Секретные материалы

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано для питания активных нагрузок. Техническим результатом является повышение КПД преобразователя энергии. Преобразователь энергии содержит источник питания, силовой трансформатор, питающий активную нагрузку. Преобразователь энергии снабжен параллельным резонансным колебательным контуром и трансформатором тока.

Колебательный контур настроен на резонанс токов и включен параллельно источнику питания. Между конденсатором и катушкой индуктивности колебательного контура включена последовательно первичная обмотка трансформатора тока. Вторичная обмотка трансформатора тока соединена с первичной обмоткой силового трансформатора через первый выпрямитель и зашунтирована вторым выпрямителем. За счет резонанса тока колебательного контура повышается выходная мощность источника питания, что обеспечивает его повышение КПД.

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для питания нагрузок активного характера.

Известен преобразователь энергии, содержащий источник питания, трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена к выходу источника питания, а вторичная через выпрямитель соединена с активной нагрузкой (Руденко и др., Основы преобразовательной техники. М. Высшая школа 1980 с. 42).

Известный преобразователь энергии является наиболее близким к данной полезной модели. Недостатком этого преобразователя энергии является низкий КПД.

Техническим результатом полезной модели является повышение КПД преобразователя энергии.

Указанный технический результат достигается тем, что в преобразователе энергии, содержащем источник питания, силовой трансформатор с первичной и вторичной обмоткой, к которой подключена активная нагрузка, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, преобразователь снабжен параллельным колебательным контуром, настроенным на резонанс токов, и трансформатором тока, причем указанный колебательный контур подключен параллельно выходу источника питания, первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно между катушкой индуктивности и конденсатором параллельного колебательного контура, а вторичная обмотка трансформатора тока через первый выпрямитель соединена с первичной обмоткой силового трансформатора и шунтирована вторым выпрямителем.

Фиг. 1

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя энергии. На фиг.2 представлена векторная диаграмма параллельного колебательного контура.

Преобразователь энергии содержит конденсатор 1 (фиг.1), катушку индуктивности 2, образующие параллельный резонансный контур, подключенный параллельно выходу источника питания 3. Между конденсатором 1 и катушкой индуктивности 2 включена последовательно первичная обмотка 4 трансформатора тока 5. Вторичная обмотка 6 трансформатора тока 5 соединена с первичной обмоткой 7 силового трансформатора 8 через первый выпрямитель 9, выполненный на диоде. Вторичная обмотка 6 трансформатора тока 5 зашунтирована вторым выпрямителем 10, выполненным также на диоде. Вторичная обмотка 11 силового трансформатора 8 подключена к активной нагрузке 12. Параллельный колебательный контур настроен на резонанс токов.

Преобразователь энергии работает следующим образом. Напряжение источника питания 3 Uвх подаётся на вход колебательного контура с конденсатором 1 и катушкой индуктивности 2, реактивные сопротивления которых равны между собой. При этом ток конденсатора Iс и ток катушки индуктивности I_L равны резонансному току Iр. В колебательном контуре возникает режим резонанса токов. Ток Iр в колебательном контуре во много раз больше тока Iвх источника питания 3. В результате происходит усиление выходной мощности источника питания 3. Затем, с помощью трансформатора тока 5, выпрямителей 9, 10 происходит согласование напряжений на выходе колебательного контура с напряжением на выходе силового трансформатора, то есть с напряжением на активной нагрузке 12. Трансформатор тока 5 через диоды выпрямителей 9, 10 питает энергией колебательного контура витки первичной обмотки 7 силового трансформатора 8, при этом диод второго выпрямителя 10 шунтирует вторичную цепь трансформатора тока во время протекания второго полупериода. В результате усиленная реактивная мощность преобразуется в активную и питает нагрузку 12.

Векторная диаграмма, изображённая на фиг.2 графически объясняет работу колебательного контура. Из неё видно, что резонансный ток Iр в колебательном контуре во много раз больше силы тока Iвх источника питания 3.

Фиг. 2

Помимо векторной диаграммы, математическим обоснованием служат следующие отношения величин.

I_hR_h = Рип + UвхIр -уравнение баланса мощности,

где:

Uвх - напряжение источника питания 3 (В);

Рип - мощность па выходе источника питания (Вт);

Iр - резонансная сила тока (A);

Iн - сила тока в цепи активной нагрузки (А);

Rн - сопротивление активной нагрузки (Ом).

Ку = Рн/(Рвх + Рип) - коэффициент усиления,

где:

Рн - мощность активной нагрузки (Вт);

Рвх- мощность источника питания (Вт);

η = Ph/S - коэффициент полезного действия КПД:

где:

S - полная мощность колебательного контура (ВА).