CN104753358A

CN104753358A - 一种电能放大装置

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Publication number: CN104753358A
Application number: CN201510144089.3A
Authority: CN
Inventors: 周彦辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2015-07-01

Abstract

本发明公开了一种电能放大装置，这种装置由串联谐振耐压试验仪和两个耦合线圈组成。串联谐振耐压试验仪由变频调压电源、激励变压器、电抗器、电容分压器、电容器组成；耦合线圈是在原来的电抗器上面绕两个线圈，作为能量的输出端口。根据LC串联谐振的理论，电路发生谐振时，电抗器或电容器的储能是电源提供功率的几十甚至上百倍，可利用耦合线圈提取这种能量，从而实现了电能的放大。

Description

一种电能放大装置

技术领域

本发明涉及自由能源及环保领域，具体涉及串联谐振耐压试验仪的制造技术领域。

背景技术

能量蕴藏在能源之中。能源是指贮存能量的物质，如传统的石油、煤、天然气和铀，贮存的能量称为化学能、原子能。能源通过物理变化或化学反应释放能量，如风能、太阳能、热能、机械能和电能。

自由能也是物体内部蕴藏的一种能量。获取自由能的主要途径是共振，需要外部输入频率与物体固有频率相同的能量来激发物体内部产生共振，从而使物体释放巨大的内部能量，这种能量明显大于外部输入的能量。和传统能源不同的是，任何物质都普遍含有这种能量并且可以释放。

大到天体星球，小到基本粒子，万物都有自身的固有频率。从电磁波谱看，微观世界中的原子核、电子、光子等物质运动的能量都是以波动的形式传递的。电子、光子和其它的基本粒子都具备波粒二象性，区别就在于它们拥有不同的振动频率。由这些基本粒子组成的原子、分子以及物体根据不同的结构或外形拥有不同的固有频率。一旦外界输入的能量频率和物质的固有频率一致，内部能量就会被激发，源源不断地释放出来。例如激光就是利用光源照射物质，当光源发出的光频率与物质分子的频率相等发生共振时，就会产生单一频率的光-激光。

共振会造成系统的破坏，如部队过桥，整齐的步伐会使桥梁坍塌。但是，长期以来，科学界对共振能量一直缺乏深入的研究，只是竭力避免共振造成的破坏，却不知道去获取其中的能量。自由能源恰恰是通过制造和控制共振，提取和利用共振产生的能量，化害为利。

19世纪80年代末，电子科学的商业期刊预言将要出现“自由能源”。旷世奇才Nikola Tesla(尼古拉-特斯拉)演示了“无线点灯”和其他关系高频电流的奇迹。

1891年，尼古拉-特斯拉发明了特斯拉线圈。这是一种串联谐振变压器，可以获得上百万伏的高频电压，实际上就是一个人工闪电制造器。他建造了沃登克里夫高塔，实现了电力无线传输。

NikolaTesla将电力无线传输设计为免费的，在当时触动了许多人的利益，遭到爱迪生、摩根等实业家的强烈反对和压制，自由能源很快销声匿迹，传统能源牢牢占据了统治地位。直到2005年，自由能源才重获新生。

自由能源虽然在理论上还需要研究，实际上却已在许多领域中应用，如利用磁能的汽车点火线圈，还有利用电感和电容串联谐振-共振产生高压的串联谐振耐压试验仪。

传统的能源在释放物体内能(化学能和核能)时，都是通过燃烧和放热的方式，推动机械做功，再通过发电机变成电能。其缺点如下：

1、能量转换效率偏低，存在浪费，如燃油在发动机内燃烧，其热机效率还不到40％。

2、产生大量废气和垃圾，污染了环境，危害人民的身体健康，需要投入大量资金和技术进行处理。

3、传统能源在地球上的分布有限，开采成本也越来越高，终有一天会使人类面临能源枯竭的境地。

发明内容

针对传统能源存在的上述问题，本发明提供一种电能放大装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种电能放大装置，该装置是对现有的串联谐振耐压试验仪的改造，增加了耦合线圈，作为提取磁场能的设备。串联谐振耐压试验仪由变频调压电源、激励变压器、电抗器、电容分压器、电容器组成；耦合线圈是在原来的电抗器上面绕两个线圈，作为能量的输出端口；电容器代替原来被测试的电容，与电容分压器并联，一起构成LC串联谐振电路中的电容。

所述装置的工作原理是根据LC串联谐振的理论，当电源的频率与LC串联电路的固有频率一致时，电路发生谐振-共振，整个电路呈纯电阻性，电流达到最大；电抗器L和电容C上的电压都达到最大，数值相等，极性却相反；电感两端的电压UL或电容两端的电压UC比电源的电压E还大，是电源电压的Q倍，U_L＝U_C＝QE；电源的有用功率完全消耗在电阻R上，无功功率为零，电抗器L储存的磁场能和电容C储存的电场能分别达到最大，为电源消耗功率的Q倍；Q的值可以达到几十到上百，从而出现了能量放大。

品质因数电抗器的L值很大，电阻R和电容C较小，故Q值很大，加在被测电容C_X上的电压很高，以测试其耐压值；现在，串联谐振耐压试验仪的用途发生了改变，由升高电压变为电能放大。

在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，所需的电源功率只有电抗器或电容器储能的1/Q。

电能放大装置没有违反能量守恒定律，当电容器做正功释出能量时，电抗器则做负功，吸入相等的能量，反之亦然；因此，储存在电容里的电场能和储存在电抗器中的磁场能属性相反，数值相等，相加为零。

所述的变频调压电源由一个变频器和交流电源组成，通过采样信号线与电容分压器连接，获得LC电路的固有频率，调整后，输出电压的频率与其保持一致。

所述的交流电源可用单相220V工频50Hz的市电，也可采用蓄电池+逆变器，输出单相220V工频50Hz的交流电。

所述的激励变压器为一个升压变压器，初级线圈的匝数少，线径较粗，与变频器的输出端相接；次级线圈的匝数多，线径较细，由此获得较高的电压E，供给LC谐振电路，以提高电容C_X上的测试电压U_C。

所述的电抗器为一个高电感值的漆包线圈，匝数达20000以上，线轴孔内插入铁芯，通过调节铁芯磁路的气隙长度，得到连续变化的电感L，最后使其与被试品电容C_X在50Hz的频率上发生谐振。

所述的电容分压器由两个相同的电容串联，与被试品电容C_X并联，用于测量被试品上的谐振电压，并作过压保护信号。

所述的耦合线圈为线径较粗的铜线圈，匝数较少，直接绕在电抗器的外面，用绝缘分隔器固定，通过铁芯与电抗器耦合，组成一个变压器，提取电抗器上储存的磁场能，并降压至220V输出。

所述的电容器为一个耐高压的交流电容，与电容分压器并联，代替原来的被试品电容C_X，可以根据情况选择不同的容量。

本发明利用串联谐振耐压试验仪的制造技术，实现了电能放大，与传统能源相比，其优点是：

(1)能量的释放过程中没有发生化学反应和物理变化，无能量浪费，不存在能源有限的问题。

(2)输入的电能仅起到激励谐振的作用，没有消耗在电容和电抗器上，能量产出明显大于能量投入。

(3)电能放大过程中无污染，成本低，是一种完全清洁的能量。

(4)应用广泛，可以大量减少电力的消耗，缓解社会用电紧张的状况。

(5)设备现成，结构简单，易于改造。

附图说明

图1为原串联谐振耐压试验仪的电路原理图。

图2为本发明实施例的电路原理图。

图3为LC串联谐振的电路原理图。

图4为本发明的耦合线圈与电抗器的装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为原串联谐振耐压试验仪的电路原理图，如图所示，电路由交流电源、变频电源、激励变压器、电抗器、电容分压器、采样信号线、避雷器和电容器组成。

图2为本发明实施例的电路原理图，如图所示，电路由蓄电池2001、逆变器2002、变频器2003、激励变压器2004、避雷器2005、耦合线圈2006、铁芯2007、电容器2008、电容分压器2009、电抗器2010、采样信号线2011组成。

图3为LC串联谐振的电路原理图，如图所示，电路由交流电源AC、电容C、电感L、电阻R组成。

当电路处于谐振状态时，电源供给的功率完全消耗在电阻R上，功率P＝IE；U_L＝U_C＝QE，电抗器或电容器吸收的功率为P_L＝P_C＝I U_L＝I QE＝QP，Q＞＞1，故电抗器或电容器储存的能量远大于电源供给的能量；由于电抗器和电容器上瞬时电压数值相等，极性相反，电抗器上的磁场能与电容器的电场能相互抵消。

图4为本发明的耦合线圈与电抗器的装配示意图，如图所示，耦合线圈2006通过铁芯2007与电抗器2010耦合，用绝缘分隔条4001固定。

所述的蓄电池2001为汽车电瓶，电压为6V～12V，用于野外或无市电的场所。

所述的逆变器2002为小型低功率逆变器，其功用是将蓄电池2001的直流电转换为110V-220V的交流电。

所述的变频器2003为多用途型，有多个输入端口，直流端口可直接与蓄电池2001相连，交流端口可与逆变器2002输出接口相连，也可与市电单相220V或三相380V相连；其功用是将上述的电源变为频率可调、电压连续可调的输出电源，并通过采样信号线2011监测被试品上的谐振电压，并作过压保护信号。

所述的激励变压器2004，其功用是将变频电源输出的电压升压，同时隔离高压和低压。

所述的避雷器2005，用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间，在正常系统工作电压下，呈现高电阻状态，仅有微安级电流通过；在过电压大电流作用下它便呈现低电阻。

所述的耦合线圈2006为功率输出装置，是在原串联谐振耐压试验仪上增加的部分；该圈为细铜管绕制，匝数少，线径粗，通过铁芯2007与电抗器2010耦合，起到变压器次级绕组的作用，将电抗器上的初级高压降为次级低压220V，小电流变为大电流，可作为大功率电源使用；因线圈的匝数少，单个线圈输出功率不经济，故采用两个。

所述的耦合线圈2006套在电抗器2010外面，并由绝缘分隔条4001固定。

所述的绝缘分隔条4001采用绝缘材料制造，上面均匀加工了多个孔槽，孔的直径与细铜管的外径相等，槽口的宽度略小于细铜管的外径，需要用力才能将细铜管嵌入孔内，从而起到隔离和固定的作用。

所述的铁芯2007，材料为铁氧体，用于调整电抗器2010的电感值L，最终实现电路在频率50Hz上发生谐振。

所述的电容器2008有若干个，可以在调试过程中选择不同的容量，与电容分压器2009并联，共同组成串联谐振电路的电容C，最终使电路在频率50Hz上发生谐振。

所述的电容分压器2009，和原来串联谐振耐压试验仪上的完全相同，容量一定。

所述的电抗器2010，和原来串联谐振耐压试验仪上的完全相同，电感值L随着铁芯2007在线轴孔内的位置不同发生变化，发生谐振时，两端的电压达到最大。

所述的采样信号线2011，用于连接变频器2003的检测单元和电容分压器2009，根据采集的谐振电压的信号，变频器调整电源的输出电压和频率。

本发明实施例的调试工作过程是：

1.选择电容器2008，容量由小到大，不断调试，最后使电路在频率55～60Hz上产生谐振。

2.将铁芯2007旋入电抗器2010的线轴孔内，以增加电抗器2010的电感值L，使电路谐振的频率下降。

3.变频器2003根据采样信号线2011反馈的信号，不断调整输出频率和电压，测试是否达到谐振。

4.调整变频器2003输出电源的频率，使电路发生谐振。

5.根据谐振频率与工频50Hz的偏差，调整电抗器2010的电感值L。

6.不断调整铁芯2007的进度，直到电路在工频50Hz上发生谐振。

7.用环氧树脂胶将铁芯2007封住，将其位置固定。

调试结束后，为简化设备，如果输入变频器的电源为市电单相220V，可以将变频器去掉，直接和激励变压器相接；若电源采用蓄电池，则可以去掉逆变器，直接连接在变频器的直流输入端口，或者保留逆变器，去掉变频器，逆变器直接和激励变压器相接。

Claims

1.一种电能放大装置，该装置由串联谐振耐压试验仪和耦合线圈组成；串联谐振耐压试验仪由变频调压电源、激励变压器、电抗器、电容分压器、电容器组成；耦合线圈是在电抗器的外面绕两个线圈，作为电能放大后的输出端口。

2.根据权利要求1所述的一种电能放大装置，其特征在于所述变频调压电源由蓄电池、逆变器和变频器组成。

3.根据权利要求1所述的一种电能放大装置，其特征在于所述耦合线圈的数量为两个，均为细铜管绕制，耦合线圈的管径较大，套在电抗器外面，用绝缘分隔条固定。。

4.根据权利要求1或3所述的一种电能放大装置，其特征在于所述的绝缘分隔条采用绝缘材料制造，上面均匀加工了多个孔槽，孔的直径与细铜管的外径相等，槽口的宽度略小于细铜管的外径，需要用力才能将细铜管嵌入孔内。