силовые выходы которого подключены соответственно к нагрузке, а информационный выход - к второму входу блока управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано в радиолокационных станциях для питания СВЧ-генераторов передатчиков, для питания мощных лазеров, ускорителей заряженных частиц, а также устройств дезинфекции жидких пищевых продуктов и т.п.

Изобретение относится к вычислительной технике, информационно-измерительной радиотехнике и может быть использовано в качестве источника подкачки энтропии в систему генерирования случайных чисел для различных устройств информационной безопасности.

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и может использоваться при построении самосинхронных триггерных, регистровых и вычислительных устройств.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрофизических установках с высоковольтными емкостными накопителями энергии. .

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в электроразрядных технологиях, таких как дезинтеграция горных пород, снятия поверхностного слоя железобетонных конструкций, дробления мелкодисперсных частиц в растворах и т.п.

Изобретение относится к высоковольтной технике, использующей импульсные трансформаторы с номинальным выходным напряжением порядка сотен киловольт. .

Изобретение относится к сильноточной импульсной технике и может быть использовано для интенсификации технологических процессов обработки металлов за счет воздействия мощных токовых импульсов.

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам, работающим на повышенной частоте и предназначенным для возбуждения лазеров на самоограниченных переходах атомов металлов, в частности лазеров на парах меди, а также для питания озонаторов, электрофильтров и других нелинейных импульсных нагрузок.

Изобретение относится к области аналого-цифровой вычислительной техники и может быть использовано для настройки и поверки приборов измерения мощности и реактивности ядерных реакторов и оперативной проверки их работоспособности.

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и может использоваться при построении самосинхронных триггерных, регистровых и вычислительных устройств, систем цифровой обработки информации.

Изобретение относится к контактному и дистанционному оружию с электрическим средством поражения цели (электрошокерам), а также к технике получения электрических импульсов высокого напряжения при большой силе тока, например, в устройствах электрогидравлического разряда, устройствах электротермического метания, в других устройствах, где необходим электрический разряд с большим пробивным расстоянием в газах и материалах при большой силе тока в цепи

Изобретение относится к устройствам получения озона в электрическом разряде и может быть использовано для создания генераторов озона

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах постоянного тока с обратной связью по скорости

Изобретение относится к преобразовательной технике

Изобретение относится к устройствам генерирования прямоугольных импульсов и может быть использовано в области импульсной электротехники для запуска управляемых разрядников

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в вычислительной технике при моделировании случайных процессов, тестировании каналов связи и аппаратуры

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, к схемам генерирования электрических импульсов и может быть использовано, например, для: запитки геофизических диполей, соленоидов с различным энергозапасом, стационарных и мобильных передающих антенн мощностью ~1 МВт, испытания измерительных элементов, силовых трансформаторов путем их нагружения килоамперными токами большой длительности и т.д

Изобретение относится к высоковольтной наносекундной технике и является компактным частотным генератором импульсного напряжения, выполненным по схеме Маркса, содержащим конденсаторные ступени в виде последовательно соединенных слоев, состоящих из плоских конденсаторов прямоугольного сечения с двухсторонним расположением выводов, слои размещены перпендикулярно оси цилиндрического корпуса, между слоями установлены диэлектрические прокладки, упомянутые слои соединены последовательно плоскими металлическими шинами, а выводные шины всех ступеней расположены с одной стороны продольной оси цилиндрического корпуса, диэлектрическую конструкцию в виде полок для установки конденсаторных ступеней и боковых стенок, зарядные дроссели в виде однослойных катушек и разделительных металлических дисков, размещенных на изоляционных трубах, установленных на диэлектрических шпильках, цанговые соединения между дисками и выводными шинами ступеней, искровые разрядники в виде двух колонн цилиндрического исполнения, имеющих расположенные соосно металлические диски с проходными отверстиями и разделительные изоляторы с резиновыми уплотнениями и центральными сквозными отверстиями, при этом в середине каждого второго изолятора установлен с помощью радиального стержня с резиновым уплотнением промежуточный электрод в виде цилиндрической обечайки, а с одной стороны каждого диска установлены соосно цилиндрические скругленные электроды, обращенные в сторону промежуточного электрода, при этом разрядные колонны размещены в пространстве между конденсаторными ступенями и корпусом со стороны выводных шин конденсаторных ступеней и симметрично относительно середины ступеней, а их оси смещены от оси корпуса генератора на одинаковом расстоянии, цилиндрический корпус с кабельными и газовыми вводами на нижнем фланце, выходной высоковольтный изолятор дискового исполнения с высоковольтным электродом емкостного делителя напряжения в виде замкнутой металлической фольги, расположенной на внешней образующей поверхности изолятора

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к дефибрилляторам, и может найти применение в медицинских учреждениях для отделений реанимации, кардиохирургии, интенсивной терапии, отделений неотложной скорой помощи, а также на догоспитальных этапах медицинской помощи

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике и может быть использовано в источниках питания различных электрофизических устройств
Наверх