Способ трансформации электроэнергии, устройство для его функционирования и способ изготовления устройства
Изобретение относится к способам и устройствам преобразования электроэнергии (трансформаторам), а также к переключателям с прямолинейным движением органа управления. Технический результат заключается в упрощении устройства путем исключения магнитопровода. Преобразование энергии происходит без стального сердечника с помощью электрического и магнитного полей. В связи с этим устройство может найти самое широкое применение для преобразования энергии сверх высоких частот, в частности преобразования входной частоты в выходную. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способам и устройствам преобразования электроэнергии (трансформаторам), а также переключателям с прямолинейным движением органа управления.
Известные трансформаторы преобразуют электроэнергию магнитного поля в энергию магнитного поля. При низких частотах для преобразовании энергии требуется стальной магнитопровод, что значительно повышает вес и габариты трансформаторов на единицу передаваемой мощности. Целью изобретения является исключение магнитопровода при преобразовании как низкочастотных, так и высокочастотных напряжений с одновременном уменьшении трудозатрат при изготовлении продукции.
Указанная цель достигается тем, что для трансформации электроэнергии используются электрическое и магнитное поля, за счет того, что энергия электрического поля конденсатора, с помощью токов смещения, трансформируется в энергию магнитного поля катушки индуктивности и, наоборот, энергия магнитного поля катушки индуктивности трансформируется в энергию поля конденсатора, т.е. используется принцип обратимости энергии.
На фиг.1 представлено устройство, содержащее, например, 4 входных конденсатора С1-С4, между обкладками которых находятся плоскостные индуктивности Л. Все индуктивности Л залиты диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью, например сополимером, и представляет собой подвижной якорь 6. Якорь 6 перемещается в неподвижном основании 5, также залитом сополимером.
Работает устройство следующим образом. При подключении контактов 1,2 к линейному или фазному высоковольтному напряжению, например 500 кВ в конденсаторах протекают токи смещения, которые при включенной нагрузке, своими полями индуктируют токи в индуктивностях, от которых образуется магнитное поле. Расчет показывает, что при входном напряжении 500 кВ, толщины изоляционной катушки 8 мм, при расстояниях между обкладками конденсаторов 10 мм (в качестве диэлектрика принят сополимер, диэлектрическая проницаемость которого составляет 100000) и площади пластин (металлической фольги) порядка 100 квадратных метров, мощность на выходе устройства составит 8,5 кВт. Для увеличения мощности очевидно следует увеличивать площадь пластин, или частоту, или то и другое.
На фиг.2 показан способ изготовления устройства, который заключается в том, что вокруг оси О параллельно наматываются изолента 11, фольга 12, гибкая оболочка 13, представляющая собой индуктивность, залитую диэлектриком с большой диэлектрической проницаемостью, повторно фольга и изолента в виде лент заданной длины, причем фольга и гибкая оболочка могут иметь прерывистую длину, площади которых радиально совместимы, а электрические соединения от фольги начала и концы индуктивностей выводятся на клеммник 14. С целью устранения пробоя ширина изоленты должна превышать ширину фольги.
Устройство может выполнять функции как умножения частоты, так и суммирования различных колебаний с целью получения наперед заданных кривых временных напряжений. На фиг.3 показаны три входные исходные кривые а), б), в), которые получаются, например, в метровом диапазоне волн за счет увеличения длины двух параллельных длин линий на 0.33 метра. Смещенные по фазе кривые подаются на вход трех конденсаторов, выходом которых является одна индуктивность, где генерируется трехкратная частота с).
Для регулировки напряжения используется коэффициент перекрытия площадей, содержащих индуктивности Л с площадями конденсаторных пластин за счет перемещения якоря 6 и основания 5, см. фиг1. При нулевом перекрытии происходит отключение нагрузки.
Устройство из-за низкой себестоимости может найти самое широкое применение как в силовой электротехнике, так и в устройствах автоматики, особенно в сфере сверхвысоких частот.
1. Устройство трансформации, отличающееся тем, что между обкладками конденсатора размещена плоскостная катушка индуктивности, причем плоскость катушки и пластин конденсатора имеют переменное значение коэффициента перекрытия, который изменяется от единицы до нуля, при этом плоскостные катушки и конденсаторные пластины изолированы диэлектриком с высоким значением диэлектрической проницаемости, например, сополимером.
2. Способ изготовления устройства, отличающийся тем, что вокруг некоторой оси О одновременно производим намотку сложенных вместе лент, представляющих собой изоляционную ленту, токопроводящую фольгу, гибкую оболочку, представляющую собой плоскую индуктивность, залитую диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью, повторно фольгу и изоленту, причем ширина изоленты превышает ширину фольги, а гибкая оболочка и фольга могут иметь прерывистую длину при радиально совместимых площадях, при этом изоляционные провода, имеющие электрические связи с фольгой и индуктивностью, промаркированы и выведены наружу.
