RU2464693C2 - Способ питания электротехнических приборов и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ питания электротехнических приборов и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464693C2 RU2464693C2 RU2011102058/07A RU2011102058A RU2464693C2 RU 2464693 C2 RU2464693 C2 RU 2464693C2 RU 2011102058/07 A RU2011102058/07 A RU 2011102058/07A RU 2011102058 A RU2011102058 A RU 2011102058A RU 2464693 C2 RU2464693 C2 RU 2464693C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- frequency
- generators
- low
- voltage winding
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам и устройствам для питания электротехнических устройств. Задачей предлагаемого изобретения является повышение КПД способа и устройств питания электротехнических приборов и снижение потерь при питании электротехнических устройств. Технический результат достигается тем, что в способе питания электротехнических приборов с использованием генератора переменного напряжения путем передачи напряжения от генератора на низковольтную обмотку высокочастотного трансформатора электрическую энергию на низковольтную обмотку высокочастотного трансформатора передают через блок от двух высокочастотных генераторов через блок из последовательно включенных с генераторами конденсаторов с разностью частот Δ=f1-2, где f1 - частота первого генератора, f2 - частота второго генератора, f1 - составляет 1-100 кГц, a Δ=0,01-0,1f1, а часть электрической энергии с высоковольтной обмотки передают через блок преобразователя напряжения обратной связи на генераторы, питающие низковольтную обмотку. В устройстве для питания электротехнических приборов, содержащем источник переменного напряжения с регулируемой частотой, высокочастотный трансформатор, устройство содержит два высокочастотных генератора, выводы которых через конденсаторы соединены последовательно с низковольтной обмоткой высокочастотного трансформатора, и имеет дополнительный пятый конденсатор, который параллельно соединен с низковольтной обмоткой, высоковольтная обмотка высокочастотного трансформатора соединена с электротехническим прибором и через преобразователь напряжения соединена с входами двух высокочастотных генераторов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам и устройствам для питания электротехнических устройств.
Принято считать, что для реактивной мощности отсутствует единое физически обоснованное определение, что может быть связанно с отсутствием для нее универсальной физической конструкции (Зиновьев Г.С. О реактивной мощности в электрической цепи. Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, 1986, №4, с.80-86).
Известно, что определение реактивной мощности связанно с интенсивностью колебательных процессов обмена электромагнитной реактивной энергии между реактивными элементами электрической цепи (Демирчан К.С. Реактивная или обменная мощность. Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, 1984, №2, с.66-72).
Существуют электрические устройства, в которых активная мощность пренебрежительно мала, а основной компонентной мощности является реактивная мощность. Это например, синхронные компенсаторы, которые при перевозбуждении являются источниками, а при недовозбуждении - потребителями реактивной мощности (Копылов И.П. Электрические машины. М., Логос, 2000, с.436-438).
Примером электрических цепей, в которых основной компонентой является реактивная мощность в цепи, является резонансный контур.
Источником реактивной мощности являются конденсаторы, а индуктивность и шунтовые реакторы являются потребителями реактивной мощности. В резонансном контуре происходит обмен реактивной энергии между конденсаторами и катушкой индуктивности контура. В процессе колебаний энергия электрического поля конденсатора превращается в энергию магнитного поля катушки, и затем происходит обратный процесс. При резонансном контуре ЭДС емкости и ЭЗС самоиндукции катушки индуктивности в Q раз больше напряжения внешнего генератора, приложенного к этой цепи, где 
- добротность контура, XL и R - индуктивное и активное сопротивление контура. Обычно Q=10-100. Если реактивное сопротивление резонансного контура является индуктивным сопротивлением низковольтной обмотки трансформатора, увеличенное в Q раз напряжение внешнего генератора увеличивается еще в n раз на выходе трансформатора, где 
- коэффициент трансформации, W1, W2 обмоток трансформатора ЭДС самоиндукции и ЭДС взаимной индукции в индуктивных сопротивлениях трансформатора отстает от тока на четверть периода или на 90° (Калашников A.M., Степук Я.В. Основы радиотехники и радиолокации. Колебательные системы. М., 1965, с.33-35, 138).
Известны способ и устройство для передачи электрической энергии по высоковольтной линии постоянного тока. В известном способе напряжение и ток генератора электрической энергии выпрямляют и передают по кабельной или воздушной линии постоянного тока потребителю, у потребителя производят преобразование постоянного тока в переменный промышленной частоты с помощью инвертора.
Недостатком известных способа и устройства являются большие потери энергии на сопротивлении линии и большой расход проводникового материала. В кабельной линии постоянного тока между Грецией и Италией длиной 163 км при передаваемой мощности 500 МВт и напряжении 400 кВ сечение проводника из меди составляет 1250 м2 при плотности тока 1 А/мм2 и потерях мощности в линии 11 МВт (Power Engineering, 2002, v.10, №10, с.25, 27).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ питания электротехнических устройств с использованием генератора переменного напряжения, подключаемого к потребителю, в котором напряжение генератора подают на низковольтную обмотку высокочастотного трансформаторного преобразователя, а один из выводов высоковольтной обмотки соединяют с одной из входных клемм электротехнического устройства, при этом изменением частоты генератора добиваются установления резонансных колебаний в образованной электрической цепи.
Устройство, реализующее данный способ, представляет собой источник переменного напряжения с регулируемой частотой, высокочастотный трансформатор, один вывод высоковольтной секции которого изолирован, а второй предназначен для подачи энергии потребителю (патент РФ №2108649, 11.04.1995).
Вместо понижающего трансформатора Тесла может быть использован диодно-конденсаторный блок, который используется в схемах удвоения напряжения и выполнен из двух встречно включенных диодов, соединенных с конденсатором, общая точка диодов соединена с источником питания (Электротехнический справочник. М., Энергия, т.1, 1971, с.871).
При подаче на диодно-конденсаторный блок переменного напряжения положительная волна переменного реактивного тока идет на одну обкладку конденсатора, а отрицательная - на другую обкладку. Конденсатор будет накапливать заряды, пока напряжение на его выводах не достигнет положительной и отрицательной амплитуды переменного напряжения на общей точке диодов, тогда диоды окажутся запертыми и заряд конденсатора прекратится. Так работает известная схема выпрямителя с удвоением напряжения.
Недостатком всех известных способов и устройств питания электротехнических устройств является недостаточно высокий КПД из-за потерь высокочастотной энергии на сопротивлении и на рассеяние в окружающей проводящей среде.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение КПД способа и устройств питания электротехнических приборов и снижение потерь при питании электротехнических устройств.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности и снижение потерь при питании электротехнических устройств.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в способе питания электротехнических приборов с использованием генератора переменного напряжения путем передачи напряжения от генератора на низковольтную обмотку высокочастотного трансформатора, соединения выводов высоковольтной обмотки этого преобразователя с выходными клеммами питаемого электрического прибора и установления резонансных колебаний в электрической цепи, электрическую энергию на низковольтовую обмотку высокочастотного трансформатора передают через блок от двух высокочастотных генераторов через блок из последовательно включенных с генераторами конденсаторов с разностью частот Δ=f1-f2, где f1 - частота первого генератора, f2 - частота второго генератора, f2 - составляет 1-100 кГц, а Δ=0,01-0,1f1, а часть электрической энергии с высоковольтной обмотки передают через блок преобразователя напряжения обратной связи на генераторы, питающие низковольтную обмотку.
В устройстве для питания электротехнических приборов, содержащем источник переменного напряжения с регулируемой частотой, высокочастотный трансформатор, устройство содержит два высокочастотных генератора, выводы которых через конденсаторы соединены последовательно с низковольтной обмоткой высокочастотного трансформатора и имеет дополнительный пятый конденсатор, который параллельно соединен с низковольтной обмоткой, высоковольтная обмотка высокочастотного трансформатора соединена с электротехническим прибором и через преобразователь напряжения соединена со входами двух высокочастотных генераторов.
Способ и устройство для питания электротехнических приборов иллюстрируется фиг.1, на которой представлена электрическая схема способа и устройства питания электротехнических приборов.
На фиг.1 два высокочастотных генератора 1 и 2 получают электрическую энергию от источника внешнего питания 3 через переключатель 4. Генератор 1 через конденсаторы 5 и 6 и генератор 2 через конденсаторы 7 и 8 последовательно соединены с низковольтной обмоткой 9 повышающего высокочастотного трансформатора 10. Выводы низковольтной обмотки 9 соединены через конденсатор 11. Выводы высоковольтной обмотки 12 трансформатора 10 соединены с питаемым электротехническим электротехническим прибором 13 и через блок преобразователя напряжения обратной связи 14 и переключатель 15 соединены с источником внешнего питания 3.
Способ и устройство работают следующим образом. При подаче напряжения от внешнего источника 3 через переключатель 4 на высоковольтные генераторы 1 и 2 напряжение от генераторов 1 и 2 через конденсаторы 5, 6, 7, 8 подается на низковольтную обмотку 9 высокочастотного трансформатора 10. В последовательном контуре из конденсаторов 1, 2, 3, 4 и индуктивности 9 возникает резонанс напряжений и колебания реактивной мощности с частотой биений Δ=f1-f2, равной разности частот генераторов 1 и 2. В низковольтной обмотке 9 и в высоковольтной обмотке 12 ток опережает напряжение на 90°. Напряжение с высоковольтной обмотки 12 поступает на электротехнический прибор 13 и через блок преобразователя напряжения обратной связи 14 и переключатель 15 на выход высоковольтных генераторов 1 и 2. Наличие блока обратной связи 1 увеличивает эффективность работы устройства и повышает надежность его функционирования.
Пример осуществления способа и устройства питания электротехнического прибора.
В качестве источника внешнего питания 3 используют аккумуляторную батарею 12 В, 65 А·ч. Высоковольтные генераторы 1 и 2 выполнены в виде транзисторных преобразователей частоты мощностью по 150 Вт каждый с частотой f1=50кГц и f2=55 кГц с разностью частот Δ=f1-f2=5 кГц=0,1·f1.
Напряжение на выводах высоковольтной обмотки 12 составляет 220 В, электрическая мощность 300 Вт. В качестве электротехнического прибора 13 использованы 5 ламп мощностью 30 Вт, соединенные параллельно. Блок преобразователя обратной связи 14 преобразует напряжение 220 В напряжение 12 В постоянного тока и подает его через переключатель 15 в виде энергии обратной связи на подзарядку аккумуляторной батареи 3 и на питание преобразователей частоты 1 и 2.
Источники информации
1. Зиновьев Г.С. О реактивной мощности в электрической цепи. Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, 1986, №4, с.80-86.
2. Демирчан К.С. Реактивная или обменная мощность. Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, 1984, №2, с.66-72.
3. Копылов И.П. Электрические машины. М., Логос, 2000, с.436-438.
4. Калашников A.M., Степук Я.В. Основы радиотехники и радиолокации. Колебательные системы. М., 1965, с.33-35, 138.
5. Power Engineering, 2002, v.10, №10, с.25, 27.
6. Патент РФ №2108649, 11.04.1995.
7. Электротехнический справочник. М., Энергия, т.1, 1971, с.871.
Claims (2)
1. Способ питания электротехнических приборов с использованием генератора переменного напряжения путем передачи напряжения от генератора на низковольтную обмотку высокочастотного трансформатора, соединения выводов высоковольтной обмотки этого преобразователя с выходными клеммами питаемого электротехнического устройства и установления резонансных колебаний в электрической цепи, отличающийся тем, что электрическую энергию на низковольтную обмотку высокочастотного трансформатора передают от двух высоковольтных генераторов через блок из последовательно включенных с генераторами конденсаторов с разностью частот Δ=f1-f2, где f1 - частота первого генератора, f2 - частота второго генератора, f1 - составляет 1-100 кГц, a Δ=0,01-0,1f1, а часть электрической энергии с высоковольтной обмотки передают через блок преобразователя напряжения обратной связи на генераторы, питающие низковольтную обмотку.
2. Устройство для питания электротехнических приборов, содержащее источник переменного напряжения с регулируемой частотой, высокочастотный трансформатор, отличающееся тем, что устройство содержит два высокочастотных генератора, выводы которых через конденсаторы соединены последовательно с низковольтной обмоткой высокочастотного трансформатора, и имеет дополнительный пятый конденсатор, который параллельно соединен с низковольтной обмоткой, а высоковольтная обмотка соединена с электротехническим прибором и через преобразователь соединена с входами двух высокочастотных генераторов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102058/07A RU2464693C2 (ru) | 2011-01-21 | 2011-01-21 | Способ питания электротехнических приборов и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102058/07A RU2464693C2 (ru) | 2011-01-21 | 2011-01-21 | Способ питания электротехнических приборов и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011102058A RU2011102058A (ru) | 2012-07-27 |
| RU2464693C2 true RU2464693C2 (ru) | 2012-10-20 |
Family
ID=46850324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011102058/07A RU2464693C2 (ru) | 2011-01-21 | 2011-01-21 | Способ питания электротехнических приборов и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2464693C2 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1150228A (en) * | 1965-07-23 | 1969-04-30 | English Electric Co Ltd | Suppression of Sub-Harmonic Oscillations in Capacitive Voltage Transformers. |
| SU1141535A1 (ru) * | 1983-10-19 | 1985-02-23 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро По Высоковольтной И Криогенной Технике "Мосэнерго" | Преобразователь переменного напр жени в высокое переменное напр жение дл реактивной нагрузки |
-
2011
- 2011-01-21 RU RU2011102058/07A patent/RU2464693C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1150228A (en) * | 1965-07-23 | 1969-04-30 | English Electric Co Ltd | Suppression of Sub-Harmonic Oscillations in Capacitive Voltage Transformers. |
| SU1141535A1 (ru) * | 1983-10-19 | 1985-02-23 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро По Высоковольтной И Криогенной Технике "Мосэнерго" | Преобразователь переменного напр жени в высокое переменное напр жение дл реактивной нагрузки |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011102058A (ru) | 2012-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Aditya et al. | A review of optimal conditions for achieving maximum power output and maximum efficiency for a series–series resonant inductive link | |
| RU2474031C2 (ru) | Способ и устройство для передачи электрической энергии (варианты) | |
| RU2340064C1 (ru) | Способ и устройство для передачи электрической энергии (варианты) | |
| JP6333475B2 (ja) | 電気エネルギー蓄積器のための充電回路、電気駆動システム、および充電回路を作動する方法 | |
| JP6259124B2 (ja) | 電気で駆動する車両のインダクティブ充電のための伝送システム及び方法、並びに、車両構成 | |
| Liu et al. | Wireless power and drive transfer for piping network | |
| WO2013118274A1 (ja) | 双方向非接触給電システム | |
| EP2587653A2 (en) | Received power conversion device for resonant wireless charging system | |
| CN102216114A (zh) | 利用补偿装置供电和充电的方法和电动组合设备 | |
| WO2013014521A1 (en) | Electric power supply apparatus, contactless electricity transmission apparatus, vehicle, and contactless electric power transfer system | |
| RU2014100038A (ru) | Система и способ передачи электрической энергии к транспортному средству с использованием работы на постоянном по величине токе сегментов проводниковой структуры | |
| KR20130130192A (ko) | 무선전력 수신장치 및 무선전력 전달 방법 | |
| EP2985868B1 (en) | Power supply apparatus and non-contact power supply system | |
| Hata et al. | Maximum efficiency control of wireless power transfer via magnetic resonant coupling considering dynamics of DC-DC converter for moving electric vehicles | |
| CN110914100A (zh) | 无线充电*** | |
| CN105515434B (zh) | 变压器电路和包含该电路的设备 | |
| Bac et al. | A matrix converter based Inductive Power Transfer system | |
| Shen et al. | Reconfigurable topology of electric vehicle wireless power transfer system to achieve constant-current and constant-voltage charging based on multiple windings | |
| CN102097894B (zh) | 一种交流发电机的发电方法及其发电机 | |
| RU2464693C2 (ru) | Способ питания электротехнических приборов и устройство для его осуществления | |
| Bojarski et al. | Control and analysis of multi-level type multi-phase resonant converter for wireless EV charging | |
| CN110741545B (zh) | 高效电功率转换 | |
| RU2003120864A (ru) | Способ и устройство для передачи электрической энергии | |
| Jadhav et al. | Design and Implementation of Resonance based Wireless Power Transfer System | |
| TW201728045A (zh) | 電力傳送裝置、高頻率電源及高頻率整流電路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 29-2012 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150122 |