RU2601144C1

RU2601144C1 - Electrical signals amplification device and method (versions)

Info

Publication number: RU2601144C1
Application number: RU2015123584/08A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Семенович Стребков
Original assignee: Дмитрий Семенович Стребков
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2016-10-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in power amplifiers. Electric signals amplification device comprises two groups of inductance coils, electric motor driven disc for resonant circuit installed in gap between coils parameters periodic change, which are connected in pairs in series between each other and with capacitor and form high-frequency Tesla resonance transformer primary winding resonant circuit, which secondary winding is formed by each inductance coil additional windings. Method of electrical signals amplification is characterized by that vibrations excited in resonance circuit are converted by voltage in said Tesla transformer, rectified and transmitted to load through inverter.

EFFECT: higher gain coefficient and reduced dependency of electric signals amplification parameters from load.

17 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии.The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for amplifying electrical signals based on resonant converters of electrical energy.

Известен резонансный усилитель мощности, содержащий входной и силовой трансформаторы с нагрузкой во вторичной обмотке силового трансформатора и последовательный резонансный контур между трансформаторами, состоящий из емкости С и индуктивности входной обмотки силового трансформатора, а также из устройства обратной связи между обмотками входного и силового трансформатора, резонансный усилитель мощности содержит n каскадов усиления из n понижающих силовых трансформаторов, соединенных между собой с помощью n последовательных резонансных контуров, где n=2, 3, … m, а обратная связь выполнена в виде устройства, обеспечивающего однонаправленное движение электрической энергии от вторичной обмотки последнего силового трансформатора к первичной обмотке входного трансформатора, мощность каждого последующего n-го силового трансформатора связана с мощностью предыдущего n-1-го силового трансформатора соотношением: P_n=кР_n-1, где к - коэффициент усиления одного каскада (Резонансный усилитель мощности. Пат. РФ №2517378, заявл. 17.10.2012, опубл. 27.05.2014. Бюл. №15).Known resonant power amplifier containing input and power transformers with a load in the secondary winding of the power transformer and a series resonant circuit between transformers, consisting of a capacitance C and inductance of the input winding of the power transformer, as well as from a feedback device between the windings of the input and power transformer, a resonant amplifier power contains n amplification stages of n step-down power transformers, interconnected using n consecutive resonance nth circuits, where n = 2, 3, ... m, and the feedback is made in the form of a device providing unidirectional movement of electric energy from the secondary winding of the last power transformer to the primary winding of the input transformer, the power of each subsequent n-th power transformer is related to the power of the previous n-1st power transformer by the ratio: P _n = kP _n-1 , where k is the gain of one stage (Resonant power amplifier. Pat. RF №2517378, declared 10/17/2012, publ. 05/27/2014. Bull. No. 15).

В варианте исполнения резонансного усилителя мощности устройство обратной связи выполнено в виде блока бесперебойного питания, вход которого соединен с вторичной обмоткой последнего силового трансформатора, а выход - с первичной обмоткой входного трансформатора. В другом варианте исполнения резонансного усилителя мощности устройство обратной связи выполнено в виде однонаправленной индуктивности, вход которой соединен со вторичной обмоткой последнего силового трансформатора, а выход - с первичной обмоткой входного трансформатора.In the embodiment of the resonant power amplifier, the feedback device is made in the form of an uninterruptible power supply unit, the input of which is connected to the secondary winding of the last power transformer, and the output to the primary winding of the input transformer. In another embodiment of the resonant power amplifier, the feedback device is made in the form of a unidirectional inductance, the input of which is connected to the secondary winding of the last power transformer, and the output to the primary winding of the input transformer.

Недостатком известного устройства является большая масса сердечников и катушек и невысокий коэффициент усиления.A disadvantage of the known device is the large mass of cores and coils and a low gain.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является резонансный параметрический усилитель мощности, состоящий из двух групп плоских катушек самоиндукции с железным сердечником, соединенных с емкостью и образующих резонансный контур, катушки самоиндукции установлены на двух параллельных плоскостях по периферии двух параллельных окружностей, между обращенными друг к другу сторонами катушек выполнено узкое пространство в виде щели, в которой помещен металлический диск с возможностью вращения, имеющий на периферии вырезы в виде зубцов, количество зубцов равно количеству пар катушек, середины зубцов расположены на окружности, совпадающей с окружностью, проходящей через центр катушек самоиндукции (И. Греков. Резонанс. - Госэнергоиздат, 1952, с. 60-84).Closest to the proposed invention is a resonant parametric power amplifier, consisting of two groups of flat self-induction coils with an iron core connected to the capacitance and forming a resonant circuit, self-induction coils are mounted on two parallel planes around the periphery of two parallel circles, between the sides of the coils facing each other a narrow space is made in the form of a slit in which a metal disk is rotatably placed having cuts in the form of teeth on the periphery s, the number of teeth is equal to the number of pairs of coils, the middle of the teeth are located on a circle coinciding with the circle passing through the center of the self-induction coils (I. Grekov. Resonance. - Gosenergoizdat, 1952, pp. 60-84).

Недостатком известного способа и устройства для усиления колебаний являются ограниченная мощность из-за нелинейной зависимости индуктивности катушки с железным сердечником от тока в катушке самоиндукции. Другим недостатком является снижение добротности резонансного контура из-за включения сопротивления нагрузки в цепь резонансного контура.A disadvantage of the known method and device for amplifying oscillations is limited power due to the nonlinear dependence of the inductance of the iron core coil on the current in the self-induction coil. Another disadvantage is the decrease in the quality factor of the resonant circuit due to the inclusion of load resistance in the circuit of the resonant circuit.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение коэффициента усиления и снижение зависимости параметров устройства и способа усиления электрических сигналов от величины нагрузки.The objective of the invention is to increase the gain and reduce the dependence of the parameters of the device and method of amplification of electrical signals from the magnitude of the load.

Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления электрических сигналов и стабилизации величины коэффициента усиления при изменении нагрузки.The technical result consists in increasing the gain of electrical signals and stabilizing the magnitude of the gain when the load changes.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве усиления электрических сигналов, содержащем две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и диск с приводом от электродвигателя для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между катушками индуктивности, диск содержит по периферии диска круглые вырезы диаметром D_B, количество вырезов равно количеству пар катушек индуктивности, диаметр вырезов D_B и расстояние между вырезами равно диаметру D_K катушек индуктивности, центры вырезов расположены на окружности, равной окружности, на которой находятся центры осей катушек индуктивности, диск установлен на оси электродвигателя, которая совпадает с осью симметрии диска с вырезами и катушек индуктивности, катушки индуктивности, попарно соединенные последовательно между собой и с емкостью, образуют резонансный контур первичной обмотки резонансного высокочастотного трансформатора Тесла, каждая катушка индуктивности имеет дополнительную обмотку, дополнительные обмотки каждой катушки индуктивности образуют вторичную обмотку резонансного высокочастотного трансформатора Тесла, выводы вторичной обмотки трансформатора Тесла соединены через выпрямитель и инвертор или через еще один резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой, все резонансные контуры каждой пары катушек индуктивности присоединены к нагрузке параллельно по постоянному току после выпрямителя или по переменному току после инвертора.The technical result is achieved in that in the proposed device for amplifying electrical signals containing two groups of inductors installed in pairs with a gap in parallel planes coaxially opposite each other, connected in series with the capacitance and forming a resonant circuit and a drive driven by an electric motor for periodically changing resonant parameters circuit installed in the gap between the inductance coils, the disk contains on the periphery of the disk round cuts with a diameter D _B , the number of cuts the call is equal to the number of pairs of inductors, the diameter of the cuts D _B and the distance between the cuts is equal to the diameter D _{K of the} inductors, the centers of the cuts are located on a circle equal to the circle on which the centers of the axes of the inductors are located, the disk is mounted on the axis of the motor, which coincides with the axis of symmetry a disk with cutouts and inductance coils, inductors, pairwise connected in series with each other and with the capacitance, form the resonant circuit of the primary winding of the resonant high-frequency transfer Tesla transformer, each inductor has an additional winding, the additional windings of each inductance coil form the secondary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer, the terminals of the secondary winding of a Tesla transformer are connected through a rectifier and inverter or through another resonant Tesla transformer, a rectifier and an inverter with a load, all resonance each pair of inductors is connected to the load in parallel with direct current after the rectifier or with alternating current after the inverter.

В варианте устройства усиления электрических сигналов две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси ферритовые сердечники.In an embodiment of the device for amplifying electrical signals, two coaxially mounted in pairs with the gap of the inductor have axis-integrated ferrite cores.

В другом варианте устройства усиления электрических сигналов каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник с зазором, размер которого равен зазору между катушками индуктивности.In another embodiment of the device for amplifying electrical signals, every two coaxially mounted in pairs with the gap of the inductor have a common open ferrite core with a gap whose size is equal to the gap between the inductance coils.

В другом варианте устройства каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.In another embodiment of the device, each inductor has a permanent magnet integrated along the axis.

В варианте устройства диск выполнен из феррита.In an embodiment of the device, the disk is made of ferrite.

В другом варианте диск выполнен из диэлектрика и имеет на обеих поверхностях покрытие из мелкодисперсного ферромагнитного порошка с размером зерен 1-100 мкм, изолированных друг от друга слоем диэлектрика.In another embodiment, the disk is made of a dielectric and has a coating of finely dispersed ferromagnetic powder on both surfaces with a grain size of 1-100 μm, isolated from each other by a dielectric layer.

Технический результат достигается также тем, что в предлагаемом устройстве усиления электрических сигналов, содержащем две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и диск с приводом от электродвигателя для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между катушками индуктивности, диск содержит по периферии диска круглые вырезы диаметром D_B, количество вырезов равно количеству пар катушек индуктивности, диаметр вырезов и расстояние между вырезами равно диаметру катушек индуктивности, центры вырезов расположены на окружности, равной окружности, на которой находятся центры осей катушек индуктивности, диск установлен на оси электродвигателя, которая совпадает с осью симметрии диска с вырезами и катушек индуктивности, все катушки индуктивности, соединенные последовательно между собой и с емкостью, образуют общий резонансный контур первичной обмотки резонансного высокочастотного трансформатора Тесла, каждая катушка индуктивности имеет дополнительную обмотку, все дополнительные обмотки всех катушек индуктивности соединены последовательно и образуют общую вторичную обмотку резонансного высокочастотного трансформатора Тесла, а выводы вторичной обмотки трансформатора Тесла соединены через выпрямитель и инвертор или через еще один резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой.The technical result is also achieved by the fact that in the proposed device for amplifying electrical signals containing two groups of inductors installed in pairs with a gap in parallel planes coaxially opposite each other, connected in series with the capacitance and forming a resonant circuit and a drive driven by an electric motor for periodically changing parameters resonant circuit installed in the gap between the inductance coils, the disk contains on the periphery of the disk round cutouts with a diameter of D _B , quantities about the cut-outs is equal to the number of pairs of inductors, the diameter of the cuts and the distance between the cuts is the diameter of the inductors, the centers of the cuts are located on a circle equal to the circle on which the centers of the axes of the inductors are located, the disk is mounted on the axis of the electric motor, which coincides with the axis of symmetry of the disk with the cuts and inductors, all inductors connected in series with each other and with the capacitance form a common resonant circuit of the primary winding of the resonant high-frequency circuit Tesla transformer, each inductor has an additional winding, all additional windings of all inductors are connected in series and form a common secondary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer, and the terminals of the secondary winding of Tesla transformer are connected through a rectifier and inverter or through another Tesla resonant transformer, rectifier and inverter with load.

В варианте устройства усиления электрических сигналов каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси ферритовые сердечники.In an embodiment of the device for amplifying electrical signals, every two coaxially mounted in pairs with the gap of the inductor have axis-integrated ferrite cores.

В другом варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник с зазором, размер которого равен зазору между катушками индуктивности.In another embodiment of the device, every two coaxially mounted in pairs with a gap inductance coils have a common open ferrite core with a gap whose size is equal to the gap between the coils of inductance.

В варианте устройства каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.In an embodiment of the device, each inductor has a permanent magnet integrated along the axis.

В другом варианте устройства диск выполнен из диэлектрика и имеет на обеих поверхностях покрытие из мелкодисперсного ферромагнитного порошка с размером зерен 1-100 мкм, изолированных друг от друга слоем диэлектрика.In another embodiment of the device, the disk is made of dielectric and has a coating of finely dispersed ferromagnetic powder on both surfaces with a grain size of 1-100 microns, isolated from each other by a dielectric layer.

Технический результат достигается также тем, что в предлагаемом способе усиления электрических сигналов, включающем изменение индуктивности резонансного контура путем вращения диска между установленными попарно и соосно катушками индуктивности резонансного контура и возбуждение электромагнитных колебаний в резонансном контуре, возбужденные в резонансном контуре колебания преобразуют по напряжению в резонансном высокочастотном трансформаторе Тесла, выпрямляют в выпрямителе и через инвертор передают электрическую энергию в нагрузку.The technical result is also achieved by the fact that in the proposed method of amplifying electrical signals, including changing the inductance of the resonant circuit by rotating the disk between the inductance coils of the resonant circuit installed in pairs and coaxially and exciting electromagnetic waves in the resonant circuit, the oscillations excited in the resonant circuit are converted by voltage into the resonant high-frequency Tesla transformer, rectified in the rectifier and through the inverter transfer electric energy to the heat ZKU.

В варианте способа усиления мощности электрических сигналов в качестве первичной обмотки резонансного высокочастотного трансформатора Тесла используют катушки индуктивности резонансного контура.In a variant of the method for amplifying the power of electrical signals, the resonance circuit inductors are used as the primary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer.

В варианте способа установленные попарно соосно с зазором катушки индуктивности соединяют незамкнутым сердечником из ферромагнитного материала.In an embodiment of the method, the coils installed in pairs coaxially with the gap of the inductance are connected by an open core made of ferromagnetic material.

В другом варианте способа усиления электрических сигналов, включающем изменение индуктивности резонансного контура путем вращения диска между катушками индуктивности резонансного контура и возбуждение электромагнитных колебаний в резонансном контуре, возбужденные в резонансном контуре колебания усиливают по напряжению в резонансном высокочастотном трансформаторе Тесла, передают электрические колебания на понижающий резонансный трансформатор Тесла, усиливают электрические колебания по току в резонансном контуре понижающего трансформатора Тесла и через выпрямитель и инвертор передают электрическую энергию в нагрузку.In another version of the method for amplifying electrical signals, including changing the inductance of the resonant circuit by rotating the disk between the inductance coils of the resonant circuit and the excitation of electromagnetic waves in the resonant circuit, the oscillations excited in the resonant circuit amplify the voltage in the Tesla resonant high-frequency transformer, transmit electric oscillations to the step-down resonant transformer Tesla amplifies electrical current oscillations in the resonant circuit nsformatora Tesla and through a rectifier and an inverter transmitting electrical energy to the load.

В варианте способа в качестве первичной обмотки резонансного высокочастотного трансформатора Тесла используют катушки индуктивности резонансного контура.In a variant of the method, the inductance coils of the resonant circuit are used as the primary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer.

В другом варианте способа установленные попарно соосно с зазором катушки индуктивности соединяют незамкнутым сердечником из ферромагнитного материала.In another embodiment of the method, the coils installed in pairs coaxially with the gap of the inductance are connected by an open core made of ferromagnetic material.

Сущность изобретения поясняется Фиг. 1, 2, 3 и 4.The invention is illustrated in FIG. 1, 2, 3 and 4.

На Фиг. 1 показана электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с двумя трансформаторами Тесла.In FIG. 1 shows an electrical block diagram of a device and method for amplifying electrical signals with two Tesla transformers.

На Фиг. 2 показан общий вид устройства усиления электрических сигналов с катушками индуктивности с сердечниками из феррита.In FIG. 2 shows a general view of an electric signal amplification device with inductors with ferrite cores.

На Фиг. 3 представлена конструкция металлического диска с круговыми вырезами, равными диаметру катушек индуктивности.In FIG. 3 shows the design of a metal disk with circular cutouts equal to the diameter of the inductors.

На Фиг. 4 показана конструкция устройства усиления электрических сигналов с незамкнутым общим ферритовым сердечником для каждой пары установленных соосно катушек индуктивности.In FIG. Figure 4 shows the design of an electric signal amplification device with an open common ferrite core for each pair of coaxially mounted inductors.

На Фиг. 1 каждая пара катушек индуктивности 1 и 2 с индуктивностью L₁ L₂ установлена соосно через зазор 3, катушки индуктивности 1 и 2, соединенные последовательно между собой и с емкостью 4, образуют последовательный резонансный контур 5 с резонансной частотой f₀. Каждая катушка индуктивности 1 и 2 имеет дополнительную обмотку 6 и 7, обмотки 6 и 7 соединены последовательно и с обмотками катушек индуктивности 1 и 2 образуют трансформатор Тесла 8 без сердечника или с незамкнутым ферритовым сердечником 9.In FIG. 1, each pair of inductors 1 and 2 with inductance L ₁ L _{2 is} mounted coaxially through the gap 3, inductors 1 and 2, connected in series with each other and with capacity 4, form a series resonant circuit 5 with a resonant frequency f ₀ . Each inductor 1 and 2 has an additional winding 6 and 7, the windings 6 and 7 are connected in series and with the windings of the inductors 1 and 2 form a Tesla transformer 8 without a core or with an open ferrite core 9.

В зазоре 3 установлен диск 10 с вырезами 11.In the gap 3, a disk 10 is installed with cutouts 11.

На Фиг. 2 диск 10 имеет устройство для вращения в виде электродвигателя 12, а катушки индуктивности 1, 2 имеют ферритовый сердечник 9.In FIG. 2, the disk 10 has a device for rotation in the form of an electric motor 12, and the inductors 1, 2 have a ferrite core 9.

Трансформатор Тесла 8 соединен линией 14 с высоковольтной обмоткой понижающего трансформатора Тесла 16. Низковольтная обмотка 17 трансформатора Тесла 16 соединена через конденсатор 18 с выпрямителем 19, инвертором 20 с нагрузкой 21. При большом числе пар катушек индуктивности 1, 2 и 6, 7 все резонансные контуры каждой пары катушек индуктивности присоединены к нагрузке параллельно и через трансформаторы Тесла 7 и 16 и выпрямитель 19 по постоянному току или через инвертор 20 по переменному току.The Tesla transformer 8 is connected by a line 14 to the high-voltage winding of a Tesla transformer 16. The low-voltage winding 17 of the Tesla transformer 16 is connected through a capacitor 18 to a rectifier 19, an inverter 20 with a load 21. With a large number of pairs of inductors 1, 2 and 6, 7, all resonant circuits each pair of inductors is connected to the load in parallel and through Tesla transformers 7 and 16 and a rectifier 19 for direct current or through an inverter 20 for alternating current.

В варианте устройства усиления электрических сигналов может иметь N пар катушек индуктивности 1 и 2, 6 и 7 и N резонансных контуров 5, 2N трансформаторов Тесла 8 и 16, N выпрямителей 19, N инверторов 20 и нагрузку. Суммирование энергии N резонансных контуров осуществляют на постоянном токе путем соединения электрических выводов N выпрямителей или на переменном токе путем соединения электрических выводов N инверторов.In an embodiment of a device for amplifying electrical signals, it can have N pairs of inductors 1 and 2, 6 and 7 and N resonant circuits 5, 2N of Tesla transformers 8 and 16, N rectifiers 19, N inverters 20 and a load. The summation of the energy N of the resonant circuits is carried out on direct current by connecting the electrical leads of N rectifiers or on alternating current by connecting the electrical leads of N inverters.

В другом варианте исполнения устройства усиления электрических сигналов мощности все N пар катушек 1, 2 индуктивности соединяют последовательно в один резонансный контур, все вторичные обмотки всех катушек индуктивности 6, 7 соединяют последовательного с образованием резонансного высокочастотного трансформатора Тесла.In another embodiment of the device for amplifying electrical power signals, all N pairs of inductors 1, 2 are connected in series into one resonant circuit, all secondary windings of all inductors 6, 7 are connected in series to form a Tesla resonant high-frequency transformer.

В этом случае суммирование энергии происходит в одном общем резонансном контуре и в общем трансформаторе Тесла, электрическую энергию передают через общую линию, второй трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор в нагрузку.In this case, the summation of energy occurs in one common resonant circuit and in a common Tesla transformer, electric energy is transmitted through a common line, a second Tesla transformer, a rectifier and an inverter to the load.

На фиг. 3 показан в сечении диск 10 с вырезами 11. Диаметр D_B вырезов 11 равен диаметру D_K катушек индуктивности 1 и 2, а число вырезов N_B равно числу N_nK пар катушек.In FIG. 3 shows in cross section a disk 10 with cutouts 11. The diameter D _{B of} cutouts 11 is equal to the diameter D _{K of} inductors 1 and 2, and the number of cuts N _B is equal to the number N _{nK of} pairs of coils.

D_K=D_B, N_nK=N_B.D _K = D _B , N _nK = N _B.

На фиг. 4 каждая соосно установленная пара катушек индуктивности 1, 2 и 6, 7 соединена ферритовым сердечником 22 с воздушным зазором 23, равным зазору 3 между торцами катушек индуктивности 1, 2 и 6, 7. Второй трансформатор Тесла 16 может отсутствовать. В этом варианте трансформатор Тесла 8 соединен линией 14 непосредственно с выпрямителем 19. Выпрямитель 19 присоединен через инвертор 20 к нагрузке 21.In FIG. 4, each coaxially mounted pair of inductors 1, 2 and 6, 7 is connected by a ferrite core 22 with an air gap 23 equal to the gap 3 between the ends of the inductors 1, 2 and 6, 7. There may be no second Tesla transformer 16. In this embodiment, the Tesla transformer 8 is connected by line 14 directly to the rectifier 19. The rectifier 19 is connected through the inverter 20 to the load 21.

Устройство усиления электрических сигналов работает следующим образом. При вращении диска 10 с периферийной скоростью 200 м/с в зазоре 3 между катушками индуктивности 1, 2 и 6, 7 энергия магнитного поля

уменьшается, что эквивалентно уменьшению индуктивности катушек индуктивности. Когда в воздушном зазоре между катушками индуктивности 1, 2 и 6, 7 находятся вырезы 11, индуктивность контура 5 становится максимальной. Изменение индуктивности резонансного контура 5 приводит к параметрическому возбуждению электромагнитных колебаний. При изменении индуктивности с частотой 2 кГц, в два раза большей, чем резонансная частота f₀колебаний контура, в резонансном контуре возникают мощные колебания с напряжением на катушке индуктивности 1, 2 контура 12-15 кВ. В проводниках и в катушках индуктивности 1, 2 и 6, 7 резонансного контура существуют хаотичные флуктуации электронов, энергия и амплитуда колебаний которых пропорциональна температуре окружающей среды. Как показывает теория и опыт, в резонансном контуре 5 постоянно циркулируют беспорядочные, непрерывно меняющие свое направление, частоту и величину очень слабые флуктуационные токи величиной менее 10^-12 А, наведенные теплом окружающей среды, магнитным полем Земли, атмосферными разрядами, электрическими устройствами, радиоволнами. Устройство благодаря эффекту параметрического резонанса усиливает эти электрические колебания, что приводит к увеличению мощности в цепи.A device for amplifying electrical signals works as follows. When the disk 10 rotates with a peripheral speed of 200 m / s in the gap 3 between the

inductors

1, 2 and 6, 7, the magnetic field energy

decreases, which is equivalent to a decrease in the inductance of the inductors. When cutouts 11 are located in the air gap between the

inductance coils

1, 2 and 6, 7, the inductance of circuit 5 becomes maximum. Changing the inductance of the resonant circuit 5 leads to parametric excitation of electromagnetic waves. When the inductance change at a frequency of 2 kHz, twice higher than the resonance frequency f ₀ contour oscillations in the resonant circuit generates powerful vibrations with the voltage across the

inductor

1, 2 circuits 12-15 kV. In conductors and

inductors

1, 2 and 6, 7 of the resonant circuit, there are chaotic fluctuations of electrons, the energy and amplitude of which are proportional to the ambient temperature. As theory and experience show, in the resonant circuit 5 disordered, constantly changing their direction, frequency and magnitude very weak fluctuation currents of magnitude less than 10 ^-12 A induced by the heat of the environment, the Earth’s magnetic field, atmospheric discharges, electrical devices, and radio waves constantly circulate. The device due to the effect of parametric resonance amplifies these electrical vibrations, which leads to an increase in power in the circuit.

Изменение индуктивности резонансного контура соответствует введению в цель резонансного контура 5 переменной индуктивности 13. Общая индуктивность резонансного контура изменяется от L₁+L₂ до L₁+L₂-ΔL. Если частота f изменений параметров резонансного контура 5 в 2 раза превосходит резонансную частоту f₀ контура, происходит усиление энергии колебаний и напряжения на катушках индуктивности 1 и 2. Трансформатор Тесла 8 усиливает электрические колебания по напряжению и передает их по линии 14 на высоковольтную обмотку 15 второго трансформатора Тесла 16, у которого низковольтная обмотка 17 с емкостью 18 настроена на резонансную частоту f₀. Электрическую энергию с трансформатора Тесла 16 передают в выпрямитель 19, преобразуют по частоте в инверторе 20 и передают в нагрузку 21. В предлагаемом устройстве усиления электрических сигналов нагрузка отделена от резонансного контура 5 вставкой постоянного тока в виде выпрямителя 19, поэтому изменение сопротивления нагрузки 21 не влияет на добротность резонансного контура 5.The change in the inductance of the resonant circuit corresponds to the introduction of a variable inductance 13 into the target of the resonant circuit 5. The total inductance of the resonant circuit varies from L ₁ + L ₂ to L ₁ + L ₂ -ΔL. If the frequency f of changes in the parameters of the resonant circuit 5 is 2 times higher than the resonant frequency f _{0 of the} circuit, the energy of the oscillations and the voltage on the inductors 1 and 2 are amplified. The Tesla transformer 8 amplifies the electric oscillations in voltage and transfers them through line 14 to the high-voltage winding 15 of the second Tesla transformer 16, in which a low-voltage winding 17 with a capacity of 18 is tuned to a resonant frequency f ₀ . The electric energy from the Tesla transformer 16 is transferred to the rectifier 19, converted in frequency to the inverter 20 and transferred to the load 21. In the proposed device for amplifying electrical signals, the load is separated from the resonant circuit 5 by inserting a direct current in the form of a rectifier 19, so the change in the load resistance 21 does not affect on the quality factor of the resonant circuit 5.

Изменение частоты f осуществляют путем регулирования числа оборотов электродвигателя 12 с помощью частотного преобразователя 22.The change in frequency f is carried out by adjusting the speed of the motor 12 using a frequency Converter 22.

Пример выполнения способа и устройства усиления электрических сигналов.An example implementation of the method and device for amplifying electrical signals.

Каждая катушка индуктивности 1, 2 имеет 15 витков изолированного медного провода диаметром 10 мм, намотанные на ферритовом стержне-сердечнике 9 диаметром 40 мм, длиной 150 мм. Зазор 3 между катушками индуктивности 1, 2 составляет 15 мм, ширина диска 10-10 мм, диаметр диска 400 мм. Диск 10 закреплен на подшипниках и соединен с осью однофазного электродвигателя 22 мощностью 300 Вт со скоростью вращения 6000 об/мин.Each inductor 1, 2 has 15 turns of insulated copper wire with a diameter of 10 mm, wound on a ferrite core core 9 with a diameter of 40 mm, length 150 mm. The gap 3 between the inductors 1, 2 is 15 mm, the width of the disk 10-10 mm, the diameter of the disk 400 mm The disk 10 is mounted on bearings and connected to the axis of a single-phase electric motor 22 with a power of 300 W with a rotation speed of 6000 rpm.

Диск 10 содержит 4 выреза 11 диаметром 60 мм, центры которых при вращении совпадают с осями катушек индуктивности 1 и 2.The disk 10 contains 4 cutouts 11 with a diameter of 60 mm, the centers of which during rotation coincide with the axes of the inductors 1 and 2.

Каждая катушка индуктивности имеет дополнительную обмотку 6 или 7 с числом витков 90 с образованием вторичной обмотки трансформатора Тесла 8.Each inductor has an additional winding 6 or 7 with a number of turns 90 with the formation of the secondary winding of the Tesla transformer 8.

Все катушки индуктивности 1 и 2 соединены между собой попарно последовательно с образованием общей первичной обмотки трансформатора Тесла 8 и с емкостью 14 с образованием резонансного контура 5 с резонансной частотой f₀=1 кГц. Все дополнительные обмотки 6 и 7 катушек индуктивности соединены между собой последовательно и образуют общую вторичную обмотку трансформатора Тесла.All inductors 1 and 2 are interconnected in pairs in series with the formation of a common primary winding of a Tesla transformer 8 and with a capacity of 14 with the formation of a resonant circuit 5 with a resonant frequency f ₀ = 1 kHz. All additional windings 6 and 7 of the inductors are interconnected in series and form a common secondary winding of the Tesla transformer.

Понижающий трансформатор Тесла 16 выполнен аналогично.Tesla 16 step-down transformer is made similarly.

Напряжение на входе трансформатора Тесла 16 составляет 15 кВ, выпрямленное напряжение на выпрямителе 19 500 В, напряжение на трехфазном инверторе 20 230/380 В, частота 50 Гц, электрическая мощность 10 кВт.The voltage at the input of the Tesla 16 transformer is 15 kV, the rectified voltage at the rectifier is 19 500 V, the voltage at the three-phase inverter is 20 230/380 V, the frequency is 50 Hz, the electric power is 10 kW.

Устройство усиления электрических сигналов имеет простую конструкцию, большую мощность при изменении нагрузки, устойчив к коротким замыканиям и может использоваться для питания радиостанций, в технологиях сварки, а также в качестве компактного высокочастотного источника питания.The device for amplifying electrical signals has a simple design, high power when the load changes, it is resistant to short circuits and can be used to power radio stations, in welding technologies, and also as a compact high-frequency power source.

Claims

1. A device for amplifying electrical signals, containing two groups of inductors installed in pairs with a gap in parallel planes coaxially opposite each other, connected in series with the capacitance and forming a resonant circuit and a drive driven by an electric motor for periodically changing the parameters of the resonant circuit, installed in the gap between coils, characterized in that the disc comprises a disc peripherally round cutouts with a diameter D _in a quantity equal to the number of cutouts coil pairs and inductance diameter cutouts D _B and the distance between the notches equal to the diameter D _K coils, the centers of the recesses located on the circumference of the circle on which are located the centers axes of inductance coils, a disc mounted on the motor axis, which coincides with the drive axis of symmetry with cutouts and coils inductors, inductors, in pairs connected in series with each other and with the capacitance, form a resonant circuit of the primary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer, each in inductance has an additional winding, the additional windings of each inductor form the secondary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer, the terminals of the secondary winding of a Tesla transformer are connected through a rectifier or through another Tesla resonant transformer, a rectifier and an inverter with a load, all the resonant circuits of each pair of inductors are connected to parallel in direct current after the rectifier or in alternating current after the inverter.

2. The device according to p. 1, characterized in that every two coaxially mounted in pairs with the gap of the inductor have axis-integrated ferrite cores.

3. The device according to p. 1, characterized in that every two coaxially mounted in pairs with a gap inductance coils have a common open ferrite core with a gap whose size is equal to the gap between the coils of inductance.

4. The device according to claim 1, characterized in that each inductance coil has a permanent magnet integrated along the axis.

5. The device according to p. 1, characterized in that the disk is made of ferrite.

6. The device according to claim 1, characterized in that the disk is made of dielectric and has a coating of finely dispersed ferromagnetic powder on both surfaces with a grain size of 1-100 μm, isolated from each other by a dielectric layer.

7. A device for amplifying electrical signals, containing two groups of inductors installed in pairs with a gap in parallel planes coaxially opposite each other, connected in series with the capacitance and forming a resonant circuit and a drive driven by an electric motor for periodically changing the parameters of the resonant circuit, installed in the gap between coils, characterized in that the disc comprises a disc peripherally round cutouts with a diameter D _in a quantity equal to the number of cutouts coil pairs and ductivity, the diameter of the cuts and the distance between the cuts is the diameter of the inductance coils, the centers of the cuts are located on a circle equal to the circle on which the centers of the axes of the inductors are located, the disk is mounted on the axis of the electric motor, which coincides with the axis of symmetry of the disk with cuts and inductors, all coils inductors connected in series with each other and with the capacitance form a common resonant circuit of the primary winding of the Tesla resonant high-frequency transformer, each coil inductance It has an additional winding, all additional windings of all inductors are connected in series and form a common secondary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer, and the terminals of the secondary winding of a Tesla transformer are connected through a rectifier and inverter or through another Tesla resonant transformer, rectifier and inverter with a load.

8. The device according to p. 7, characterized in that every two coaxially mounted in pairs with the gap of the inductor have axis-integrated ferrite cores.

9. The device according to p. 7, characterized in that every two coaxially mounted in pairs with a gap inductance coils have a common open ferrite core with a gap whose size is equal to the gap between the inductance coils.

10. The device according to claim 7, characterized in that each inductance coil has a permanent magnet integrated along the axis.

11. The device according to p. 7, characterized in that the disk is made of ferrite.

12. The device according to p. 7, characterized in that the disk is made of dielectric and has a coating of finely dispersed ferromagnetic powder on both surfaces with a grain size of 1-100 microns, isolated from each other by a dielectric layer.

13. A method of amplifying electrical signals, including changing the inductance of the resonant circuit by rotating the disk between the inductance coils of the resonant circuit installed in pairs and coaxially and exciting electromagnetic waves in the resonant circuit, characterized in that the oscillations excited in the resonant circuit are converted by voltage in the Tesla resonant high-frequency transformer, rectified in the rectifier and through the inverter transfer electric energy to the load.

14. The method according to p. 13, characterized in that as the primary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer, resonance circuit inductors are used.

15. The method according to p. 13, characterized in that the coils installed in pairs coaxially with the gap of the inductance are connected by an open core made of ferromagnetic material.

16. A method of amplifying electrical signals, including changing the inductance of the resonant circuit by rotating the disk between the inductance coils of the resonant circuit and exciting electromagnetic waves in the resonant circuit, characterized in that the oscillations excited in the resonant circuit amplify the voltage in the Tesla resonant high-frequency transformer, transmit electric oscillations to Tesla’s step-down resonant transformer, amplifies the electric current oscillations in the resonance step-down circuit Tesla transformer and through a rectifier and an inverter transmitting electrical energy to the load.

17. The method according to p. 15 or 16, characterized in that the coils installed in pairs coaxially with the gap of the inductance are connected with an open core made of ferromagnetic material.