Изобретение относится к способам и устройствам преобразования электроэнергии (трансформаторам), а также переключателям с прямолинейным движением органа управления.The invention relates to methods and devices for converting electricity (transformers), as well as switches with rectilinear movement of the control body.
Известные трансформаторы преобразуют электроэнергию магнитного поля в энергию магнитного поля. При низких частотах для преобразовании энергии требуется стальной магнитопровод, что значительно повышает вес и габариты трансформаторов на единицу передаваемой мощности. Целью изобретения является исключение магнитопровода при преобразовании как низкочастотных, так и высокочастотных напряжений с одновременном уменьшении трудозатрат при изготовлении продукции.Known transformers convert electrical energy of a magnetic field into energy of a magnetic field. At low frequencies, a steel magnetic circuit is required for energy conversion, which significantly increases the weight and dimensions of the transformers per unit of transmitted power. The aim of the invention is the elimination of the magnetic circuit when converting both low-frequency and high-frequency voltages while reducing labor costs in the manufacture of products.
Указанная цель достигается тем, что для трансформации электроэнергии используются электрическое и магнитное поля, за счет того, что энергия электрического поля конденсатора, с помощью токов смещения, трансформируется в энергию магнитного поля катушки индуктивности и, наоборот, энергия магнитного поля катушки индуктивности трансформируется в энергию поля конденсатора, т.е. используется принцип обратимости энергии.This goal is achieved by the fact that electric and magnetic fields are used to transform electric energy, due to the fact that the energy of the electric field of the capacitor, using bias currents, is transformed into the energy of the magnetic field of the inductor and, conversely, the magnetic field energy of the inductor is transformed into field energy capacitor, i.e. the principle of energy reversibility is used.
На фиг.1 представлено устройство, содержащее, например, 4 входных конденсатора С1-С4, между обкладками которых находятся плоскостные индуктивности Л. Все индуктивности Л залиты диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью, например сополимером, и представляет собой подвижной якорь 6. Якорь 6 перемещается в неподвижном основании 5, также залитом сополимером.Figure 1 shows a device containing, for example, 4 input capacitors C1-C4, between the plates of which are planar inductors L. All inductors A are filled with a dielectric with high dielectric constant, for example a copolymer, and is a movable armature 6. Anchor 6 moves to fixed base 5, also filled with copolymer.
Работает устройство следующим образом. При подключении контактов 1,2 к линейному или фазному высоковольтному напряжению, например 500 кВ в конденсаторах протекают токи смещения, которые при включенной нагрузке, своими полями индуктируют токи в индуктивностях, от которых образуется магнитное поле. Расчет показывает, что при входном напряжении 500 кВ, толщины изоляционной катушки 8 мм, при расстояниях между обкладками конденсаторов 10 мм (в качестве диэлектрика принят сополимер, диэлектрическая проницаемость которого составляет 100000) и площади пластин (металлической фольги) порядка 100 квадратных метров, мощность на выходе устройства составит 8,5 кВт. Для увеличения мощности очевидно следует увеличивать площадь пластин, или частоту, или то и другое.The device operates as follows. When 1.2 contacts are connected to a linear or phase high-voltage voltage, for example, 500 kV, bias currents flow in the capacitors, which, when the load is switched on, induce currents in the inductors by their fields, from which a magnetic field is generated. The calculation shows that at an input voltage of 500 kV, the thickness of the insulating coil is 8 mm, with distances between the plates of the capacitors 10 mm (a copolymer with a dielectric constant of 100,000 is adopted as the dielectric) and the plate area (metal foil) is about 100 square meters, the power is the output of the device will be 8.5 kW. To increase power, obviously, it is necessary to increase the area of the plates, or the frequency, or both.
На фиг.2 показан способ изготовления устройства, который заключается в том, что вокруг оси О параллельно наматываются изолента 11, фольга 12, гибкая оболочка 13, представляющая собой индуктивность, залитую диэлектриком с большой диэлектрической проницаемостью, повторно фольга и изолента в виде лент заданной длины, причем фольга и гибкая оболочка могут иметь прерывистую длину, площади которых радиально совместимы, а электрические соединения от фольги начала и концы индуктивностей выводятся на клеммник 14. С целью устранения пробоя ширина изоленты должна превышать ширину фольги.Figure 2 shows a method of manufacturing a device, which consists in the fact that around the axis O are wound in parallel an electrical tape 11, a foil 12, a flexible shell 13, which is an inductance filled with a dielectric with high dielectric constant, re-foil and tape in the form of tapes of a given length moreover, the foil and the flexible shell can have an intermittent length, the areas of which are radially compatible, and the electrical connections from the beginning foil and the ends of the inductances are output to terminal strip 14. In order to eliminate breakdown, the width of cients should exceed the width of the foil.
Устройство может выполнять функции как умножения частоты, так и суммирования различных колебаний с целью получения наперед заданных кривых временных напряжений. На фиг.3 показаны три входные исходные кривые а), б), в), которые получаются, например, в метровом диапазоне волн за счет увеличения длины двух параллельных длин линий на 0.33 метра. Смещенные по фазе кривые подаются на вход трех конденсаторов, выходом которых является одна индуктивность, где генерируется трехкратная частота с).The device can perform the functions of both frequency multiplication and summation of various oscillations in order to obtain predetermined curves of temporary stresses. Figure 3 shows three input source curves a), b), c), which are obtained, for example, in the meter wavelength range by increasing the length of two parallel line lengths by 0.33 meters. The phase-shifted curves are fed to the input of three capacitors, the output of which is one inductance, where a triple frequency is generated c).
Для регулировки напряжения используется коэффициент перекрытия площадей, содержащих индуктивности Л с площадями конденсаторных пластин за счет перемещения якоря 6 и основания 5, см. фиг1. При нулевом перекрытии происходит отключение нагрузки.To adjust the voltage, the overlap coefficient of the areas containing the inductance A with the areas of the capacitor plates due to the movement of the armature 6 and the base 5 is used, see Fig. 1. With zero overlap, the load is switched off.
Устройство из-за низкой себестоимости может найти самое широкое применение как в силовой электротехнике, так и в устройствах автоматики, особенно в сфере сверхвысоких частот.Due to its low cost, the device can find the widest application both in power electrical engineering and in automation devices, especially in the field of ultra-high frequencies.
