RU2108649C1

RU2108649C1 - Method and device for feeding electrical equipment

Info

Publication number: RU2108649C1
Application number: RU95104930/09A
Authority: RU
Inventors: Станислав Викторович Авраменко
Original assignee: Станислав Викторович Авраменко
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1998-04-10
Also published as: RU95104930A

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: using equipment is connected to one of high-voltage leads of high-frequency transformer whose low-voltage winding is connected to variable-frequency AC voltage generator. Resonance-tuned waves accompanied by energy transfer to user are produced by varying generator frequency. Device has variable-frequency AC voltage generator, high-voltage transformer one of whose high-voltage winding leads is connected to one of input terminals of using equipment and second lead is insulated. Lead feeding energy to user can be provided with facilities for matching it with using equipment, such as rectifier unit or transformer converter. EFFECT: reduced resistive energy loss in connecting conductors. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способам питания электротехнических устройств и устройствам для его осуществления. The invention relates to methods for powering electrical devices and devices for its implementation.

Известен способ питания электротехнических устройств путем помещения запитываемого устройства в индукционную катушку, подсоединенную к источнику переменного тока. A known method of powering electrical devices by placing a powered device in an induction coil connected to an AC source.

Устройство, реализующее этот способ, содержит источник переменного напряжения, индукционную катушку, согласующие элементы [1]. A device that implements this method contains an AC voltage source, an induction coil, matching elements [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. Although in this method and device the energy is exchanged between the source and the receiver using bias currents, conduction currents flow through the closed circuit in the supply device itself, which is associated with ohmic losses in this circuit and, accordingly, heating of its elements.

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]. The prototype of this proposal is a method of powering an electrical device and a device for its implementation by supplying electricity through a two-wire line, while depending on the parameters of the power source and the receiver, one or another matching device is used (transformers, amplifiers, etc.) [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. The implementation of this method on a two-wire line forming a closed loop is inevitably associated with ohmic losses in the connecting wires, as a result of which it is necessary to increase the metal consumption of the conducting lines.

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. This invention is aimed at solving the problem of creating a method for powering electrical devices and a device for its implementation, characterized by low ohmic losses in the connecting wires and the ability to transfer high energies through conductor transmission lines with a small cross section of conductors.

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. This is achieved by the fact that the power of electrical devices is carried out by connecting one of its input terminals to one of the terminals of the high-voltage section of the high-frequency transformer of the converter connected to an alternating voltage source, and by selecting the frequency of the alternating voltage source, resonance oscillations in the formed electric circuit are established.

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. A device that implements this method is an alternating voltage generator with an adjustable frequency, including a means for changing the frequency, a high-frequency transformer, one terminal of the high-voltage section of which is isolated, and the second is intended for supplying energy to the consumer.

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. In FIG. 1 shows a General diagram of a device that implements the proposed method for powering electrical devices; in FIG. 2 is a power diagram of AC receiving devices; in FIG. 3 - power options for receiving devices with alternating or direct current.

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. According to FIG. 1, a low-voltage winding 2 of a high-frequency transformer converter 3 is connected to an alternating voltage alternating voltage generator 1 with an adjustable frequency, (not shown), one of the terminals 4 of its high-voltage winding is insulated, and the second terminal 5 is equipped with means 6 for connecting to one from the input terminals 7 of the consumer 8 of electromagnetic energy. The second consumer terminal 9 is either grounded or connected to a capacitance 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. In the case of supplying electrical devices with direct current of FIG. 2, terminal 5 is supplied with two diodes 11,12, providing the passage of unidirectional current in a closed loop formed by diodes 11, 12 and the consumer. A capacitor 13 may be connected in parallel with the diodes. Referring to FIG. 3, terminal 5 is connected to the primary winding of the transformer transducer 14, the secondary winding of which is connected to the consumer either directly or through a rectifier 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. A high-frequency transformer converter can be either low-voltage (outside) and high-voltage (inside) windings coaxially wound on a common frame; in this case, an open magnetic core can be used.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

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. A low-voltage winding of the transformer converter 3 is connected to an alternating voltage generator 1 with an adjustable frequency, and one of the input terminals 7 of the electric consumer 8 is connected to one of the terminals of the high-voltage winding. The second terminal of the high voltage winding is isolated. After that, the frequency of the alternator is changed. At a certain frequency, lying mainly in the range of 0.5-100 KHz, electric resonance oscillations occur in the formed electric circuit, which can be immediately seen, for example, by the light of a light bulb used as a consumer of electric energy, or by the rotation of a DC motor connected according to FIG. 2. The occurrence of electrical oscillations indicates the transfer of energy to the consumer. Since power consumers are supplied through an open circuit, it can be assumed that the process of electric power transmission is carried out according to the theoretical model described by academician V.F. Mitkevich in his monograph "Magnetic flux and its transformations" - Publishing House of the USSR Academy of Sciences ML, 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. A characteristic feature of this invention is that the energy transfer of the generator 1 in the resonant mode is not accompanied by heat in the supply conductor 5, which makes it possible to use conductors of small cross section without loss of electricity to heat them.

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. It should be said that Nikolai Tesla demonstrated energy transfer through a single wire in 1894. However, no specific information on the implementation of this experiment was preserved.

Claims

1. A method of powering electrical devices using an alternating voltage generator connected to a consumer, characterized in that the voltage of the generator is supplied to the low voltage winding of the high-frequency transformer converter, and one of the terminals of the high-voltage winding of this converter is connected to one of the output terminals of the powered electrical device, by changing the frequency of the generator, resonance oscillations are established in the formed electric circuit.

2. A power device for electrical devices containing an alternating voltage generator and means for transmitting electricity to a consumer, characterized in that the means for transmitting electricity to a consumer is a high-frequency transformer converter, the primary low-voltage winding of which is connected to an alternating voltage generator, one of the terminals of the secondary high-voltage winding is equipped with a connection means it from one of the input terminals of the consumer of electricity, and the other output of this winding zolirovan, wherein the alternating voltage generator is provided with means of frequency changes.

3. The device according to claim 2, characterized in that it is equipped with a matching unit made according to the diode circuit so that the non-insulated output of the high-voltage winding is connected to a common point of the anode of the first of the diodes and the cathode of the second diode, while the cathode of the first diode and the anode of the second diode are provided means for connecting to a consumer of electricity.

4. The device according to p. 2, characterized in that it is equipped with a transformer converter, the primary winding of which is connected to an uninsulated terminal of a high-frequency winding, and the secondary is equipped with a means connected to a consumer of electricity.