RU2451221C1 - Combination method of mechanical power amplifiers into system, and devices realising it - Google Patents

Combination method of mechanical power amplifiers into system, and devices realising it Download PDF

Info

Publication number
RU2451221C1
RU2451221C1 RU2010145052/11A RU2010145052A RU2451221C1 RU 2451221 C1 RU2451221 C1 RU 2451221C1 RU 2010145052/11 A RU2010145052/11 A RU 2010145052/11A RU 2010145052 A RU2010145052 A RU 2010145052A RU 2451221 C1 RU2451221 C1 RU 2451221C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
link
mechanical power
amplifier
Prior art date
Application number
RU2010145052/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Николаевич Березовский (RU)
Георгий Николаевич Березовский
Original Assignee
Георгий Николаевич Березовский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Георгий Николаевич Березовский filed Critical Георгий Николаевич Березовский
Priority to RU2010145052/11A priority Critical patent/RU2451221C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2451221C1 publication Critical patent/RU2451221C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: combination method of mechanical power amplifiers into a system involves series connection of mechanical power amplifiers. Each mechanical power amplifier is provided with one kinematic input with input link and one kinematic output with output link. In the system the output link of previous mechanical power amplifier is kinematically connected to input link of the next mechanical power amplifier. System input is made in the form of input link of kinematic input of the first mechanical power amplifier of system, and its output is made in the form of output link of kinematic output of the last mechanical power amplifier of system. On the basis of the method there has been realised amplifier unit containing kinematically connected mechanical power amplifiers in-series arranged in common housing, and power plant. The latter includes conjugated electric motor, electric generator, amplifier unit, current and voltage converter, switching unit and accumulator.
EFFECT: increasing system amplification coefficient.

Description

Изобретение относится к механическим усилителям мощности и может быть использовано в энергетических установках.The invention relates to mechanical power amplifiers and can be used in power plants.

Известен способ объединения в систему механических усилителей мощности, выполненных на основе коленно-рычажных механизмов, при котором усилители соединены параллельно (см. А.Ф.Крайнев, Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987, стр.156, ст. Ковочно-штамповочный механический пресс, сх. а). При объединении в систему усилителей мощности известным способом их входные и выходные звенья соответственно кинематически соединяются. Мощность объединенной системы механических усилителей мощности при параллельном их соединении равна сумме мощностей отдельных усилителей. Энергетическим параметром объединенной системы механических усилителей, требующим увеличение, является механическая мощность.There is a method of combining into a system of mechanical power amplifiers based on knee-lever mechanisms, in which the amplifiers are connected in parallel (see A.F. Krainev, Dictionary of Mechanisms. - M .: Mechanical Engineering, 1987, p. 156, st Forging and stamping mechanical press, sche. A). When combined into a system of power amplifiers in a known manner, their input and output links are kinematically connected, respectively. The power of the combined system of mechanical power amplifiers with their parallel connection is equal to the sum of the power of individual amplifiers. The energy parameter of an integrated system of mechanical amplifiers requiring an increase is mechanical power.

Способ параллельного соединения механических усилителей мощности, являющийся прототипом, имеет недостатки. При реализации прототипа следует иметь равные коэффициенты усиления отдельных усилителей в системе. Кроме того, величина общего коэффициента усиления мощности системы ограничивается суммой коэффициентов усиления мощности отдельных усилителей.The method of parallel connection of mechanical power amplifiers, which is a prototype, has disadvantages. When implementing the prototype should have equal amplification factors of individual amplifiers in the system. In addition, the magnitude of the overall system power gain is limited to the sum of the power amplifiers of the individual amplifiers.

Указанные недостатки обусловлены конструктивными особенностями системы, объединяющей механические усилители мощности известным способом. Поскольку входы всех усилителей, а также все их выходы кинематически сопряжены, то это означает синхронность работы отдельных усилителей друг с другом. Для синхронной работы усилителей в системе требуется равенство их коэффициентов усиления. В противном случае неравенство коэффициентов усиления может привести к динамическим нарушениям в работе системы, которые приведут к снижению общего коэффициента усиления мощности системы и возможно к ее разрушению.These disadvantages are due to the design features of a system that combines mechanical power amplifiers in a known manner. Since the inputs of all amplifiers, as well as all their outputs are kinematically coupled, this means that the operation of individual amplifiers with each other is synchronous. For the synchronous operation of amplifiers in the system, the equality of their amplification factors is required. Otherwise, the inequality of the amplification factors can lead to dynamic disturbances in the operation of the system, which will lead to a decrease in the overall power gain of the system and possibly to its destruction.

Ограничение общего коэффициента усиления системы, объединенных механических усилителей мощности по известному способу, суммой коэффициентов усиления мощности отдельных усилителей может быть доказано следующим образом. Пусть система объединенных усилителей мощности содержит n усилителей, каждый из которых имеет коэффициент усиления, равный k. На вход системы подается мощность, равная N. Каждый из n усилителей усиливает эту мощность до величины k·N. Поскольку выходы каждого усилителя кинематически сопряжены, то величина мощности на выходе системы будет равнаThe limitation of the total gain of the system, combined mechanical power amplifiers by a known method, by the sum of the power amplification factors of individual amplifiers can be proved as follows. Let the system of combined power amplifiers contain n amplifiers, each of which has a gain equal to k. A power equal to N is applied to the input of the system. Each of the n amplifiers amplifies this power to k · N. Since the outputs of each amplifier are kinematically coupled, the amount of power at the system output will be equal to

Nпарал=k·N+k·N+…+k·N=n·k·N,N parall = k · N + k · N + ... + k · N = n · k · N,

где Nпарал - мощность на выходе системы. Из формулы видно, что общий коэффициент усиления мощности системы kпарал объединенных параллельно n механических усилителей мощности равен сумме коэффициентов усиления мощности отдельных усилителей, то естьwhere N parall - power at the system output. It can be seen from the formula that the total power gain of the system k k parall of n mechanical power amplifiers connected in parallel is equal to the sum of the power amplification factors of the individual amplifiers, i.e.

kпарал=n·k.k parall = n · k.

Другим прототипом является известный способом объединения усилителей мощности в систему, изложенный в WO 2006032616 A1, H03F 1/32, 30/03/2006, при котором усилители мощности в системе последовательно соединены. В систему объединенных усилителей известным способом входят усилители электрической мощности, соединенные гальванической связью. При этом энергетическим параметром системы, требующим увеличения, является амплитуда электрического сигнала на ее входе. Усилители мощности выполняют также функцию по минимизации амплитудно-фазовых искажений входного сигнала. Для этой цели каждый усилитель системы имеет вход, на который подается корректирующий сигнал. В связи с этим каждый усилитель имеет два электрических входа и один электрический выход. При корректировке входного сигнала каждый усилитель в системе может как усиливать, так и ослаблять амплитуду сигнала. Таким образом, рассматриваемая система усилителей электрической мощности имеет один вход для сигнала от источника сигналов и входы, количество которых равно количеству усилителей в системе, для корректирующих сигналов, а также один выход. Входы системы соединены с источниками сигналов, и выход системы соединен с приемником сигнала с помощью электрических цепей.Another prototype is a known method for combining power amplifiers into a system as set forth in WO2006032616 A1, H03F 1/32, 03/30/2006, in which power amplifiers in a system are connected in series. The system of combined amplifiers in a known manner includes electric power amplifiers connected by galvanic coupling. In this case, the energy parameter of the system, requiring an increase, is the amplitude of the electric signal at its input. Power amplifiers also perform the function of minimizing the amplitude-phase distortion of the input signal. For this purpose, each amplifier of the system has an input to which a correction signal is supplied. In this regard, each amplifier has two electrical inputs and one electrical output. When adjusting the input signal, each amplifier in the system can both amplify and attenuate the amplitude of the signal. Thus, the considered system of electric power amplifiers has one input for a signal from a signal source and inputs, the number of which is equal to the number of amplifiers in the system, for correction signals, as well as one output. System inputs are connected to signal sources, and the system output is connected to a signal receiver using electrical circuits.

Задача изобретения состояла в разработке такого способа объединения механических усилителей мощности в систему, при реализации которого допускалось объединение механических усилителей мощности с различными коэффициентами усиления механической мощности, а общий коэффициент усиления системы значительно превосходил бы сумму коэффициентов усиления механической мощности, входящих в систему усилителей механической мощности.The objective of the invention was to develop such a method of combining mechanical power amplifiers into a system, the implementation of which allowed the combination of mechanical power amplifiers with different amplification factors of mechanical power, and the overall gain of the system would significantly exceed the sum of the amplification factors of mechanical power included in the system of mechanical power amplifiers.

Для достижения поставленной задачи заявленное изобретение "Способ объединения механических усилителей в систему и устройства его реализующие" включает объединение в систему механических усилителей мощности путем последовательного их соединения друг с другом. Каждый усилитель в системе имеет один кинематический вход с входным звеном и один кинематический выход с выходным звеном, причем входное звено первого усилителя является входом системы, а выходное звено последнего ее выходом. При этом в системе выходное звено предыдущего усилителя механической мощности кинематически сопрягают с входным звеном последующего усилителя механической мощности. Подобное соединение механических усилителей мощности в систему позволяет получить величину ее общего коэффициента усиления, значительно превосходящую суммы коэффициентов усиления механической мощности отдельных усилителей.To achieve this objective, the claimed invention "A method of combining mechanical amplifiers into a system and devices implementing it" includes combining mechanical power amplifiers into a system by connecting them in series with each other. Each amplifier in the system has one kinematic input with an input link and one kinematic output with an output link, the input link of the first amplifier being the input of the system, and the output link of the latter being its output. At the same time, in the system, the output link of the previous mechanical power amplifier is kinematically coupled with the input link of the subsequent mechanical power amplifier. Such a connection of mechanical power amplifiers into the system allows one to obtain the value of its total gain, significantly exceeding the sum of the gain of the mechanical power of individual amplifiers.

По отношению к прототипам у заявленного изобретения имеются отличительные признаки, заключающиеся в том, что в системе выходное звено предыдущего механического усилителя мощности кинематически сопрягают с входным звеном последующего механического усилителя мощности, при этом вход системы выполняют в виде входного звена кинематического входа первого механического усилителя мощности системы, а ее выход выполняют в виде выходного звена кинематического выхода последнего механического усилителя мощности системы.With respect to prototypes, the claimed invention has distinctive features, namely, that in the system the output link of the previous mechanical power amplifier is kinematically coupled with the input link of the subsequent mechanical power amplifier, while the input of the system is performed as the input link of the kinematic input of the first mechanical power amplifier of the system , and its output is performed as the output link of the kinematic output of the last mechanical system power amplifier.

Между отличительным признаком и задачей изобретения существует следующая причинно-следственная связь. Пусть количество объединенных механических усилителей мощности в систему равно n. Каждый усилитель имеет коэффициент усиления ki, где i - порядковый номер усилителя. Если на входное звено первого усилителя подать мощность N, то на его выходе будет мощность, равная ki·N. Так как по условию задачи существует кинематическая связь между выходным звеном первого усилителя и входным звеном второго усилителя, то мощность с выхода первого усилителя будет поступать на входное звено второго усилителя. Второй усилитель имеет коэффициент усиления k2. На выходе второго усилителя будет мощность, равная k1·k2·N. На выходе последнего усилителя в системе усиленная мощность равна k1·k2…kn·N. Общий коэффициент усиления системы kпосл при этом будет равен произведению коэффициентов усиления последовательно соединенных отдельных усилителей, то естьBetween the hallmark and the objective of the invention, there is the following causal relationship. Let the number of combined mechanical power amplifiers in the system be equal to n. Each amplifier has a gain k i , where i is the serial number of the amplifier. If the power N is supplied to the input link of the first amplifier, then its output will have a power equal to k i · N. Since, by the condition of the problem, there is a kinematic connection between the output link of the first amplifier and the input link of the second amplifier, the power from the output of the first amplifier will go to the input link of the second amplifier. The second amplifier has a gain of k 2 . The output of the second amplifier will be a power equal to k 1 · k 2 · N. At the output of the last amplifier in the system, the amplified power is equal to k 1 · k 2 ... k n · N. The total gain of the system k last in this case will be equal to the product of the gain of the series-connected individual amplifiers, that is

kпосол=k1·k2…kn.k ambassador = k 1 · k 2 ... k n .

Из анализа формулы для общего коэффициента усиления мощности системы kпосл видно, что коэффициенты усиления мощности отдельных усилителей могут иметь отличные друг от друга значения. Это означает, что при работе системы объединенных усилителей не требуется корректировка коэффициентов усиления мощности отдельных усилителей, что повышает ее надежность.From the analysis of the formula for the total power gain of the system k last shows that the power amplification factors of individual amplifiers can have different values from each other. This means that during the operation of the system of combined amplifiers, the correction of the power amplification factors of individual amplifiers is not required, which increases its reliability.

Кроме того, способ объединения механических усилителей мощности в систему путем последовательного их соединения позволяет получить общий коэффициент усиления системы, равный произведению коэффициентов усиления усилителей, входящих в систему. Это означает, что общий коэффициент усиления мощности системы объединенных усилителей мощности предложенным способом значительно превосходит общий коэффициент усиления мощности системы объединенных усилителей мощности при параллельном их соединении. Из последней формулы также следует, что если усилители мощности, входящие в систему, имеют равный по величине коэффициент усиления, то общий коэффициент усиления системы равенIn addition, the method of combining mechanical power amplifiers in the system by connecting them in series allows you to get the overall system gain equal to the product of the amplification factors of the amplifiers included in the system. This means that the total power gain of the system of combined power amplifiers by the proposed method significantly exceeds the overall power gain of the system of combined power amplifiers when connected in parallel. From the last formula it also follows that if the power amplifiers included in the system have an equal gain, then the total gain of the system is

kпосл=kn.k last = k n .

Заявленный способ может быть реализован с помощью материального объекта в виде усилительного блока, включающего несколько последовательно кинематически соединенных механических усилителей мощности.The claimed method can be implemented using a material object in the form of an amplification unit, including several series-kinematically connected mechanical power amplifiers.

Предлагаемый усилительный блок по п.2 формулы изобретения содержит размещенные в общем корпусе механические усилители мощности, выполненные по патенту на изобретение №2407638 (заявка №2009102915/02). Каждый механический усилитель мощности содержит входное звено - коленчатый вал, связанный посредством шатуна с коленными рычагами, и ползун, соединенный с одной стороны с одним коленным рычагом, а с другой с механизмом преобразования движения с выходным валом, являющимся выходным звеном усилителя. При этом выходное звено предыдущего усилителя мощности кинематически сопряжено с входным звеном последующего усилителя мощности. Входное звено первого усилителя мощности является входом усилительного блока, а выходное звено последнего усилителя мощности является выходом усилительного блока.The proposed amplifier unit according to claim 2 of the claims contains mechanical power amplifiers located in a common housing, made according to the patent for the invention No. 2407638 (application No. 2009102915/02). Each mechanical power amplifier contains an input link - a crankshaft connected by a connecting rod to the knee levers, and a slider connected on one side to one knee lever, and on the other to a motion conversion mechanism with an output shaft, which is the output link of the amplifier. In this case, the output link of the previous power amplifier is kinematically coupled with the input link of the subsequent power amplifier. The input link of the first power amplifier is the input of the amplifier unit, and the output link of the last power amplifier is the output of the amplifier unit.

Сущность изобретения по п.2 формулы изобретения поясняется графическим материалом, на котором изображено, на фиг.1, - схема, отображающая последовательное соединение механических усилителей мощности.The invention according to claim 2 of the claims is illustrated by the graphic material on which is shown, in figure 1, is a diagram showing a series connection of mechanical power amplifiers.

На схеме, представленной на фиг.1, показано следующее. В общем корпусе 1 усилительного блока размещены последовательно кинематически соединенные механические усилители мощности 2. Входом усилительного блока является входное звено 3 первого в усилительном блоке механического усилителя мощности, а выходом усилительного блока является выходное звено 4 последнего механического усилителя мощности усилительного блока.The diagram shown in figure 1, shows the following. In the common housing 1 of the amplifier unit, kinematically connected mechanical power amplifiers 2 are arranged in series. The input of the amplifier unit is the input unit 3 of the first mechanical power amplifier in the amplifier unit, and the output of the amplifier unit is the output unit 4 of the last mechanical power amplifier of the amplifier unit.

Работа усилительного блока происходит следующим образом. Пусть имеем в усилительном блоке n механических усилителей мощности 2 с коэффициентами усиления k1; k2; k3…kn. На вход 3 усилительного блока подается мощность N. На выходном звене первого механического усилителя мощности выделяется мощность N1, равнаяThe operation of the amplifier unit is as follows. Let we have in the amplification block n mechanical power amplifiers 2 with amplification factors k 1 ; k 2 ; k 3 ... k n . Power N is supplied to input 3 of the amplifier unit. At the output link of the first mechanical power amplifier, power N 1 equal to

N1=k1·N.N 1 = k 1 · N.

Это же значение мощности имеем на входном звене второго механического усилителя мощности. На выходном звене второго механического усилителя мощности выделяется мощность N2, равнаяWe have the same power value at the input link of the second mechanical power amplifier. At the output link of the second mechanical power amplifier, power N 2 equal to

N2=k2·N1,N 2 = k 2 · N 1 ,

которая без изменения величины передается входному звену третьего механического усилителя мощности. На выходном звене третьего механического усилителя выделяется мощность N3, равнаяwhich without changing the value is transmitted to the input link of the third mechanical power amplifier. At the output link of the third mechanical amplifier, power N 3 equal to

N3=k3·N2.N 3 = k 3 · N 2 .

На входное звено последнего в блоке механического усилителя мощности поступит мощность Nn-1, а на выходном звене этого усилителя имеем мощность Nn, равнуюAt the input link of the last in the block of the mechanical power amplifier, the power N n-1 will be received, and at the output link of this amplifier we have the power N n equal to

Nn=kn·Nn-1.N n = k n · N n-1 .

Это же значение мощности будет и на выходе 4 усилительного блока. Если в последнюю формулу последовательно подставлять значения мощностей на выходе механических усилителей мощности, начиная с мощности Nn-1 и до мощности N1, получимThe same power value will be at the output 4 of the amplifier unit. If in the last formula we substitute successively the power values at the output of mechanical power amplifiers, starting from power N n-1 and up to power N 1 , we obtain

Nn=k1·k2·k3…kn·N,N n = k 1 · k 2 · k 3 ... k n · N,

откуда заключаем, что общий коэффициент усиления kпосл усилительного блока равен произведению коэффициентов усиления последовательно кинематически соединенных механических усилителей, входящих в усилительный блок, то естьwhence we conclude that the total gain k post of the amplification unit is equal to the product of the amplification factors of the kinematically connected mechanical amplifiers included in the amplification unit, i.e.

kпосл=k1·k2…kn.k last = k 1 · k 2 ... k n .

В соответствии с проведенным аналитическим моделированием усилительный блок может использоваться для энергетических установок. Он позволяет многократно усилить мощность энергетической установки, что можно оценить на основе нижеприведенного примера. Конструкция механического усилителя мощности, выполненного по патенту на изобретение №2407638, позволяет иметь коэффициент усиления мощности усилителя, равный k=2,38. Пусть отдельный механический усилитель мощности имеет коэффициент полезного действия, равный η=0,95. Усилительный блок содержит четыре последовательно кинематически соединенных механических усилителя мощности, то есть n=4. Примем также равными их коэффициенты усиления. Используя последнюю формулу для общего коэффициента усиления мощности усилительного блока, после подстановки в нее исходных данных имеемIn accordance with the analytical modeling, the amplification unit can be used for power plants. It allows you to repeatedly increase the power of the power plant, which can be estimated on the basis of the example below. The design of the mechanical power amplifier, made according to the patent for the invention No. 2407638, allows you to have a power gain of the amplifier equal to k = 2,38. Let a separate mechanical power amplifier have a efficiency equal to η = 0.95. The amplifier block contains four series-kinematically connected mechanical power amplifiers, that is, n = 4. We also take their gains equal. Using the last formula for the total power gain of the amplifier unit, after substituting the initial data into it, we have

kпосл=(k·η)n=(2,38·0,95)4=26,13.k last = (k · η) n = (2.38 · 0.95) 4 = 26.13.

Это значит, что если на вход усилительного блока подать мощность, например, в 1 киловатт, то на его выходе будет выделяться мощность 26,13 киловатт.This means that if a power of, for example, 1 kilowatt is applied to the input of the amplifier unit, then a power of 26.13 kilowatts will be allocated at its output.

Другим устройством, реализующим заявленный способ объединения механических усилителей мощности в систему, является материальный объект по п.3 формулы изобретения, представляющий собой энергетическую установку, содержащую усилительный блок, выполненный по п.2 формулы изобретения, кинематически сопряженный на входе с электродвигателем, например, постоянного тока, а на выходе с электрогенератором, например, переменного тока промышленной частоты.Another device that implements the claimed method of combining mechanical power amplifiers into a system is a material object according to claim 3 of the invention, which is a power plant containing an amplifier unit made according to claim 2, kinematically coupled at the input to an electric motor, for example, a constant current, and at the output with an electric generator, for example, alternating current of industrial frequency.

Для более полного использования возможностей усилительного блока энергетическая установка содержит также электрическую цепь обратной связи, соединяющей выход электрогенератора с входом электродвигателя. Электрической обратной связью с выхода электрогенератора отбирается для электродвигателя мощность, необходимая для непрерывной работы энергетической установки. В цепи обратной связи последовательно включены преобразователь тока и напряжения и блок коммутации. Для запуска энергетической установки и поддержания напряжения на входе электродвигателя используется аккумулятор.For a more complete use of the capabilities of the amplifier unit, the power plant also contains a feedback electric circuit connecting the output of the generator with the input of the electric motor. Electric feedback from the output of the generator is selected for the electric motor power necessary for the continuous operation of the power plant. In the feedback circuit, a current and voltage converter and a switching unit are connected in series. To start the power plant and maintain voltage at the input of the electric motor, a battery is used.

Сущность изобретения по п.3 формулы изобретения поясняется графическим материалом, на котором изображена на фиг.2 схема энергосилового устройства.The invention according to claim 3 of the claims is illustrated by graphic material, which depicts in Fig.2 a diagram of a power device.

На схеме энергосилового устройства, представленного на фиг.2, показано следующее. Усилительный блок 1 кинематически сопряжен на входе с электрическим выходом электродвигателя 2, а на электрическом выходе - с электрическим входом электрогенератора 3. Для образования электрической обратной связи электрогенератор 3 с электрического выхода отводом соединен через преобразователь 4 с электрическим входом блока коммутации 5, который электрическим выходом соединен с электрическим входом электродвигателя 2. Преобразователь 4 с электрического выхода отводом соединен с аккумулятором 6, подключенным к блоку коммутации 5.In the diagram of the power device shown in figure 2, the following is shown. The amplification unit 1 is kinematically coupled at the input to the electric output of the electric motor 2, and at the electrical output, to the electric input of the electric generator 3. To generate electric feedback, the electric generator 3 is connected to the electric output by a converter via a converter 4 and the electrical input of the switching unit 5, which is connected by an electric output with the electric motor input 2. The converter 4 is connected to the battery 6 connected to the switching unit 5 with an electric output by a tap.

В исходном состоянии тумблер включения и выключения электродвигателя 2 на блоке коммутации 5 находится в положении "выключено". После переключения тумблера в положение "включено" напряжение с аккумулятора 6 через блок коммутации 5 подается на электродвигатель 2. При работе электродвигателя 2 выделяемая им мощность Nд равнаIn the initial state, the toggle switch on and off of the electric motor 2 on the switching unit 5 is in the "off" position. After switching the toggle switch to the “on” position, the voltage from the battery 6 through the switching unit 5 is supplied to the electric motor 2. When the electric motor 2 is operating, the power N d allocated to it is

Nд=U·Iд·ηд,N d = U · I d · η d ,

где U - напряжение на клеммах аккумулятора 6; Iд - ток, потребляемый электродвигателем 2; ηд - коэффициент полезного действия электродвигателя 2, усиливается усилительным блоком 1. На выходе усилительного блока 1, имеющего n механических усилителей мощности с равными коэффициентами усиления k и коэффициентами полезного действия Nб, усиленная мощность Nб будет равнаwhere U is the voltage at the terminals of the battery 6; I d is the current consumed by the electric motor 2; η d is the efficiency of the electric motor 2, amplified by the amplifying unit 1. At the output of the amplifying unit 1, having n mechanical power amplifiers with equal gain k and efficiency N b , the amplified power N b will be equal to

Nб=(k·η)n·Nд.N b = (k · η) n · N d .

С выхода усилительного блока 1 мощность подается на вход электрогенератора 3 с коэффициентом полезного действия ηг, который вырабатывает электроэнергию мощностью Nг, равнуюFrom the output of the amplifier unit 1, power is supplied to the input of the electric generator 3 with a coefficient of efficiency η g , which generates electricity with a capacity of N g equal to

Nг=Nб·ηг,N g = N b · η g ,

и отдает ее нагрузке 7. Одновременно отводом с электрического выхода электрогенератора 3 подается напряжение на преобразователь 4, который преобразует переменный ток в постоянный с напряжением, необходимым для работы электродвигателя 2. С электрического выхода преобразователя 4 напряжение подается через блок коммутации 5 на электрический вход электродвигателя 2. Одновременно отводом с электрического выхода преобразователя 5 напряжение подается на аккумулятор 6, который становится на подзарядку и поддерживает постоянным напряжение на электрическом входе электродвигателя 2.and gives it to the load 7. At the same time, a voltage is supplied to the converter 4 from the electrical output of the electric generator 3, which converts the alternating current to direct voltage with the voltage necessary for the operation of the electric motor 2. The voltage is supplied from the electrical output of the converter 4 through the switching unit 5 to the electric input of the electric motor 2 . At the same time, by withdrawal from the electrical output of the converter 5, the voltage is supplied to the battery 6, which becomes recharged and maintains a constant voltage on the electric electric input motor 2.

Пренебрежем величиной мощности, идущей на подзарядку аккумулятора 6. Тогда, на электродвигатель 2 будет подаваться через обратную связь необходимая для его непрерывной работы мощность Nос, равнаяWe neglect the amount of power running to charge the battery 6. Then, the motor 2 is fed via the feedback necessary for its continuous operation power N os equal to

Nос=U·Iд·ηпр·ηбк,N OS = U · I d · η pr · η bq ,

где ηпр - коэффициент полезного действия преобразователя 4; ηбк - коэффициент полезного действия блока коммутации 5. На выходе электрогенератора 3 после отбора мощности Nос, необходимой для непрерывной работы электродвигателя 2, остается передаваемая нагрузке 7 мощность Nс, равнаяwhere η CR - the efficiency of the Converter 4; bc η - efficiency of the unit 5. The output of the switching power generator 3 after PTO N oc required for continuous operation of the motor 2 is transmitted to the load 7 with the power N, which is equal to

Nс=Nг-Nос.N with = N g -N OS .

После подстановки в правую часть последней формулы значений мощностей электродвигателя 2, усилительного блока 1, электрогенератора 3 и мощности Nос, передаваемой обратной связью, получим условие, с помощью которого можно определить степень работоспособности энергетической установки. Это условие имеет видAfter substituting in the right part of the last formula the values of the powers of the electric motor 2, the amplification unit 1, the electric generator 3 and the power N os transmitted by feedback, we obtain a condition by which you can determine the degree of operability of the power plant. This condition has the form

Figure 00000001
.
Figure 00000001
.

Левая часть неравенства определяет параметры усилительного блока, а правая часть - отношение коэффициентов полезного действия приборов, находящихся в обратной связи, к приборам, находящимся в прямой связи энергетической установки.The left-hand side of the inequality determines the parameters of the amplifier unit, and the right-hand side determines the ratio of the efficiency of the feedback devices to the devices directly connected to the power plant.

Оценим количественные отношения полученного неравенства на следующем примере. Пусть коэффициенты полезного действия преобразователя 4 и блока коммутации 5 соответственно равны 0,85 и 0,95. Значения коэффициентов полезного действия электродвигателя 2 и электрогенератора 3 равны 0,8. Тогда, после подстановки значений коэффициентов полезного действия в правую часть неравенства, получимWe estimate the quantitative relations of the obtained inequality in the following example. Let the efficiency of the Converter 4 and the switching unit 5 are equal to 0.85 and 0.95, respectively. The values of the efficiency of the electric motor 2 and the electric generator 3 are equal to 0.8. Then, after substituting the values of the efficiency coefficients in the right side of the inequality, we obtain

Figure 00000002
Figure 00000002

Полученное значение в правой части неравенства говорит о том, что общий коэффициент усиления усилительного блока 1 с учетом его коэффициента полезного действия не должен быть меньше чем 1,26. Конструкция одного механического усилителя мощности, используемого в усилительном блоке, позволяет иметь коэффициент усиления, равный k=2,38, и коэффициент полезного действия, равный η=0,95. Тогда, коэффициент усиления одного механического усилителя мощности на его выходе в усилительном блоке 1 составитThe obtained value on the right side of the inequality suggests that the total gain of the amplifier unit 1, taking into account its efficiency, should not be less than 1.26. The design of one mechanical power amplifier used in the amplification unit allows you to have a gain equal to k = 2.38, and a coefficient of efficiency equal to η = 0.95. Then, the gain of one mechanical power amplifier at its output in the amplifier unit 1 will be

k'=2,38·0,95=2,26.k '= 2.38 · 0.95 = 2.26.

Сравнивая полученное значение коэффициента усиления механического усилителя мощности, равное 2,26, со значением условия, равного 1,26, мы видим, что неравенство, полученное выше, выполняется с одним механическим усилителем мощности в усилительном блоке 1. Это значит, что энергетическая установка для принятых исходных данных работоспособна.Comparing the obtained value of the gain of the mechanical power amplifier equal to 2.26 with the value of the condition equal to 1.26, we see that the inequality obtained above is satisfied with one mechanical power amplifier in the amplification unit 1. This means that the power plant for the accepted source data is operational.

Количество механических усилителей мощности в усилительном блоке 1 определяется величиной требуемой мощности для нагрузки 7, подключаемой к электрогенератору 3, и мощности, необходимой для работы электродвигателя 2. Для определения количества механических усилителей мощности в усилительном блоке 1 используем формулу для определения мощности Nc, отдаваемой энергетической установкой нагрузке 7. После подстановки в нее принятых обозначений количество механических усилителей в усилительном блоке 1 будет равноThe number of mechanical power amplifiers in the amplifier unit 1 is determined by the amount of required power for the load 7 connected to the electric generator 3, and the power required for the operation of the electric motor 2. To determine the number of mechanical power amplifiers in the amplifier unit 1, we use the formula for determining the power N c given to the energy setting the load 7. After substituting the accepted designations in it, the number of mechanical amplifiers in the amplification unit 1 will be equal to

Figure 00000003
Figure 00000003

Приведем пример расчета. Пусть мощность в нагрузке 7 равна Nc=10 кВт, а электродвигатель 2 развивает мощность, равную Nд=0,5 кВт. Подставив принятые исходные данные в последнюю формулу, получим необходимое количество механических усилителей мощности в усилительном блоке 1, равное n=5. Если использовать в энергетической установке электродвигатель 2 и электрогенератор 3 с коэффициентом полезного действия, равными ηдг=0,9, что вполне реально, то количество механических усилителей мощности в усилительном блоке 1 должно быть равно n=4.We give an example of calculation. Let the power in the load 7 is equal to N c = 10 kW, and the electric motor 2 develops a power equal to N d = 0.5 kW. Substituting the accepted initial data into the last formula, we obtain the required number of mechanical power amplifiers in the amplifying unit 1, equal to n = 5. If you use an electric motor 2 and an electric generator 3 with a coefficient of efficiency equal to η d = η g = 0.9, which is quite realistic, then the number of mechanical power amplifiers in the amplifying unit 1 should be equal to n = 4.

Для приведения энергетической установки в исходное положение необходимо на блоке коммутации 5 перевести тумблер включения и выключения электродвигателя 2 в положение "выключено". При этом обесточивается вход электродвигателя 2.To bring the power plant to its original position, it is necessary on the switching unit 5 to translate the toggle switch on and off of the electric motor 2 to the off position. In this case, the input of the electric motor 2 is de-energized.

Заявленный "Способ объединения механических усилителей мощности в систему и устройства его реализующие" представляет значительный интерес для отраслей экономики, так как позволит внедрение новой технологии. Эта технология даст возможность осуществить производство электроэнергии со значительным сокращением капитальных затрат, создание альтернативных, автономных, экономичных, экологически чистых энергетических установок для транспорта, выработки электроэнергии в отдаленных районах, для отдельного предприятия, дома.The claimed "Method of combining mechanical power amplifiers into a system and devices implementing it" is of significant interest to industries, as it will allow the introduction of new technology. This technology will make it possible to carry out the production of electricity with a significant reduction in capital costs, the creation of alternative, autonomous, economical, environmentally friendly power plants for transport, power generation in remote areas, for a separate enterprise, at home.

Заявленное решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.The claimed solution does not adversely affect the state of the environment.

Claims (3)

1. Способ объединения механических усилителей мощности в систему путем последовательного их соединения, при этом каждый механический усилитель мощности выполняют с одним кинематическим входом с входным звеном и одним кинематическим выходом с выходным звеном, отличающийся тем, что в системе выходное звено предыдущего механического усилителя мощности кинематически сопрягают с входным звеном последующего механического усилителя мощности, вход системы выполняют в виде входного звена кинематического входа первого механического усилителя мощности системы, а ее выход выполняют в виде выходного звена кинематического выхода последнего механического усилителя мощности системы.1. A method of combining mechanical power amplifiers into a system by connecting them in series, with each mechanical power amplifier performing with one kinematic input with an input link and one kinematic output with an output link, characterized in that the output link of the previous mechanical power amplifier is kinematically coupled in the system with the input link of the subsequent mechanical power amplifier, the input of the system is performed as the input link of the kinematic input of the first mechanical amplifier For the power of the system, and its output is performed as the output link of the kinematic output of the last mechanical power amplifier of the system. 2. Усилительный блок, реализующий способ объединения механических усилителей мощности в систему по п.1, содержащий размещенные в общем корпусе механические усилители мощности, имеющие входное звено - коленчатый вал, связанный посредством шатуна с коленными рычагами, ползун, связанный с одной стороны с одним коленным рычагом, а с другой с механизмом преобразования движения с выходным валом, являющимся выходным звеном усилителя, отличающийся тем, что выходное звено предыдущего механического усилителя мощности кинематически сопряжено с входным звеном последующего механического усилителя мощности, причем входное звено первого механического усилителя мощности является входом усилительного блока, а выходное звено последнего механического усилителя мощности в усилительном блоке является его выходом.2. The amplifying unit that implements the method of combining mechanical power amplifiers into the system according to claim 1, comprising mechanical power amplifiers located in a common housing, having an input link - a crankshaft connected by a connecting rod with knee levers, a slider connected to one knee on one side lever, and on the other hand with a motion conversion mechanism with an output shaft, which is the output link of the amplifier, characterized in that the output link of the previous mechanical power amplifier is kinematically coupled with dnym subsequent mechanical link power amplifier, wherein the first mechanical input member of the power amplifier is the input of the amplifying unit, and a mechanical output link of the last power amplifier in the amplification unit is its yield. 3. Энергетическая установка, реализующая способ объединения механических усилителей в систему по п.1, содержащая усилительный блок по п.2, электродвигатель, электрогенератор, преобразователь тока и напряжения, блок коммутации и аккумулятор, отличающаяся тем, что усилительный блок кинематически сопряжен входным звеном с выходным звеном электродвигателя, а выходным звеном с входным звеном электрогенератора, электрический выход которого отводом соединен с электрическим входом преобразователя, электрическим выходом соединенного через блок коммутации с электрическим входом электродвигателя, причем преобразователь с электрического выхода отводом также соединен с аккумулятором, подключенным к блоку коммутации. 3. A power plant that implements a method for combining mechanical amplifiers into a system according to claim 1, comprising an amplifying unit according to claim 2, an electric motor, an electric generator, a current and voltage converter, a switching unit, and a battery, characterized in that the amplifying unit is kinematically coupled by an input link to the output link of the electric motor, and the output link with the input link of the electric generator, the electrical output of which is connected by a tap to the electrical input of the converter, the electrical output connected via bl switching to an electrical input of the motor, wherein the transducer with electrical output tap is also connected with a battery connected to the switching unit.
RU2010145052/11A 2010-11-08 2010-11-08 Combination method of mechanical power amplifiers into system, and devices realising it RU2451221C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010145052/11A RU2451221C1 (en) 2010-11-08 2010-11-08 Combination method of mechanical power amplifiers into system, and devices realising it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010145052/11A RU2451221C1 (en) 2010-11-08 2010-11-08 Combination method of mechanical power amplifiers into system, and devices realising it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2451221C1 true RU2451221C1 (en) 2012-05-20

Family

ID=46230815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010145052/11A RU2451221C1 (en) 2010-11-08 2010-11-08 Combination method of mechanical power amplifiers into system, and devices realising it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2451221C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU7146U1 (en) * 1997-07-16 1998-07-16 Валерий Петрович Каштанов ENERGY INSTALLATION
KR20020043841A (en) * 2000-12-04 2002-06-12 윤종용 Device and method for maximizing the efficiency of power amplifier
US6552448B1 (en) * 1999-09-08 2003-04-22 Harman International Industries, Incorporated Energy management system for series connected amplifiers
WO2006032616A1 (en) * 2004-09-23 2006-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Power amplifier unit, mobile telecommunications terminal and associated operating method
RU2009102915A (en) * 2009-01-29 2010-08-10 Георгий Николаевич Березовский (RU) MECHANICAL POWER AMPLIFIER

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU7146U1 (en) * 1997-07-16 1998-07-16 Валерий Петрович Каштанов ENERGY INSTALLATION
US6552448B1 (en) * 1999-09-08 2003-04-22 Harman International Industries, Incorporated Energy management system for series connected amplifiers
KR20020043841A (en) * 2000-12-04 2002-06-12 윤종용 Device and method for maximizing the efficiency of power amplifier
WO2006032616A1 (en) * 2004-09-23 2006-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Power amplifier unit, mobile telecommunications terminal and associated operating method
RU2009102915A (en) * 2009-01-29 2010-08-10 Георгий Николаевич Березовский (RU) MECHANICAL POWER AMPLIFIER

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987, с.156, ст. Ковочно-штамповочный механический пресс, сх. а. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101303396B (en) System for monitoring fuel battery performance
WO2009094540A4 (en) Simplified maximum power point control utilizing the pv array voltage at the maximum power point
EP1923942A3 (en) Fuel cell system and method for controlling operation of the fuel cell system
WO2006071436A3 (en) A converter circuit and technique for increasing the output efficiency of a variable power source
CN100578932C (en) Transtation mission circuit, communicating machine, audio equipment, video equipment, and sending method
CN101841226B (en) Power supply circuit for improving transient variation reaction, control circuit and method thereof
CN104967309A (en) Series-input voltage equalization control method of independent-output direct current converter
RU2451221C1 (en) Combination method of mechanical power amplifiers into system, and devices realising it
Sreekanth et al. Grid tied single‐stage inverter for low‐voltage PV systems with reactive power control
EP3378150A1 (en) Active filter topology for cascaded inverters
EP1001526A1 (en) PWM bridge amplifier with input network configurable for analog or digital input not needing a triangular wave generator
CN103296983A (en) Cascaded class d amplifier with improved linearity
Hou et al. A 27.12-MHz kV-scale Power Amplifier with a Tunable Multistage Matching Network for a Compact Ion-beam Accelerator
JP6924068B2 (en) Parallel connection storage battery system and its control device
US7795757B2 (en) Power electronic architecture for managing fuel cell modules and method therefor
TWI609565B (en) Piezoelectric energy harvesting device
Roy et al. Control and power sharing in hybrid AC/DC microgrids using a nonlinear backstepping approach
CN103307351A (en) Parameter acquiring device and method
Dalala et al. Second Life Battery Energy Storage System: Modular Interface and Control
Ayop et al. Photovoltaic emulator using error adjustment fuzzy logic proportional-integral controller
Lo et al. An 82.1%-power-efficiency single-inductor triple-source quad-mode energy harvesting interface with automatic source selection and reversely polarized energy recycling
Avant et al. Evaluation of energy harvesting conditioning circuits
Marey et al. DC/DC converter for 400V DC grid system
JPWO2020208813A1 (en) Doherty amplifier circuit
CN109314495A (en) Amplifying device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171109