RU2505915C2 - Electronic generator of electric power - Google Patents
Electronic generator of electric power Download PDFInfo
- Publication number
- RU2505915C2 RU2505915C2 RU2012119610/07A RU2012119610A RU2505915C2 RU 2505915 C2 RU2505915 C2 RU 2505915C2 RU 2012119610/07 A RU2012119610/07 A RU 2012119610/07A RU 2012119610 A RU2012119610 A RU 2012119610A RU 2505915 C2 RU2505915 C2 RU 2505915C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric arc
- anodes
- working
- transformer
- anode
- Prior art date
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к производству электроэнергии и может быть использовано в качестве энергетических и силовых транспортных установок.The invention relates to electrical engineering, namely to the production of electricity and can be used as energy and power transport plants.
Наиболее близким изобретением, выбранным в качестве прототипа, является электроустановка, реализующая способ производства энергии (патент РФ №2262793, МПК H02N 3/00).The closest invention, selected as a prototype, is an electrical installation that implements the method of energy production (RF patent No. 2262793, IPC H02N 3/00).
Электронный генератор электроэнергии, содержит силовой трансформатор. вторичной обмоткой включенный в сеть потребителей, трансформатор собственных нужд и реактор электронной плазмы, заполненный рабочей средой. В центре реактора электронной плазмы установлены анод и катод электрической дуги. и симметрично им - рабочие аноды и поляризующиеся электроды. Поляризующиеся электроды соединены с противоположными концами первичной обмотки силового трансформатора, средняя точка которой соединена с катодом электрической дуги и заземлена. Параллельно плечам первичной обмотки трансформатора подключены конденсаторы, создающие с плечами обмотки, резонанс токов на рабочей частоте. К концам первичной обмотки подключены также рабочие аноды реактора электронной плазмы противофазно с соседними поляризующимися электродами. Анод электрической дуги подсоединен к плюсовой клемме регулируемого преобразователя напряжения, минусовая клемма которого заземлена, клеммы переменного напряжения регулируемого преобразователя напряжения подключены к трансформатору собственных нужд, включенному в сеть потребителей электроэнергии. К трансформатору собственных нужд подключен также блок запуска электрической дуги между катодом и анодом.Electronic power generator, contains a power transformer. secondary winding included in the consumer network, auxiliary transformer and an electron plasma reactor filled with a working medium. An anode and a cathode of an electric arc are installed in the center of the electron plasma reactor. and symmetrically to them - working anodes and polarizing electrodes. Polarizing electrodes are connected to opposite ends of the primary winding of the power transformer, the midpoint of which is connected to the cathode of the electric arc and is grounded. In parallel to the shoulders of the primary winding of the transformer, capacitors are connected that create, with the shoulders of the winding, a resonance of currents at the operating frequency. The working anodes of the electron plasma reactor are also connected to the ends of the primary winding out of phase with neighboring polarizing electrodes. The anode of the electric arc is connected to the positive terminal of the adjustable voltage converter, the negative terminal of which is earthed, the AC terminals of the adjustable voltage converter are connected to the auxiliary transformer connected to the network of electricity consumers. An electric arc start-up unit between the cathode and anode is also connected to the auxiliary transformer.
Для получения промышленных мощностей (десятки и сотни МВА) требуется создание больших рабочих напряжений и токов в силовом трансформаторе, получаемых из соответствующих токов и напряжений внутри реактора электронной плазмы. Большие напряжения получают путем удлинения электронного луча, проходящего через рабочую среду, что увеличивает рассеяние электронного луча в рабочей среде, вызывая соответствующие потери энергии и снижение КПД генератора. Для получения больших рабочих токов необходимо увеличивать ток электрической дуги и анодное напряжение рабочего анода, которое в десятки и сотни раз превышает рабочее напряжение электрической дуги. В результате электрическая дуга переходит на рабочий анод. под высокое напряжение попадают низковольтные цепи, в них происходит электрический пробой изоляции, электронный генератор электроэнергии становится не работоспособным.To obtain industrial capacities (tens and hundreds of MVA), it is necessary to create large operating voltages and currents in the power transformer, obtained from the corresponding currents and voltages inside the electron plasma reactor. High voltages are obtained by lengthening the electron beam passing through the working medium, which increases the scattering of the electron beam in the working medium, causing corresponding energy losses and a decrease in the generator efficiency. To obtain large working currents, it is necessary to increase the current of the electric arc and the anode voltage of the working anode, which is tens and hundreds of times higher than the working voltage of the electric arc. As a result, the electric arc passes to the working anode. low-voltage circuits fall under high voltage, an electrical breakdown of insulation occurs in them, the electronic electric power generator becomes inoperative.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы в режиме больших напряжений, токов и мощностей, а также устранение потерь энергии, связанных с удлинением электронного луча.The objective of the invention is to increase the reliability in high voltage, current and power, as well as eliminating energy losses associated with the lengthening of the electron beam.
Поставленная задача достигается тем, что в известном электронном генераторе электроэнергии, содержащем силовой трансформатор, трансформатор собственных нужд. реактор электронной плазмы, заполненный рабочей средой, в котором расположены катод и анод электрической дуги. рабочие аноды и поляризующиеся электроды, причем рабочие аноды и соседние поляризующиеся электроды соединены с противоположными концами первичной обмотки силового трансформатора и с одной клеммой конденсаторов резонанса токов, другая клемма которых соединена со средней точкой первичной обмотки силового трансформатора, а также с катодом электрической дуги и заземлена, вторичная цепь силового трансформатора включена в сеть потребителей электроэнергии, с которой соединен трансформатор собственных нужд, к нему подключен блок запуска электрической дуги и регулируемый преобразователь напряжения, плюсовая клемма которого соединена с анодом электрической дуги, а минусовая клемма заземлена. согласно изобретению, в реакторе электронной плазмы установлены управляющие аноды. экранизирующие анод и катод электрической дуги от рабочих анодов, причем управляющие аноды соединены с рабочими анодами через регулируемые делители напряжения.The task is achieved by the fact that in the well-known electronic generator of electricity containing a power transformer, transformer of own needs. an electron plasma reactor filled with a working medium in which the cathode and anode of the electric arc are located. working anodes and polarizing electrodes, and working anodes and adjacent polarizing electrodes are connected to opposite ends of the primary winding of the power transformer and to one terminal of the current resonance capacitors, the other terminal of which is connected to the midpoint of the primary winding of the power transformer, as well as to the cathode of the electric arc and is grounded, the secondary circuit of the power transformer is included in the network of electricity consumers, to which the auxiliary transformer is connected, and a start-up unit is connected to it an electric arc and an adjustable voltage converter, the positive terminal of which is connected to the anode of the electric arc, and the negative terminal is grounded. According to the invention, control anodes are installed in the electron plasma reactor. screening the anode and cathode of the electric arc from the working anodes, and the control anodes are connected to the working anodes through adjustable voltage dividers.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема электронного генератора электроэнергии (ЭГЭ) (условно изображена одна фаза трехфазного ЭГЭ).The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of an electronic electric power generator (EGE) (one phase of a three-phase EGE is conventionally shown).
Электронный генератор электроэнергии содержит реактор электронной плазмы (РЭП) 1, заполненный рабочей средой (разреженный инертный газ с примесью материалов с малой энергией ионизации) в котором установлены катод 2 и анод 3 (электроды) электрической дуги, управляющие аноды 4, рабочие аноды 5 и поляризующиеся электроды 6, соединенные с концами первичной обмотки 7 силового трансформатора 12. С концами обмотки 7 соединены так же конденсаторы 11 резонанса токов на рабочей частоте и рабочие аноды 5, которые через регулируемые делители напряжения 10 соединены с управляющими анодами 4, а средняя точка 8 первичной обмотки 7 заземлена 9 и соединена с катодом 2 электрической дуги, анод 3 электрической дуги соединен с плюсовой клеммой регулируемого преобразователя напряжения (РПН) 14, минусовая клемма которого заземлена. Входы переменного напряжения РПН 14 соединены с соответствующими выходами трансформатора собственных нужд (ТСН) 16, к ТСН подключен так же блок запуска электрической дуги (БЗЭД) 15, а вход ТСН 16 соединен с вторичной обмоткой 13 силового трансформатора (СТ)12, включенной в сеть потребителей электроэнергии.The electronic electric power generator contains an electron plasma reactor (REP) 1 filled with a working medium (rarefied inert gas mixed with materials with low ionization energy) in which a cathode 2 and anode 3 (electrodes) of an electric arc are installed, control anodes 4, working anodes 5 and polarizing electrodes 6 connected to the ends of the primary winding 7 of the power transformer 12. Connected to the ends of the winding 7 are also current resonance capacitors 11 at the operating frequency and working anodes 5, which are connected through adjustable voltage dividers for 10 s unified with the administering anodes 4 and the midpoint of the primary winding 7, 8, 9 is grounded and is connected to an electric arc cathode 2, anode 3 of the electric arc is coupled to the plus terminal controlled (RPN) of the voltage converter 14, the minus terminal of which is grounded. Inputs of alternating voltage on-load tap changer 14 are connected to the corresponding outputs of the auxiliary transformer (TSN) 16, to the TSN is also connected the electric arc start-up block (BZED) 15, and the input of TSN 16 is connected to the secondary winding 13 of the power transformer (CT) 12, included in the network electricity consumers.
Работает электронный генератор следующим образом. За счет электроэнергии сети потребителей, в которой могут вырабатывать (производить) электроэнергию энергоблоками тепловых электростанций, гидроэлектростанций, атомных электростанций или другими генераторами электроэнергии, получаемой через трансформатор собственных 16, с помощью БЗЭД 15 поджигают (создают) между катодом 2 и анодом 3 электрическую дугу, которая ионизирует рабочую среду, находящуюся в РЭП 1.The electronic generator operates as follows. Due to the electricity of the consumer network, in which electricity can be generated (produced) by the power units of thermal power plants, hydroelectric power stations, nuclear power plants or other generators of electric power received through a transformer of their own 16, an electric arc is ignited (created) between cathode 2 and anode 3, which ionizes the working environment located in the REP 1.
Регулированием напряжения РПН 14 управляют электрической дугой создавая необходимый ток дуги для получения требуемого потока электронной плазмы. Под действием электрического поля управляющего анода 4, за счет электроэнергии сети потребителей создаваемого напряжения первичной цепи СТ 12 через делитель напряжения 10, при положительной полуволне напряжения, электроны выходят из области электрической дуги, формируясь в электронный луч (пучок электронной плазмы).The voltage regulation of the on-load tap-changer 14 controls the electric arc creating the necessary arc current to obtain the required electron plasma flow. Under the influence of the electric field of the control anode 4, due to the electricity of the consumer network of the created voltage of the primary circuit ST 12 through the voltage divider 10, with a positive half-wave of voltage, the electrons exit the region of the electric arc, forming an electron beam (electron plasma beam).
Выйдя из управляющего анода, пучок электронной плазмы попадает в ускоряющее электрическое поле рабочего анода 5, за счет энергии которого также получаемой из сети СТ 12 происходит увеличение скорости направленного движения электронов, сближение друг с другом под действием силы Лоренца и возрастание энергии электронного взаимодействия в пучке электронной плазмы за счет сил Кулона до значений, необходимых для получения требуемой мощности и энергии от ЭГЭ. Weij=qп 2/εreij - энергия электронного взаимодействия в пучке заряженной плазмы. Здесь qп - суммарный заряд электронов в пучке плазмы; 6 - диэлектрическая проницаемость в пучке плазмы; reij=(eэп/εUA)1/2 - среднее расстояние между электронами в пучке плазмы, получившей потенциал UA электрического поля рабочего анода 5; lэп - длина «электронной пушки» - расстояние между катодом 2 и рабочим анодом 5 «электронной пушки». Электрическим полем анода 5 пучок электронной плазмы направляется на соответствующий поляризующийся электрод 6, создавая на нем напряжение, пропорциональное энергии электронного взаимодействия (Иэ=Weij/qп). Под воздействием этого напряжения по соответствующему плечу первичной обмотки 7 идет электрический ток, который на катоде 2 электрической дуги рекомбинирует положительные ионы, превращая их в атомы и молекулы рабочей среды, вновь подвергаемой ионизации электрической дугой. При смене полярности полуволны напряжения на управляющем 4 и рабочем аноде 5, происходит поляризация другого электрода 6 и импульс тока идет по другому плечу первичной обмотки 7. В результате на вторичной обмотке 13 из двух полуволн в первичной обмотке создается переменный ток промышленной частоты и потребители получают электроэнергию созданную ЭГЭ. Таким образом, регулированием напряжения РПН 14 создает необходимый ток электрической дуги, анодным напряжением промышленной частоты превращают его в рабочий ток I1 рабочее напряжение U1 первичной цепи СТ 12 и получают соответствующую мощность. Полная мощность ЭГЭ S=I1·U1=Ii 2·Z1H где U1=I1·Z1н, напряжение, сила тока и полное сопротивление нагрузки первичной цепи ЭГЭ. Сила тока в первичной цепи должна быть больше Imin. I1>Imin=ε(e/me)1/2·Ui3/2, чтобы ЭГЭ был генератором электроэнергии, а не только преобразователем одной формы электричества в другую (см. статью: [Об электронном генераторе электроэнергии, Вестник Сиб. гос. аэрокосмического ун-та, ISSN 1816-9724, вып.1(34) Красноярск, 2011., с 25-28]), т.е. энергия электронного взаимодействия будет больше затрат энергии на ее получение Weij>(Wид+Wme)/η. Здесь (e/me) - гиромагнитное число электрона; Wид=Uд·qп - затраты энергии на ионизацию рабочей среды электрической дугой; Wme=UA·qп - затраты энергии на массоперенос электронов в пучке электронной плазмы; η - КПД электронного генератора электроэнергии. Конденсаторы 11 совместно с соответствующими плечами первичной обмотки 7 создают резонанс токов на рабочей частоте. В результате происходит компенсация реактивной мощности и повышение коэффициента мощности (cos(p) практически до «1», а также уменьшение общего тока РЭП в 1,5-2 раза, что соответственно увеличивает срок службы реактора электронной плазмы.Leaving the control anode, the electron plasma beam enters the accelerating electric field of the working anode 5, due to the energy of which is also obtained from the CT 12 network, the directional electron velocity increases, they approach each other under the action of the Lorentz force and the electron interaction energy in the electron beam increases plasma due to the Coulomb forces to the values necessary to obtain the required power and energy from the EGE. W eij = q n 2 / εr eij is the electron interaction energy in a charged plasma beam. Here q p is the total charge of electrons in the plasma beam; 6 - dielectric constant in a plasma beam; r eij = (e ep / εU A ) 1/2 is the average distance between the electrons in the plasma beam, which received the potential U A of the electric field of the working anode 5; l ep - the length of the "electron gun" is the distance between the cathode 2 and the working anode 5 of the "electron gun". By the electric field of the anode 5, the electron plasma beam is directed to the corresponding polarizing electrode 6, creating a voltage on it proportional to the electron interaction energy (And e = W eij / q p ). Under the influence of this voltage, an electric current flows along the corresponding arm of the primary winding 7, which recombines positive ions at the cathode 2 of the electric arc, turning them into atoms and molecules of the working medium, again subjected to ionization by an electric arc. When the polarity of the half-wave of voltage is changed at the control 4 and the working anode 5, the other electrode 6 is polarized and the current pulse goes across the other arm of the primary winding 7. As a result, an alternating current of industrial frequency is created on the secondary winding 13 of the two half-waves and the consumers receive electricity created by the EGE. Thus, by regulating the voltage on-load tap-changer 14 creates the necessary electric arc current, turn it into an operating current I 1 by the anode voltage of the industrial frequency, and the operating voltage U 1 of the primary circuit CT 12 and obtain the corresponding power. The total power of the EGE S = I 1 · U 1 = I i 2 · Z 1H where U 1 = I 1 · Z 1n , voltage, current and load impedance of the primary EGE circuit. The current in the primary circuit must be greater than Imin. I 1 > I min = ε (e / m e ) 1/2 · Ui 3/2 so that the EHE is a generator of electricity, and not just a converter of one form of electricity to another (see article: [About the electronic generator of electricity, Vestnik Sib State Aerospace University, ISSN 1816-9724, issue 1 (34) Krasnoyarsk, 2011., from 25-28]), i.e. the electron interaction energy will be greater than the energy expenditure for its production W eij > (W id + W me ) / η. Here (e / me) is the gyromagnetic number of the electron; W id = U d · q p - energy costs for the ionization of the working medium by an electric arc; W me = U A · q p - energy consumption for mass transfer of electrons in an electron plasma beam; η - the efficiency of the electronic electric power generator. Capacitors 11 together with the corresponding shoulders of the primary winding 7 create a resonance of the currents at the operating frequency. As a result, the reactive power is compensated and the power factor increases (cos (p) to almost “1”, as well as a 1.5–2-fold decrease in the total REP current, which accordingly increases the life of the electron plasma reactor.
Установка управляющих анодов 4, между низковольтными электродами электрической дуги и высоковольтными рабочими анодами 5, экранирует (защищает) электроды электрической дуги от попадания на них высокого напряжения рабочих анодов 5, приводящего к пробою изоляции низковольтных цепей и потере работоспособности электронного генератора. У заявляемого электронного генератора напряженность поля управляющих анодов 4 и электродов 2 и 3 электрической дуги одного порядка, что не приводит к электрическому пробою изоляции, а их близкое расположение позволяет эффективно управлять формированием электронного луча, получать требуемый электронный ток в пучках плазмы и требуемую мощность от ЭГЭ, исключая удлинение электронного луча, применяемого в прототипе, приводящего к рассеянию электронного пучка в рабочей среде, вызывающему потерю энергии.The installation of the control anodes 4, between the low-voltage electrodes of the electric arc and the high-voltage working anodes 5, shields (protects) the electrodes of the electric arc from the high voltage of the working anodes 5, which leads to a breakdown of the insulation of low-voltage circuits and loss of operability of the electronic generator. The inventive electronic generator field strength of the control anodes 4 and electrodes 2 and 3 of the electric arc of the same order, which does not lead to electrical breakdown of insulation, and their close location allows you to effectively control the formation of the electron beam, to obtain the required electron current in the plasma beams and the required power from EGE , excluding the elongation of the electron beam used in the prototype, leading to scattering of the electron beam in the working medium, causing energy loss.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012119610/07A RU2505915C2 (en) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | Electronic generator of electric power |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012119610/07A RU2505915C2 (en) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | Electronic generator of electric power |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012119610A RU2012119610A (en) | 2013-12-10 |
| RU2505915C2 true RU2505915C2 (en) | 2014-01-27 |
Family
ID=49682514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012119610/07A RU2505915C2 (en) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | Electronic generator of electric power |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2505915C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2733444A1 (en) * | 1977-07-25 | 1979-02-08 | Interatom | MAGNETODYNAMIC AUTO ELECTROLYSIS |
| SU1708931A1 (en) * | 1988-10-20 | 1992-01-30 | Simonov Sergej M | Filter-press electrolyzer for obtaining hydrogen and oxygen |
| RU2032769C1 (en) * | 1990-04-10 | 1995-04-10 | Институт общей и неорганической химии АН Украины | Method of oxygen and hydrogen production |
| RU2262793C2 (en) * | 2002-12-19 | 2005-10-20 | Казьмин Богдан Николаевич | Electrical energy generation process |
-
2012
- 2012-05-11 RU RU2012119610/07A patent/RU2505915C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2733444A1 (en) * | 1977-07-25 | 1979-02-08 | Interatom | MAGNETODYNAMIC AUTO ELECTROLYSIS |
| SU1708931A1 (en) * | 1988-10-20 | 1992-01-30 | Simonov Sergej M | Filter-press electrolyzer for obtaining hydrogen and oxygen |
| RU2032769C1 (en) * | 1990-04-10 | 1995-04-10 | Институт общей и неорганической химии АН Украины | Method of oxygen and hydrogen production |
| RU2262793C2 (en) * | 2002-12-19 | 2005-10-20 | Казьмин Богдан Николаевич | Electrical energy generation process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012119610A (en) | 2013-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2340064C1 (en) | Method and device for electrical energy transmission (versions) | |
| RU2664387C2 (en) | Steplessly variable saturation compensation choke | |
| CN107565577B (en) | Gas tube switched flexible AC electricity transmission system | |
| CN109792811B (en) | Converter-fed electric arc furnace with capacitor means in the secondary circuit | |
| US20170245356A1 (en) | High voltage generator | |
| RU2505915C2 (en) | Electronic generator of electric power | |
| GB663816A (en) | Improvements in and relating to apparatus for the acceleration of electrons and ions | |
| RU183180U1 (en) | DEVICE FOR AUTOMATIC COMPENSATION OF SINGLE-PHASE EARTH CURRENT CURRENT IN ELECTRIC NETWORKS WITH INSULATED NEUTRAL | |
| Abdel-Salami | High-Voltage Generation | |
| US9973092B2 (en) | Gas tube-switched high voltage DC power converter | |
| CA2910674C (en) | Apparatus for reducing a magnetic unidirectional flux component in the core of a transformer | |
| CN102573163A (en) | Control method of high-voltage power supply of electron beam melting furnace and power supply device | |
| Zaneta et al. | Harmonic distortion produced by synchronous generator in thermal-power plant | |
| Mazzanti et al. | The state of the art about electric arc furnaces for steel use and the compensation of their perturbing effects on the grid | |
| Popa et al. | A prospective on power quality analyze of three sections plate-type electrostatic precipitator supplies | |
| Kulkarni et al. | Concept of series connected vacuum interrupters | |
| DEMIRJIAN et al. | Power conditioning and control requirements of coal fired MHD generators | |
| Ryzhov et al. | The model of plasma-electronic technology of producing electricity from electron beams | |
| Aftyka et al. | Cooperation of the AC/DC/AC Power Converterwith a GlidArc Multi-Electrode Plasma Reactor | |
| Komarzyniec et al. | Reduction of the Conducted Disturbances Generated by the Ignition Systems of Glidarc Plasma Reactors | |
| Putilin et al. | Constructing protection against single phase-to-earth faults in electricity grids | |
| Ježek | Perspective generator circuit breaker | |
| Gahlaut et al. | Power supply system for negative ion source at IPR | |
| CN117835519A (en) | Multiphase alternating-current arc plasma excitation power supply and system | |
| Kim et al. | Preliminary Test of 1 Mv Electrostatic Accelerator at Komac |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160512 |