RU2639948C1 - Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты) - Google Patents

Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2639948C1
RU2639948C1 RU2017105712A RU2017105712A RU2639948C1 RU 2639948 C1 RU2639948 C1 RU 2639948C1 RU 2017105712 A RU2017105712 A RU 2017105712A RU 2017105712 A RU2017105712 A RU 2017105712A RU 2639948 C1 RU2639948 C1 RU 2639948C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
voltage
transformer
voltage winding
tesla
Prior art date
Application number
RU2017105712A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Семенович Стребков
Олег Валентинович Вигдорчиков
Original Assignee
Дмитрий Семенович Стребков
Олег Валентинович Вигдорчиков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Семенович Стребков, Олег Валентинович Вигдорчиков filed Critical Дмитрий Семенович Стребков
Priority to RU2017105712A priority Critical patent/RU2639948C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2639948C1 publication Critical patent/RU2639948C1/ru
Priority to PCT/RU2018/000096 priority patent/WO2018156054A2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F9/00—Magnetic amplifiers
    • H03F9/04—Magnetic amplifiers voltage-controlled, i.e. the load current flowing in only one direction through a main coil, e.g. Logan circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F19/00—Fixed transformers or mutual inductances of the signal type
    • H01F19/04—Transformers or mutual inductances suitable for handling frequencies considerably beyond the audio range
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • 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
    • 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
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2173—Class D power amplifiers; Switching amplifiers of the bridge type
    • 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
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2176—Class E amplifiers

Abstract

Изобретение относится к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии. Задачей и техническим результатом является в способе и устройстве увеличение коэффициента усиления и снижение зависимости параметров от величины нагрузки с увеличением добротности резонансных контуров за счет однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания к нагрузке, исключения сопротивления нагрузки из электрической цепи, обеспечивающей параметрическое усиление электрических колебаний, и использования энергии электрического поля уединенных емкостей, что приводит к параметрическому изменению емкости в резонансных контурах высоковольтных обмоток трансформаторов Тесла. Предлагается усиление электрических сигналов путем параметрического возбуждения колебаний в резонансном контуре и преобразование электрической энергии в энергию колебаний с частотой fв резонансном контуре низковольтной обмотки трансформатора Тесла, а также усиление электрических колебаний тока и напряжения путем периодического изменения потенциала за счет поляризации молекул воздуха и паров воды в электрическом поле уединенной емкости и параметрического резонанса в резонансном контуре высоковольтной обмотки трансформатора Тесла с частотой f=f5 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

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 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: Pn=kPn-1, где k - 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 со 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. Другим недостатком является снижение добротности из-за электромагнитной связи между обмотками трансформаторов и обмена энергией между резонансными контурами.
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 усиления колебаний является ограниченная мощность резонансного контура из-за нелинейной зависимости индуктивности катушки с железным сердечником от тока в катушке самоиндукции.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение коэффициента усиления и снижение зависимости параметров устройства и способа усиления электрических сигналов от величины нагрузки.
В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается коэффициент усиления электрических сигналов, увеличивается добротность резонансных контуров и уменьшается влияние сопротивления нагрузки на параметры устройства за счет однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания к нагрузке, исключения сопротивления нагрузки из электрической цепи, обеспечивающей параметрическое усиление электрических колебаний, и использования энергии электрического поля уединенных емкостей для поляризации диэлектриков атмосферы Земли, содержащей молекулы воздуха и паров воды, что приводит к параметрическому изменению емкости в резонансных контурах высоковольтных обмоток трансформаторов Тесла.
Технический результат достигается тем, что в устройстве усиления электрических сигналов, содержащем резонансный контур из последовательно соединенных индуктивности и емкости и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, индуктивность выполнена в виде высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, у которой низкопотенциальный конец у основания трансформатора Тесла соединен через сопротивление нагрузки с землей, а прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде уединенной емкости из проводящего материала, установленной на некоторой высоте над трансформатором Тесла и соединенной с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, низковольтная обмотка трансформатора Тесла установлена у основания трансформатора Тесла и состоит из двух секций с одинаковым числом витков, расположенных симметрично с двух сторон высоковольтной обмотки, при этом направление намотки витков первой секции снаружи высоковольтной обмотки противоположно направлению намотки витков второй секции с внутренней стороны высоковольтной обмотки, низковольтная обмотка соединена последовательно с емкостью с образованием резонансного контура низковольтной обмотки и параллельно с источником питания и импульсным коммутатором, резонансные контуры высоковольтной и низковольтной обмотки настроены на одинаковую резонансную частоту.
В варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде сферы.
В другом варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде тороида.
В варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде цилиндрической поверхности.
Еще в одном варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде плоской поверхности.
Технический результат достигается также тем, что в устройстве усиления электрических сигналов, содержащем резонансный контур из последовательно соединенных индуктивности и емкости и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, индуктивность выполнена в виде высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, у которой низкопотенциальный конец у основания трансформатора Тесла соединен через первичную обмотку дополнительного высокочастотного трансформатора Тесла с землей, вторичная обмотка дополнительного высокочастотного трансформатора соединена последовательно с емкостью с образованием резонансного контура нагрузки и параллельно через инвертор и через блок обратной связи с источником питания, прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде уединенной емкости из проводящего материала, установленной на некоторой высоте над трансформатором Тесла и соединенной с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, низковольтная обмотка трансформатора Тесла установлена у основания трансформатора Тесла и состоит из двух секций с одинаковым числом витков, расположенных симметрично с двух сторон высоковольтной обмотки, при этом направление намотки витков первой секции снаружи высоковольтной обмотки противоположно направлению намотки витков второй секции с внутренней стороны высоковольтной обмотки, низковольтная обмотка соединена последовательно с емкостью с образованием резонансного контура низковольтной обмотки и параллельно с источником питания и импульсным коммутатором, резонансные контуры высоковольтной, низковольтной обмотки и нагрузки настроены на одинаковую резонансную частоту.
В варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде сферы.
В другом варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде тороида.
В варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде цилиндрической поверхности.
Еще в одном варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде плоской поверхности.
Технический результат достигается также тем, что в устройстве усиления электрических сигналов, содержащем резонансный контур из последовательно соединенных индуктивности и емкости и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, индуктивность выполнена в виде высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, у которой низкопотенциальный конец у основания трансформатора Тесла соединен через первичную обмотку дополнительного высокочастотного трансформатора Тесла с землей, указанная первичная обмотка состоит из двух секций с одинаковым числом витков, расположенных симметрично с двух сторон вторичной обмотки дополнительного высокочастотного трансформатора, при этом направление намотки витков первой секции снаружи вторичной обмотки противоположно направлению намотки витков второй секции с внутренней стороны вторичной обмотки, вторичная обмотка дополнительного высокочастотного трансформатора соединена последовательно с емкостью с образованием резонансного контура нагрузки и параллельно через инвертор с нагрузкой и через блок обратной связи с источником питания, а прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде уединенной емкости из проводящего материала, установленной на некоторой высоте над трансформатором Тесла и соединенной с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, низковольтная обмотка трансформатора Тесла установлена у основания трансформатора Тесла и состоит из двух секций с одинаковым числом витков, расположенных симметрично с двух сторон высоковольтной обмотки, при этом направление намотки витков первой секции снаружи высоковольтной обмотки противоположно направлению намотки витков второй секции с внутренней стороны высоковольтной обмотки, низковольтная обмотка соединена последовательно с емкостью с образованием резонансного контура низковольтной обмотки и параллельно с источником питания и импульсным коммутатором, резонансные контуры высоковольтной и низковольтной обмотки настроены на одинаковую резонансную частоту.
В варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде сферы.
В другом варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде тороида.
В варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде цилиндрической поверхности.
Еще в одном варианте устройства усиления электрических сигналов уединенная емкость выполнена в виде плоской поверхности.
Технический результат достигается также тем, что в способе усиления электрических сигналов путем параметрического возбуждения колебаний в резонансном контуре преобразуют электрическую энергию в энергию колебаний с частотой f1 в резонансном контуре низковольтной обмотки трансформатора Тесла, усиливают электрические колебания тока и напряжения путем периодического изменения потенциала за счет поляризации молекул воздуха и паров воды в электрическом поле уединенной емкости и параметрического резонанса в резонансном контуре высоковольтной обмотки трансформатора Тесла с частотой f2=f1, блокируют передачу электрических сигналов из резонансного контура высоковольтной обмотки в резонансный контур низковольтной обмотки трансформатора Тесла путем однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания в резонансный контур высоковольтной обмотки и однонаправленной электромагнитной связи между низковольтной и высоковольтной обмоткой трансформатора Тесла, передают усиленные колебания тока и напряжения в резонансный контур нагрузки с частотой f3=f2=f1, преобразуют электрическую энергию по частоте и напряжению в инверторе, передают в нагрузку и частично по цепи обратной связи через блок обратной связи на вход источника питания.
Технический результат достигается также тем, что в способе усиления электрических сигналов путем параметрического возбуждения колебаний в резонансном контуре преобразуют электрическую энергию в энергию колебаний с частотой f1 в резонансном контуре низковольтной обмотки трансформатора Тесла, усиливают электрические колебания тока и напряжения путем периодического изменения потенциала за счет поляризации молекул воздуха и паров воды в электрическом поле уединенной емкости и параметрического резонанса в резонансном контуре высоковольтной обмотки трансформатора Тесла с частотой f2=f1, блокируют передачу электрических сигналов из резонансного контура высоковольтной обмотки в резонансный контур низковольтной обмотки трансформатора Тесла путем однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания в резонансный контур высоковольтной обмотки и однонаправленной электромагнитной связи между низковольтной и высоковольтной обмоткой трансформатора Тесла, передают усиленные колебания тока и напряжения в резонансный контур нагрузки с частотой f3=f2=f1, блокируют передачу электрических сигналов из резонансного контура нагрузки в резонансный контур высоковольтной обмотки трансформатора Тесла путем однонаправленной передачи электрической энергии от резонансного контура высоковольтной обмотки и однонаправленной электромагнитной связи между первичной и вторичной обмоткой дополнительного высокочастотного трансформатора, преобразуют электрическую энергию по частоте и напряжению в инверторе, передают в нагрузку и частично по цепи обратной связи через блок питания на вход источника питания.
Устройство и способ усиления электрических сигналов иллюстрируется на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, где
на фиг. 1 представлена электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с нагрузкой в цепи высоковольтной обмотки трансформатора Тесла,
на фиг. 2 - электрическая блок-схема устройства и способа с тремя резонансными контурами,
на фиг. 3 - электрическая блок-схема устройства с однонаправленной передачей электрической энергии от источника питания к нагрузке,
на фиг. 4 - схема поляризации молекул паров воды в электрическом поле атмосферы при положительном потенциале на уединенной емкости,
на фиг. 5 - схема поляризации молекул паров воды в электрическом поле атмосферы при отрицательном потенциале на уединенной емкости.
Устройство усиления электрических сигналов на фиг. 1 содержит резонансный контур 1 из последовательно соединенных индуктивности 2 и емкости 3. Индуктивность 2 выполнена в виде высоковольтной обмотки 4 трансформатора Тесла 5, у которой низкопотенциальный конец 6 у основания трансформатора Тесла 5 соединен через сопротивление нагрузки 7 с землей 8, а прибор для периодического изменения параметров резонансного контура 1 выполнен в виде уединенной емкости 3 в форме тороида 9 из проводящего материала, установленной на некоторой высоте Н над трансформатором Тесла 5 и соединенной с высокопотенциальным выводом 10 высоковольтной обмотки 4 трансформатора Тесла 5, низковольтная обмотка 11 трансформатора Тесла 5 установлена у основания 12 трансформатора Тесла 5 и состоит из двух секций 13 и 14 с одинаковым числом витков, расположенных симметрично с двух сторон высоковольтной обмотки 4, при этом направление намотки витков первой секции 13 снаружи высоковольтной обмотки 4 противоположно направлению намотки витков второй секции 14 с внутренней стороны высоковольтной обмотки 4, низковольтная обмотка 11 соединена последовательно с емкостью 15 с образованием резонансного контура 16 низковольтной обмотки 11 и параллельно с источником питания 17 и импульсным коммутатором 18, резонансные контуры 1 и 16 высоковольтной и низковольтной обмотки настроены на одинаковую резонансную частоту. Уединенная емкость может быть выполнена также в виде сферы, цилиндрической, конусной или плоской поверхности. Выводы от сопротивления нагрузки 7 соединены через блок обратной связи 19 с источником питания 17.
На фиг. 2 низкопотенциальный конец 6 у основания 12 трансформатора Тесла 5 соединен через первичную обмотку 20 дополнительного высокочастотного трансформатора 21 с землей 8, вторичная обмотка 22 дополнительного высокочастотного трансформатора 21 соединена последовательно с емкостью 23 с образованием резонансного контура 24 нагрузки 25 и параллельно через инвертор 26 и через блок обратной связи 27 с источником питания 17, прибор для периодического изменения параметров резонансного контура 1 выполнен в виде уединенной емкости 28 в форме сферы 29 из проводящего материала, установленной на некоторой высоте Н над трансформатором Тесла 5 и соединенной с высокопотенциальным выводом 10 высоковольтной обмотки 4 трансформатора Тесла 5. Резонансные контуры 1 высоковольтной, 16 низковольтной обмотки и контура 24 нагрузки 25 настроены на одинаковую резонансную частоту.
На фиг. 3 низкопотенциальный вывод 6 у основания 12 трансформатора Тесла 5 соединен через первичную обмотку 30 дополнительного высокочастотного трансформатора 31 с землей 8, первичная обмотка 30 состоит из двух секций 32 и 33 с одинаковым числом витков, расположенных симметрично с двух сторон вторичной обмотки 34 дополнительного высокочастотного трансформатора 31, при этом направление намотки витков первой секции 32 снаружи вторичной обмотки 34 противоположно направлению намотки витков второй секции 33 с внутренней стороны вторичной обмотки 34, вторичная обмотка 34 дополнительного высокочастотного трансформатора 31 соединена последовательно с емкостью 35 с образованием резонансного контура 36 нагрузки 25 и параллельно через инвертор 26 с нагрузкой 25 и через блок обратной связи 27 с источником питания 17, а прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде уединенной емкости в форме плоской сетки 37 из проводящего материала, установленной на высоте Н над трансформатором Тесла 5 и соединенной с высокопотенциальным выводом 10 высоковольтной обмотки 4 трансформатора Тесла 5, низковольтная обмотка 11 трансформатора Тесла 5 выполнена аналогично фиг. 1 и 2. Резонансные контуры 1 высоковольтной обмотки и 16 низковольтной обмотки и резонансного контура 36 нагрузки 25 настроены на одинаковую частоту f1=f2=f3.
На фиг. 4 уединенная емкость 3 в виде плоской сетки 37 имеет положительный потенциал на поверхности сетки. Молекулы паров воды 38 с атомами кислорода 39 и водорода 40 ориентированы с двух сторон плоской поверхности сетки 37 вдоль электрического поля 40 емкости 3. Угол между связями 42 кислород-водород в молекуле воды 38 составляет 104°27'.
На фиг. 5 уединенная емкость 3 имеет отрицательный потенциал на поверхности плоской сетки 37. Молекулы паров воды 38 с двух сторон сетки поляризованы и ориентированы вдоль линии электрического поля 41 с поворотом на 180° по сравнению с фиг. 4.
Способ усиления электрических сигналов реализуется следующим образом.
Источник питания 17 (фиг. 2) через ограничивающее сопротивление R заряжает емкость 15. Когда напряжение емкости 15 достигнет заданной величины, импульсный коммутатор 18 замыкает цепь резонансного контура 16, и емкость 15 разряжается на индуктивность 2. В контуре 16 возникают колебания электромагнитного поля с частотой f1, которые передают через магнитное поле в высоковольтную обмотку 4 трансформатора Тесла 5. В резонансном контуре 1 высоковольтной обмотки 4 возникают колебания электромагнитного поля с частотой f2=f1, при этом вокруг естественной уединенной емкости 3 возникают колебания электрического поля. Электрическая емкость проводящего заряженного тела:
Figure 00000001
где q - заряд, а ϕ - потенциал поля заряда.
Для сферы:
Figure 00000002
Емкость сферы:
Figure 00000003
где R - радиус сферы, ε0, ε - абсолютная и относительная диэлектрическая проницаемость среды, в которой находится сфера.
Молекулы воздуха и паров воды 37 под действием электрического поля 40 поляризуются и образуют диполи (фиг. 4 и 5). Диполи притягиваются к уединенной емкости 3 зарядами противоположного знака. Эти заряды ослабляют потенциал поля, создаваемого зарядом q, что в соответствии с формулой (1) приводит к увеличению емкости С. За один период колебаний электрического поля емкость С изменяется два раза с частотой 2f1=2f2, что приводит к параметрическому возбуждению и усилению колебаний в контуре 1.
Усиленные колебания с частотой f2 передают через дополнительный высокочастотный трансформатор 21 в резонансный контур 24, преобразуют по напряжению и частоте в инверторе 26 и передают в нагрузку 25. Часть электрической энергии на выходе инвертора 26 передают по цепи обратной связи через блок обратной связи 27 на вход источника питания 17 для обеспечения его работы.
На фиг. 1, 2 и 3 трансформатор Тесла 5 передает электрическую энергию из низковольтной обмотки 11 в высоковольтную обмотку 4 и блокирует передачу электрической энергии в обратном направлении следующим образом. Переменное напряжение на высоковольтной обмотке 4 резонансного контура 1 возбуждает во включенных встречно секциях 13 и 14 низковольтной обмотки 11 ЭДС одинаковой величины и противоположного знака, в результате разница потенциалов между выводами низковольтной обмотки 11 наведенным током, текущим в высоковольтной обмотке 4, всегда равна нулю. Снаружи низковольтной обмотки 11 магнитный поток, создаваемый секцией 13, компенсируется встречным магнитным потоком от секции 14.
Аналогичным образом на фиг. 3 реализуют однонаправленную передачу электрических сигналов от высоковольтной обмотки 4 трансформатора Тесла 5 через секции 32 и 33 первичной обмотки 30 дополнительного высокочастотного трансформатора 31 в резонансный контур 36 нагрузки 25.
Таким образом, трансформатор Тесла 5 обладает свойством однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания 17 к нагрузке 25. Отбор мощности и параметрическое усиление электрических сигналов в резонансном контуре 1 в высоковольтной обмотке 4 не оказывает влияния на резонансные процессы, происходящие в резонансном контуре 16 низковольтной обмотки 11, что увеличивает добротность контуров и системы в целом.
На фиг. 2 электрическую энергию источника питания 17 преобразуют в энергию колебаний с частотой f1 в резонансном контуре 16 низковольтной обмотки 11 трансформатора Тесла 5, усиливают электрические колебания тока и напряжения путем периодического изменения потенциала и емкости 28 за счет поляризации молекул воздуха и паров воды в электрическом поле уединенной емкости 28 в виде сферы 29 и параметрического резонанса в резонансном контуре 1 высоковольтной обмотки 4 трансформатора Тесла 5 с частотой f2=f1, блокируют передачу электрических сигналов из резонансного контура 1 высоковольтной обмотки 4 в резонансный контур 16 низковольтной обмотки 11 трансформатора Тесла 5 путем однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания 17 в резонансный контур 1 высоковольтной обмотки 4 и однонаправленной электромагнитной связи между низковольтной 11 и высоковольтной обмоткой 4 трансформатора Тесла 5, передают усиленные колебания тока и напряжения в резонансный контур 24 нагрузки 25 с частотой f3=f2=f1, преобразуют электрическую энергию по частоте и напряжению в инверторе 26, передают в нагрузку 25 и частично по цепи обратной связи через блок обратной связи 27 на вход источника питания.
В способе усиления электрических сигналов на фиг. 3 производят однонаправленную передачу электрической энергии от источника питания 17 к нагрузке 25 однонаправленной электромагнитной связи между низковольтной 11 и высоковольтной 4 обмоткой трансформатора Тесла 5 и путем однонаправленной передачи электрической энергии от резонансного контура 1 высоковольтной обмотки 4 и однонаправленной электромагнитной связи между первичной 30 и вторичной 34 обмоткой дополнительного высокочастотного трансформатора 31. Блокировка передачи электрической энергии в обратном направлении от нагрузки 25 к источнику питания 17 снижает потери энергии в резонансных контурах 16, 24 и 36, увеличивает добротность и коэффициент усиления сигналов в контуре 1 высоковольтной обмотки 4 трансформатора Тесла 5.
Пример выполнения устройства и способа усиления электрических сигналов.
Трансформатор Тесла 5 на фиг. 3 имеет индуктивность 2 с числом витков 900, число витков низковольтной обмотки 11-20 с секциями 13 и 14 по 10 витков. Число витков в дополнительном высокочастотном трансформаторе 31: первичная обмотка 30-20 витков с секциями 32 и 33 по 10 витков, вторичная обмотка 34-10 витков. Размеры трансформатора Тесла 5: диаметр 500 мм, высота 1500 мм. Уединенная емкость 3 выполнена в виде сферы диаметром 1,5 м. Напряжение на уединенной емкости 3-100 кВ, резонансная частота 25 кГц, напряжение на нагрузке 25-220 В, частота 50 Гц, электрическая мощность 500 Вт.
Электрическая мощность устройства возрастает при увеличении размеров естественной уединенной емкости 3 в соответствии с формулой (3). Электрическая энергия устройства увеличивается при увеличении высоты Н расположения уединенной емкости 3. Это связано с наличием разности потенциалов 180-400 кВ между Землей и Ионосферой, которая изменяется в соответствии с солнечной и геомагнитной активностью. Напряженность электрического поля у поверхности Земли составляет 100 В/м, а во время грозы увеличивается до 40-100 кВ/м. На высоте 10 км над землей потенциал уединенной емкости 13 достигает 10 кВ, и этот потенциал увеличивает вырабатываемую электрическую энергию. Устройство усиления электрических сигналов может быть использовано в качестве автономного электрического источника питания.

Claims (17)

1. Устройство усиления электрических сигналов, содержащее резонансный контур из последовательно соединенных индуктивности и емкости и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, отличающееся тем, что индуктивность выполнена в виде высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, у которой низкопотенциальный конец у основания трансформатора Тесла соединен через сопротивление нагрузки с землей, а прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде уединенной емкости из проводящего материала, установленной на некоторой высоте над трансформатором Тесла и соединенной с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, низковольтная обмотка трансформатора Тесла установлена у основания трансформатора Тесла и состоит из двух секций с одинаковым числом витков, расположенных симметрично с двух сторон высоковольтной обмотки, при этом направление намотки витков первой секции снаружи высоковольтной обмотки противоположно направлению намотки витков второй секции с внутренней стороны высоковольтной обмотки, низковольтная обмотка соединена последовательно с емкостью с образованием резонансного контура низковольтной обмотки и параллельно с источником питания и импульсным коммутатором, резонансные контуры высоковольтной и низковольтной обмотки настроены на одинаковую резонансную частоту.
2. Устройство усиления электрических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде сферы.
3. Устройство усиления электрических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде тороида.
4. Устройство усиления электрических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде цилиндрической поверхности.
5. Устройство усиления электрических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде плоской поверхности.
6. Устройство усиления электрических сигналов, содержащее резонансный контур из последовательно соединенных индуктивности и емкости и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, отличающееся тем, что индуктивность выполнена в виде высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, у которой низкопотенциальный конец у основания трансформатора Тесла соединен через первичную обмотку дополнительного высокочастотного трансформатора Тесла с землей, вторичная обмотка дополнительного высокочастотного трансформатора соединена последовательно с емкостью с образованием резонансного контура нагрузки и параллельно через инвертор и через блок обратной связи с источником питания, прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде уединенной емкости из проводящего материала, установленной на некоторой высоте над трансформатором Тесла и соединенной с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, низковольтная обмотка трансформатора Тесла установлена у основания трансформатора Тесла и состоит из двух секций с одинаковым числом витков, расположенных симметрично с двух сторон высоковольтной обмотки, при этом направление намотки витков первой секции снаружи высоковольтной обмотки противоположно направлению намотки витков второй секции с внутренней стороны высоковольтной обмотки, низковольтная обмотка соединена последовательно с емкостью с образованием резонансного контура низковольтной обмотки и параллельно с источником питания и импульсным коммутатором, резонансные контуры высоковольтной, низковольтной обмотки и нагрузки настроены на одинаковую резонансную частоту.
7. Устройство усиления электрических сигналов по п. 6, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде сферы.
8. Устройство усиления электрических сигналов по п. 6, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде тороида.
9. Устройство усиления электрических сигналов по п. 6, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде цилиндрической поверхности.
10. Устройство усиления электрических сигналов по п. 6, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде плоской поверхности.
11. Устройство усиления электрических сигналов, содержащее резонансный контур из последовательно соединенных индуктивности и емкости и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, отличающееся тем, что индуктивность выполнена в виде высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, у которой низкопотенциальный конец у основания трансформатора Тесла соединен через первичную обмотку дополнительного высокочастотного трансформатора Тесла с землей, указанная первичная обмотка состоит из двух секций с одинаковым числом витков, расположенных симметрично с двух сторон вторичной обмотки дополнительного высокочастотного трансформатора, при этом направление намотки витков первой секции снаружи вторичной обмотки противоположно направлению намотки витков второй секции с внутренней стороны вторичной обмотки, вторичная обмотка дополнительного высокочастотного трансформатора соединена последовательно с емкостью с образованием резонансного контура нагрузки и параллельно через инвертор с нагрузкой и через блок обратной связи с источником питания, а прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде уединенной емкости из проводящего материала, установленной на некоторой высоте над трансформатором Тесла и соединенной с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки трансформатора Тесла, низковольтная обмотка трансформатора Тесла установлена у основания трансформатора Тесла и состоит из двух секций с одинаковым числом витков, расположенных симметрично с двух сторон высоковольтной обмотки, при этом направление намотки витков первой секции снаружи высоковольтной обмотки противоположно направлению намотки витков второй секции с внутренней стороны высоковольтной обмотки, низковольтная обмотка соединена последовательно с емкостью с образованием резонансного контура низковольтной обмотки и параллельно с источником питания и импульсным коммутатором, резонансные контуры высоковольтной и низковольтной обмотки настроены на одинаковую резонансную частоту.
12. Устройство усиления электрических сигналов по п. 11, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде сферы.
13. Устройство усиления электрических сигналов по п. 11, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде тороида.
14. Устройство усиления электрических сигналов по п. 11, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде цилиндрической поверхности.
15. Устройство усиления электрических сигналов по п. 11, отличающееся тем, что уединенная емкость выполнена в виде плоской поверхности.
16. Способ усиления электрических сигналов, заключающийся в параметрическом возбуждении колебаний в резонансном контуре, отличающийся тем, что преобразуют электрическую энергию в энергию колебаний с частотой f1 в резонансном контуре низковольтной обмотки трансформатора Тесла, усиливают электрические колебания тока и напряжения путем периодического изменения потенциала за счет поляризации молекул воздуха и паров воды в электрическом поле уединенной емкости и параметрического резонанса в резонансном контуре высоковольтной обмотки трансформатора Тесла с частотой f2=f1, блокируют передачу электрических сигналов из резонансного контура высоковольтной обмотки в резонансный контур низковольтной обмотки трансформатора Тесла путем однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания в резонансный контур высоковольтной обмотки и однонаправленной электромагнитной связи между низковольтной и высоковольтной обмоткой трансформатора Тесла, передают усиленные колебания тока и напряжения в резонансный контур нагрузки с частотой f3=f2=f1, преобразуют электрическую энергию по частоте и напряжению в инверторе, передают в нагрузку и частично по цепи обратной связи через блок обратной связи на вход источника питания.
17. Способ усиления электрических сигналов, заключающийся в параметрическом возбуждении колебаний в резонансном контуре, отличающийся тем, что преобразуют электрическую энергию в энергию колебаний с частотой f1 в резонансном контуре низковольтной обмотки трансформатора Тесла, усиливают электрические колебания тока и напряжения путем периодического изменения потенциала за счет поляризации молекул воздуха и паров воды в электрическом поле уединенной емкости и параметрического резонанса в резонансном контуре высоковольтной обмотки трансформатора Тесла с частотой f2=f1, блокируют передачу электрических сигналов из резонансного контура высоковольтной обмотки в резонансный контур низковольтной обмотки трансформатора Тесла путем однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания в резонансный контур высоковольтной обмотки и однонаправленной электромагнитной связи между низковольтной и высоковольтной обмоткой трансформатора Тесла, передают усиленные колебания тока и напряжения в резонансный контур нагрузки с частотой f3=f2=f1, блокируют передачу электрических сигналов из резонансного контура нагрузки в резонансный контур высоковольтной обмотки трансформатора Тесла путем однонаправленной передачи электрической энергии от резонансного контура высоковольтной обмотки и однонаправленной электромагнитной связи между первичной и вторичной обмоткой дополнительного высокочастотного, трансформатора, преобразуют электрическую энергию по частоте и напряжению в инверторе, передают в нагрузку и частично по цепи обратной связи через блок питания на вход источника питания.
RU2017105712A 2017-02-21 2017-02-21 Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты) RU2639948C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017105712A RU2639948C1 (ru) 2017-02-21 2017-02-21 Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты)
PCT/RU2018/000096 WO2018156054A2 (ru) 2017-02-21 2018-02-19 Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017105712A RU2639948C1 (ru) 2017-02-21 2017-02-21 Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2639948C1 true RU2639948C1 (ru) 2017-12-25

Family

ID=63253321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017105712A RU2639948C1 (ru) 2017-02-21 2017-02-21 Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2639948C1 (ru)
WO (1) WO2018156054A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771054C1 (ru) * 2021-09-20 2022-04-25 Владимир Дмитриевич Самсонов Способ генерации электрической энергии и двухрезонансный генератор для его реализации

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050031004A1 (en) * 2002-11-05 2005-02-10 Dirk Basting Excimer or molecular fluorine laser system with precision timing
US20080284506A1 (en) * 2007-05-15 2008-11-20 Jeffrey Messer System and method for controlling an electromagnetic field generator
WO2014029961A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Imperial Innovations Ltd Inductive power transfer system
RU2598688C1 (ru) * 2015-06-19 2016-09-27 Дмитрий Семенович Стребков Параметрический резонансный генератор
RU2601144C1 (ru) * 2015-06-19 2016-10-27 Дмитрий Семенович Стребков Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050031004A1 (en) * 2002-11-05 2005-02-10 Dirk Basting Excimer or molecular fluorine laser system with precision timing
US20080284506A1 (en) * 2007-05-15 2008-11-20 Jeffrey Messer System and method for controlling an electromagnetic field generator
WO2014029961A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Imperial Innovations Ltd Inductive power transfer system
RU2598688C1 (ru) * 2015-06-19 2016-09-27 Дмитрий Семенович Стребков Параметрический резонансный генератор
RU2601144C1 (ru) * 2015-06-19 2016-10-27 Дмитрий Семенович Стребков Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771054C1 (ru) * 2021-09-20 2022-04-25 Владимир Дмитриевич Самсонов Способ генерации электрической энергии и двухрезонансный генератор для его реализации

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018156054A3 (ru) 2018-11-08
WO2018156054A2 (ru) 2018-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10171066B2 (en) Compact high voltage RF generator using a self-resonant inductor
RU2008135269A (ru) Устройство и способ беспроводной передачи энергии и/или данных между устройством-источником и по меньшей мере одним целевым устройством
Awai Basic characteristics of “Magnetic resonance” wireless power transfer system excited by a 0 ohm power source
RU2639948C1 (ru) Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты)
Sattarov et al. Integrated LC-components for electrical systems and devices
RU2601144C1 (ru) Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты)
RU2644119C1 (ru) Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты)
RU2645222C2 (ru) Устройство и способ усиления электрических сигналов
RU2656975C1 (ru) Резонансный усилитель мощности и способ усиления в нем электрических колебаний
CN110571127A (zh) 用于多极杆离子阱和离子导向装置的射频电源
US2482471A (en) Adjustable coupling device
WO2017138821A1 (en) Resonant power transfer
US11539245B2 (en) Resonant circuit for transmitting electric energy without a power amplifier
RU2423746C2 (ru) Электрический высокочастотный резонансный трансформатор (варианты)
RU2622847C2 (ru) Устройство и способ стребкова усиления электрических сигналов (варианты)
RU2661888C1 (ru) Резонансный трансформатор
RU2483409C1 (ru) Вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты
RU120519U1 (ru) Вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты
RU182538U1 (ru) Передающая антенна для системы ближнепольной магнитной связи
KR100962904B1 (ko) Ｌｃ 공진을 이용한 고전압 발생 장치
UA148828U (uk) Спосіб резонансного перетворення реактивної потужності в активну за допомогою перетворювача з двох індуктивно зв'язаних контурів
US1587512A (en) High-frequency transformer
Cho et al. Wireless power transfer system for external memory hard by using small magnetic coils
UA148826U (uk) Пристрій резонансного посилення електричної потужності на базі двох активно-реактивних послідовних контурів із загальним ємнісним накопичувачем енергії
Korioth et al. A novel super low inductance primary ring utilized in a pulsed dual resonant tuned transformer

Legal Events

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

Effective date: 20190222