RU2622847C2 - Устройство и способ стребкова усиления электрических сигналов (варианты) - Google Patents
Устройство и способ стребкова усиления электрических сигналов (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622847C2 RU2622847C2 RU2015146668A RU2015146668A RU2622847C2 RU 2622847 C2 RU2622847 C2 RU 2622847C2 RU 2015146668 A RU2015146668 A RU 2015146668A RU 2015146668 A RU2015146668 A RU 2015146668A RU 2622847 C2 RU2622847 C2 RU 2622847C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gap
- inductors
- resonant circuit
- light sources
- resonant
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000003321 amplification Effects 0.000 title abstract description 7
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 title abstract description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 40
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 22
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 19
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 12
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 2
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии. Технический результат - увеличение коэффициента усиления электрических сигналов и повышение стабильности величины коэффициента усиления при изменении нагрузки. Предложено четыре варианта устройств усиления электрических сигналов и способ усиления электрических сигналов. Предлагаемые устройства усиления электрических сигналов содержат по две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур, и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, который содержит источники света, которые могут быть выполнены и установлены различным образом. 5 н. и 22 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии.
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 C 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: Pn=кPn-1, где к - коэффициент усиления одного каскада (Резонансный усилитель мощности. Пат. РФ №2517378, заявл. 17.10.2012, опубл. 27.05.2014. Бюл. №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.
Недостатком известного устройства является большая масса сердечников и катушек и невысокий коэффициент усиления.
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).
Недостатком известного способа и устройства для усиления колебаний является использование только одного параметра индуктивности резонансного контура и 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.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение коэффициента усиления и снижение зависимости параметров устройства и способа усиления электрических сигналов от величины нагрузки.
Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления электрических сигналов и стабилизации величины коэффициента усиления при изменении нагрузки.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве Стребкова 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 прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде короткозамкнутых солнечных элементов, соединенных оптически с источниками оптического излучения, площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, 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 или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой, все понижающие трансформаторы присоединены к нагрузке параллельно по постоянному току после выпрямителя или по переменному току после инвертора.
В варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.
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, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.
В другом варианте устройства каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.
В варианте устройства источники света выполнены в виде светодиодов.
В другом варианте устройства источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.
Технический результат достигается также тем, что в предлагаемом устройстве Стребкова 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 прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде короткозамкнутых солнечных элементов, соединенных оптически с источниками оптического излучения, площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, катушки индуктивности, попарно соединенные последовательно между собой и с емкостью и образующие резонансный контур, соединены через выпрямитель или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой, все понижающие трансформаторы присоединены к нагрузке параллельно по постоянному току после выпрямителя или по переменному току после инвертора.
В варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.
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, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.
В варианте устройства каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.
В варианте устройства источники света выполнены в виде светодиодов.
В варианте устройства источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.
Технический результат достигается также тем, что в устройстве Стребкова 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 прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, прибор выполнен в виде короткозамкнутых солнечных элементов, соединенных оптически с источниками оптического излучения, плоскости солнечных элементов параллельны плоскости торцов катушек индуктивности, а площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, все катушки индуктивности, соединенные последовательно между собой и с емкостью, образуют общую вторичную обмотку резонансного высокочастотного трансформатора Тесла, а выводы вторичной обмотки трансформатора Тесла соединены через диодно-конденсаторный блок или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой.
В варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.
В 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, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.
В варианте устройства каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.
В варианте устройства источники света выполнены в виде светодиодов.
В другом варианте устройства источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.
Технический результат достигается также тем, что в устройстве Стребкова 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 прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, прибор выполнен в виде короткозамкнутых солнечных элементов, соединенных оптически с источниками оптического излучения, плоскости солнечных элементов параллельны плоскости торцевой поверхности катушек индуктивности, а площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, все катушки индуктивности, соединенные последовательно между собой и с емкостью и образующие общий резонансный контур, соединены через выпрямитель или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой.
В варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.
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, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.
В другом варианте устройства каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.
В варианте устройства источники света выполнены в виде светодиодов.
Технический результат достигается также тем, что в способе Стребкова усиления электрических сигналов, включающем периодическое изменение параметров резонансного контура путем изменения энергии электромагнитного поля в установленных попарно и соосно катушках индуктивности резонансного контура и возбуждения электромагнитных колебаний в резонансном контуре, в зазоре между катушками индуктивности устанавливают короткозамкнутые солнечные элементы, солнечные элементы освещают импульсным излучением с частотой 100 Г - 100 кГц, возбуждают в катушках индуктивности и в солнечных элементах колебания электромагнитного поля, изменяют индуктивность резонансного контура, с частотой fc, в два раза большей резонансной частоты f0 резонансного контура, fc=2f0, возбужденные в резонансном контуре колебания преобразуют по напряжению в резонансном высокочастотном трансформаторе Тесла, выпрямляют в выпрямителе и через инвертор передают электрическую энергию в нагрузку.
В варианте способа в качестве первичной обмотки резонансного высокочастотного трансформатора Тесла используют катушки индуктивности резонансного контура, а источники света устанавливают с внешней стороны катушек индуктивности.
В варианте способа установленные попарно соосно с зазором катушки индуктивности соединяют незамкнутым сердечником из ферромагнитного материала, например, феррита, а источники света устанавливают в зазоре у торцевой части солнечных элементов.
Изобретение иллюстрируется фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6.
На фиг. 1 представлена электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с использованием солнечных элементов для изменения индуктивности в независимых резонансных контурах с двумя трансформаторами Тесла в каждом резонансном контуре.
На фиг. 2 - электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с использованием солнечных элементов для изменения индуктивности в независимых резонансных контурах с понижающими трансформаторами Тесла в каждом резонансном контуре.
На фиг. 3 - электрическая блок-схема устройства усиления электрических сигналов с использованием катушек индуктивности с кольцевыми ферритами и источниками света с внешней стороны катушек индуктивности.
На фиг 4 - электрическая блок-схема устройства усиления электрических сигналов с общим незамкнутым сердечником для каждой пары попарно соосно установленных катушек индуктивности с источниками света у торцевой части солнечных элементов.
На фиг. 5 - электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с использованием солнечных элементов для изменения индуктивности общего резонансного контура с двумя трансформаторами Тесла.
На фиг. 6 - электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с использованием солнечных элементов для изменения индуктивности общего резонансного контура с одним понижающим трансформатором Тесла.
Устройство Стребкова усиления электрических сигналов на фиг. 1 содержит две группы катушек индуктивности 1 и 2, установленных попарно с зазором 3 в параллельных плоскостях 4 соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью 5 и образующих резонансный контур 6. Прибор 7 для периодического изменения параметров резонансного контура 6, установленный в зазоре 3 между каждыми двумя катушками индуктивности 1, 2, выполнен в виде короткозамкнутых солнечных элементов 8, соединенных оптически с источниками оптического излучения 9. Площадь S1 каждого солнечного элемента 8 равна или больше площади S2 торцевой поверхности 10 катушки индуктивности 1, 2. Источники оптического излучения 9 установлены с внешней стороны катушек индуктивности 1. 2 и соединены электрически с импульсным источником питания 11 с регулируемой частотой 100 Гц-100 кГц. Катушки индуктивности 1, 2, попарно соединенные последовательно между собой и с емкостью 5, образуют резонансный контур 6 первичной обмотки 12 резонансного высокочастотного трансформатора Тесла 13, каждая катушка индуктивности 1, 2 имеет дополнительную обмотку 14, дополнительные обмотки 14 каждой катушки индуктивности 1, 2 образуют вторичную обмотку 15 резонансного высокочастотного трансформатора Тесла 13, выводы вторичной обмотки трансформатора Тесла 13 соединены через понижающий резонансный трансформатор Тесла 16, выпрямитель 17 и инвертор 18 с нагрузкой 19, все резонансные трансформаторы Тесла 16 присоединены к нагрузке 19 параллельно по постоянному току после выпрямителя 17.
На фиг. 2 каждые две установленные соосно пары катушек индуктивностей 1, 2, попарно соединенные последовательно между собой и с емкостью 5 и образующие независимый резонансный контур 6, соединены через понижающий трансформатор Тесла 16, выпрямитель 17 и с общим инвертором 18 с нагрузкой 19. Все резонансные и понижающие трансформаторы Тесла 16 присоединены к нагрузке 19 параллельно по постоянному току после выпрямителя 17.
Источники света 9 выполнены в виде светодиодов или в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов и установлены по оси 20 катушек индуктивности 1. 2 с наружной стороны 21 катушек индуктивности 1. 2, противоположной зазору с солнечными элементами 8.
Солнечные элементы 8 имеют плоскости р-n переходов 22 и металлических контактов 23, параллельные плоскости торцевой поверхности 10 катушек индуктивности 1. 2 резонансного контура 6. Контакты 21 солнечных элементов 8 закорочены между собой с помощью металлической перемычки 24.
Солнечные элементы 8 выполнены из полупроводникового материала, например, кремния, который при отсутствии освещения прозрачен для магнитного поля катушек индуктивности 1 и 2. Для того, что исключить экранирование магнитного поля металлическими контактами 22 солнечных элементов 8, контакты 22 выполнены в виде тонких полос шириной 100-200 мкм, которые размещены друг на другом на обоих сторонах солнечного элемента 8, при этом общая площадь контактов 22 на поверхности солнечного элемента не превышает 5% площади солнечного элемента 8.
На фиг. 3 каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности 1, 2 имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники 25, а источники света 9 установлены на оси 20 с наружной стороны катушек индуктивности 1 и 2.
На фиг. 4 каждые две установленные соосно попарно с зазором 3 катушки индуктивности 1, 2 имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник 26 с зазором, размер которого равен зазору 3 между катушками индуктивности 1 и 2, а источник света 9 установлен в зазоре 3 у торцевой части солнечных элементов 8.
На фиг. 5 все катушки индуктивности 1, 2 соединены последовательно между собой и с емкостью 5, образуют общую первичную обмотку 27 резонансного высокочастотного трансформатора 28, все дополнительные обмотки 14 соединены последовательно между собой и образуют вторичную обмотку 29 резонансного высокочастотного трансформатора 28, а выводы вторичной обмотки 29 трансформатора Тесла 28 соединены через еще второй резонансный трансформатор Тесла 30, выпрямитель 31 и инвертор 32 с нагрузкой 33.
На фиг. 6 все катушки индуктивности соединены последовательно между собой и с емкостью 5 и образуют общий резонансный контур 34, соединены через понижающий резонансный трансформатор Тесла 35, выпрямитель 36 и инвертор 37 с нагрузкой 38.
Способ Стребкова усиления электрических сигналов реализуется следующим образом. Устанавливают попарно и соосно катушки индуктивности и соединяют их последовательно с емкостью 5 резонансного контура 34 (фиг. 6), в зазоре 3 между катушками индуктивности 1, 2 устанавливают короткозамкнутые солнечные элементы 8, солнечные элементы 8 освещают импульсным излучением с частотой 100 Гц - 100 кГц, возбуждают в катушках индуктивности 1, 2 и в солнечных элементах 8 колебания электромагнитного поля, изменяют индуктивность резонансного контура 34 с частотой fс в два раза большей резонансной частоты fo резонансного контура, fc=2fo, возбужденные в резонансном контуре 34 колебания преобразуют по напряжению в резонансном контуре 34 колебания преобразуют по напряжению в резонансном высокочастотном трансформаторе Тесла 28, выпрямляют в выпрямителе 31 и через инвертор 32 передают электрическую энергию в нагрузку 33.
При освещении короткозамкнутых солнечных элементов 8 по всей площади солнечных элементов протекает ток короткого замыкания, который создает собственное магнитное поле и экранирует магнитное поле катушек индуктивности 1 и 2, при этом энергия магнитного поля катушек индуктивности изменяется, что эквивалентно уменьшению индуктивности катушек индуктивности 1 и 2. При выключении освещения солнечных элементов 8 эффективная самоиндукция катушек индуктивности 1 и 2 становится максимальной.
Изменение индуктивности резонансного контура 6 приводит к параметрическому возбуждению электромагнитных колебаний. При изменении индуктивности с частотой 2 кГц, в два раза большей, чем резонансная частота fo колебаний контура 6, в резонансном контуре возникают мощные колебания с напряжением на катушке самоиндукции 1, 2 контура 12-15 кВ. В проводниках и в катушках 1, 2 резонансного контура 6 существуют хаотичные флуктации электронов, энергия и амплитуда колебаний которых пропорциональна температуре окружающей среды. Как показывают теория и опыт, в резонансном контуре 6 постоянно циркулируют беспорядочные, непрерывно меняющие свое направление, частоту и величину очень слабые флуктуационные токи величиной 10-12-10-10 А, наведенные теплом окружающей среды, магнитным полем Земли, атмосферными разрядами, электрическими устройствами, радиоволнами. Параметрический резонансный усилитель мощности усиливает эти электрические колебания, что приводит к увеличению мощности в цепи.
Изменение индуктивности резонансного контура 6 соответствует введению в цель резонансного контура 6 переменной индуктивности. Общая индуктивность резонансного контура 6 изменяется от от L1+L2 до L1+L2-ΔL. Если частота f изменений параметров резонансного контура 6 в 2 раза превосходит резонансную частоту fo 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 однопроводной линии 14 на высоковольтную обмотку 15 понижающего трансформатора Тесла 16, у которого низковольтная обмотка 17 с емкостью 18 настроена на резонансную частоту fo. Электрическую энергию с трансформатора Тесла 16 передают в выпрямитель 17, преобразуют по частоте в инверторе 18 и передают в нагрузку 19.
Изменение частоты f осуществляют путем регулирования частоты импульсов освещения источников оптического излучения 9 с помощью импульсного источника питания 11.
Пример выполнения устройства и способа Стребкова усиления электрических сигналов.
Каждая катушка индуктивности 1, 2 (фиг. 1) диаметром 80 мм, длиной 150 мм имеет 12 витков изолированного медного провода диаметром 10 мм, намотанные на кольцевом ферритовом сердечнике 23 (фиг. 3). Зазор 3 между катушками индуктивности 1, 2 составляет 15 мм, количество солнечных элементов 8-2, толщина каждого солнечного элемента 0,5 мм, диаметр солнечного элемента 100 мм. Два источника света 9 на основе светодиодов общей электрической мощностью 100 Вт установлены с внешней стороны 2 катушек индуктивности 1 и 2 и присоединены параллельно к импульсному источнику питания 11. Кремниевые солнечные элементы установлены осеметрично на оси 20. Освещение солнечных элементов 8 от источников света 11 осуществляют по оси 20 через внутреннюю полость катушек индуктивности 1, 2.
Каждая катушка индуктивности имеет дополнительную обмотку 14 с числом витков 92 с образованием вторичной обмотки 15 резонансного трансформатора Тесла 13.
Катушки индуктивности 1 и 2 соединены между собой попарно последовательно с образованием общей первичной обмотки 12 трансформатора Тесла 13 и с емкостью 5 с образованием резонансного контура 6 с резонансной частотой fo=2 кГц. Дополнительные обмотки 14 катушек индуктивности соединены между собой последовательно и образуют общую вторичную обмотку 15 трансформатора Тесла 13.
Ток короткого замыкания солнечного элемента 8 составляет в импульсном режиме 5А при освещенности 0,5 Вт/см2.
Напряжение на входе понижающего трансформатора Тесла 16 составляет 12 кВ, выпрямленное напряжение на выпрямителе 19 - 500 В, напряжение на трехфазном инверторе 20 - 230/380 В, чистота 50 Гц, электрическая мощность 6 кВт.
Устройство усиления электрических сигналов имеет простую конструкцию, большую мощность при изменении нагрузки, устойчиво к коротким замыканиям и может использоваться для питания радиостанций, в технологиях сварки, а также в качестве компактного высокочастотного источника питания.
Claims (27)
1. Устройство усиления электрических сигналов, содержащее две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, отличающееся тем, что прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде короткозамкнутых солнечных элементов, соединенных оптически с источниками оптического излучения, площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, 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 или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой, все понижающие резонансные трансформаторы Тесла присоединены к нагрузке параллельно по постоянному току после выпрямителя или по переменному току после инвертора.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник с зазором, размер которого равен зазору между катушками индуктивности, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источники света выполнены в виде светодиодов.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.
7. Устройство усиления электрических сигналов, содержащее две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, отличающееся тем, что прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде короткозамкнутых солнечных элементов, соединенных оптически с источниками оптического излучения, площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, катушки индуктивности, попарно соединенные последовательно между собой и с емкостью и образующие резонансный контур, соединены через выпрямитель или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой, все понижающие трансформаторы присоединены к нагрузке параллельно по постоянному току после выпрямителя или по переменному току после инвертора.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.
9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник с зазором, размер которого равен зазору между катушками индуктивности, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.
10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.
11. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что источники света выполнены в виде светодиодов.
12. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.
13. Устройство усиления электрических сигналов, содержащее две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, отличающееся тем, что прибор выполнен в виде короткозамкнутых солнечных элементов, соединенных оптически с источниками оптического излучения, плоскости солнечных элементов параллельны плоскости торцевой поверхности катушек индуктивности, а площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, все катушки индуктивности, соединенные последовательно между собой и с емкостью, образуют общую вторичную обмотку резонансного высокочастотного трансформатора Тесла, а выводы вторичной обмотки трансформатора Тесла соединены через диодно-конденсаторный блок или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой.
14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.
15. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник с зазором, размер которого равен зазору между катушками индуктивности, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.
16. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.
17. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что источники света выполнены в виде светодиодов.
18. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.
19. Устройство усиления электрических сигналов, содержащее две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, отличающееся тем, что прибор выполнен в виде короткозамкнутых солнечных элементов, соединенных оптически с источниками оптического излучения, плоскости солнечных элементов параллельны плоскости торцов катушек индуктивности, а площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, все катушки индуктивности, соединенные последовательно между собой и с емкостью и образующие общий резонансный контур, соединены через выпрямитель или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой.
20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.
21. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник с зазором, размер которого равен зазору между катушками индуктивности, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.
22. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.
23. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что источники света выполнены в виде светодиодов.
24. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.
25. Способ усиления электрических сигналов, включающий периодическое изменение параметров резонансного контура путем изменения энергии электромагнитного поля в установленных попарно и соосно катушках индуктивности резонансного контура и возбуждения электромагнитных колебаний в резонансном контуре, отличающийся тем, что в зазоре между катушками индуктивности устанавливают короткозамкнутые солнечные элементы, солнечные элементы освещают импульсным излучением с частотой 100 Гц - 100 кГц, возбуждают в катушках индуктивности и в солнечных элементах колебания электромагнитного поля, изменяют индуктивность резонансного контура, с частотой fc, в два раза большей резонансной частоты fo резонансного контура, fc=2fo, возбужденные в резонансном контуре колебания преобразуют по напряжению в резонансном высокочастотном трансформаторе Тесла, выпрямляют в выпрямителе и через инвертор передают электрическую энергию в нагрузку.
26. Способ по п. 25, отличающийся тем, что в качестве первичной обмотки резонансного высокочастотного трансформатора Тесла используют катушки индуктивности резонансного контура, а источники света устанавливают с внешней стороны катушек индуктивности.
27. Способ по п. 25, отличающийся тем, что установленные попарно соосно с зазором катушки индуктивности соединяют незамкнутым сердечником из ферромагнитного материала, например из феррита, а источники света устанавливают в зазоре у торцевой части солнечных элементов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015146668A RU2622847C2 (ru) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Устройство и способ стребкова усиления электрических сигналов (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015146668A RU2622847C2 (ru) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Устройство и способ стребкова усиления электрических сигналов (варианты) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015146668A RU2015146668A (ru) | 2017-05-11 |
| RU2622847C2 true RU2622847C2 (ru) | 2017-06-20 |
Family
ID=58715169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015146668A RU2622847C2 (ru) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Устройство и способ стребкова усиления электрических сигналов (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2622847C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2656975C1 (ru) * | 2017-04-14 | 2018-06-07 | Дмитрий Семенович Стребков | Резонансный усилитель мощности и способ усиления в нем электрических колебаний |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4609879A (en) * | 1982-07-20 | 1986-09-02 | Gerhard Flachenecker | Circuitry for a selective push-pull amplifier |
| RU2172546C1 (ru) * | 2000-01-24 | 2001-08-20 | Стребков Дмитрий Семенович | Способ и устройство для передачи электрической энергии |
| RU2510558C1 (ru) * | 2012-07-19 | 2014-03-27 | Александр Викторович Атаманов | Беспроводная зарядная система для маломощных потребителей электрической энергии |
| RU2517378C1 (ru) * | 2012-10-17 | 2014-05-27 | Дмитрий Семенович Стребков | Резонансный усилитель мощности |
-
2015
- 2015-10-29 RU RU2015146668A patent/RU2622847C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4609879A (en) * | 1982-07-20 | 1986-09-02 | Gerhard Flachenecker | Circuitry for a selective push-pull amplifier |
| RU2172546C1 (ru) * | 2000-01-24 | 2001-08-20 | Стребков Дмитрий Семенович | Способ и устройство для передачи электрической энергии |
| RU2510558C1 (ru) * | 2012-07-19 | 2014-03-27 | Александр Викторович Атаманов | Беспроводная зарядная система для маломощных потребителей электрической энергии |
| RU2517378C1 (ru) * | 2012-10-17 | 2014-05-27 | Дмитрий Семенович Стребков | Резонансный усилитель мощности |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2656975C1 (ru) * | 2017-04-14 | 2018-06-07 | Дмитрий Семенович Стребков | Резонансный усилитель мощности и способ усиления в нем электрических колебаний |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015146668A (ru) | 2017-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK0799517T4 (da) | Apparat til beröringsfri induktiv overföring af elektrisk energi | |
| RU2012101642A (ru) | Бесконтактное питающее оборудование | |
| RU2014147136A (ru) | Компактный высоковольтный радиочастотный генератор с использованием авторезонансной катушки индуктивности | |
| RU2622847C2 (ru) | Устройство и способ стребкова усиления электрических сигналов (варианты) | |
| RU2622845C2 (ru) | Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты) | |
| RU2622844C1 (ru) | Резонансный параметрический генератор и способ возбуждения электрических колебаний в резонансном параметрическом генераторе | |
| RU2601144C1 (ru) | Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты) | |
| RU2598688C1 (ru) | Параметрический резонансный генератор | |
| CN106575564A (zh) | 具有集成变换器的开关转换器电路 | |
| KR101470815B1 (ko) | 저전압용 자기공명 무선 전력 전송장치 | |
| Qu et al. | Design consideration of a current-source-output inductive power transfer LED lighting system | |
| JP2019170034A5 (ru) | ||
| RU2645222C2 (ru) | Устройство и способ усиления электрических сигналов | |
| SU886071A1 (ru) | Трансформатор | |
| RU2423746C2 (ru) | Электрический высокочастотный резонансный трансформатор (варианты) | |
| RU189077U1 (ru) | Каскадный трансформатор отбора мощности | |
| RU120519U1 (ru) | Вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты | |
| RU2013136408A (ru) | Способ поражения токопроводящих целей регулированием тока поражения и устройства для его осуществления | |
| RU2614987C1 (ru) | УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (Варианты) | |
| RU2656975C1 (ru) | Резонансный усилитель мощности и способ усиления в нем электрических колебаний | |
| RU2605764C1 (ru) | Параметрический резонансный генератор и способ возбуждения в генераторе электрических колебаний | |
| RU2661888C1 (ru) | Резонансный трансформатор | |
| da Silva et al. | Analysis of losses in the core of an electrodeless fluorescent lamp | |
| UA151493U (uk) | Спосіб живлення високовольтного світлодіода за допомогою резонансного перетворювача з двох індуктивно зв'язаних контурів | |
| RU2644119C1 (ru) | Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171030 |