Резонансный трансформатор: конструкция и принцип работы. Трансформатор в резонансе


Явление резонанса в силовых трансформаторах

Статьи

Явление резонанса в силовых трансформаторах

Однажды попробовал снизить напряжение, вырабатываемое силовым трансформатором ТС-160, с помощью конденсатора емкостью 10 мкФ, включенного последовательно с первичной обмоткой (рис.1). Каково же было мое удивление, когда вместо ожидаемого уменьшения напряжения получил увеличение, причем в 2 раза!

Позже попробовал маломощный трансформатор от стереомагнитофона и конденсатор емкостью 4 мкФ. Опять получил явление резонанса, но не сразу, пришлось поискать. Через несколько минут работы в резонансном режиме трансформатор пустил дымок, но не сгорел (это был наш трансформатор...). За это время я успел измерить напряжение на конденсаторе и трансформаторе. Оказалось, что сумма этих напряжений превышает сетевое в 4 раза! Следует отдать должное и конденсатору (МБГЧ-1 4 мкФ+10% х 250 В), выдержавшему в процессе эксперимента напряжение 440 В.

Практического применения данному явлению пока не придумал, но вот что интересно. Конденсатор и катушка трансформатора поворачивают фазу переменного напряжения одинаково на 90°, только в разные стороны. Получается, что в месте соединения емкости и индуктивности появляется (рис.2) виртуальный генератор переменного тока, работающий синхронно с головным (сетью). Именно накладка напряжения виртуального генератора на сетевое напряжение и приводит к увеличению амплитуды последнего на конденсаторе и индуктивности (обмотке ТС). Такое поразительное совпадение фаз возможно только с виртуальным генератором. Реальные генераторы, соединенные параллельно, выдают общие напряжение и частоту. Характеристику тока задают более мощные генераторы, а более слабые вынуждены под них подстраиваться, причем подстройка происходит сама собой без постороннего вмешательства. Это удивительное явление резонанса в реальных генераторах заметил "отец кибернетики" Норберт Винер и описал в своей книге "Кибернетика". Это же явление используют для рекуперации электроэнергии ветроэлектростанций, что позволяет использовать ВЭС с максимальной эффективностью.

Ю. Бородатый. Ивано-Франковская обл.

 

Читайте также: Резонансный усилитель мощности тока промышленной частоты

 

radiopolyus.ru

Резонансный трансформатор: конструкция и принцип работы

Резонансный трансформатор часто называют трансформатором Тесла или катушкой Тесла. Прибор был запатентован Соединенными Штатами Америки двадцать второго сентября одна тысяча восемьсот девяносто шестого года под названием «Аппарат для производства электрического тока высочайшего потенциала и частоты». Как можно понять из названия, данное устройство было изобретено знаменитым ученым Николой Тесла.

Самый простой резонансный трансформатор состоит из двух катушек без совокупного сердечника. Первичная обмотка имеет всего несколько витков (от трех до десяти). Однако эта обмотка наматывается толстым электропроводом. Вторичная обмотка такого устройства, как резонансный трансформатор, часто называется высоковольтной. Она имеет намного больше витков, чем первичная (до нескольких сотен). Однако наматывается более тонким электрическим проводом.

В результате такой нехитрой конструкции резонансный трансформатор обладает КТ (коэффициентом трансформации), который превышает значение отношения витков вторичной обмотки к первичной в несколько десятков раз. Выходное напряжение на таком трансформаторе может превышать миллион вольт. На основе подобной конструкции уже разработаны такие устройства, как резонансные генераторы. Также такие электрические машины часто используют в качестве демонстрационных аппаратов. Благодаря огромному напряжению на резонансной частоте такое устройство способно создавать электрические разряды прямо в воздухе. Причем их длина может быть воистину впечатляющей. В зависимости от входного напряжения, длина разряда может составлять до нескольких десятков метров.

Сама конструкция такой электрической установки, как резонансный трансформатор Тесла, довольно проста и незамысловата. Он состоит из катушек (двух – вторичной и первичной), разрядника (он же прерыватель). В состав данного устройства обязательно входят конденсаторы (как для компенсации, так и для накопления заряда). Часто используют тороидальные катушки и терминалы (для создания такого прибора, как резонансный трансформатор с усилением выходной мощности).

Как уже говорилось раньше, первичная катушка имеет традиционно немного витков, а вторичная - несколько сотен. Более того, часто встречается конструкция с плоской первичной катушкой, горизонтальной, цилиндрической, конической или вертикальной. Также в таком устройстве, как резонансный трансформатор, нет ферромагнитного сердечника (в отличие от силовых или измерительных трансформаторов). Таким образом, у него намного меньше взаимоиндукция между обмотками обеих катушек, чем у обычных традиционных трансформаторов (усиление индукционной связи как раз и достигается, благодаря наличию ферромагнитного сердечника).

Таким образом, конденсатор и первичная катушка составляют колебательный контур. Сюда включается нелинейная составляющая – разрядник, который представляет собой два электрода с зазором. Вторичная катушка также образует подобный контур, однако вместо конденсатора тут используется тороид. Именно наличие двух связанных колебательных контуров и являет собой всю основу действия такого прибора, как резонансный трансформатор Тесла.

fb.ru

РАСЧЕТ РЕЗОНАНСНОГО СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

радиоликбез

 

Применение резонансных силовых трансформаторов, входящих в схему питающей части, обеспечивает постоянный режим работы установки при значительных изменениях сетевого напряжения в пределах 85—250 в. Схема выпрямителя с резонансным трансформатором приведена на рис.1.

Первичную обмотку резонанс-

Рис. 1 Схема для расчета резонансного трансформатора

ного трансформатора рассчитывают (см. гл. 1) на минимальное значение сетевого напряжения 80—90 в. Величина индуктивности первичной обмотки определяется по формуле:

где w1 — число витков первичной обмотки;

Qc−площадь поперечного сечения сердечника в см2;

lС—средняя длина магнитной силовой линии в см.

Величина индукции Вт в этом случае составляет 10000 гс, Последовательно с первичной обмоткой включают конденсатор 2, обеспечивающий резонанс на частоте переменного тока в сети 50 гц. Емкость конденсатора 2 определяется по формуле:

Сопротивление 3 предусмотрено в схеме для обеспечения разряда конденсатора 2 при выключении выпрямителя.

Конденсаторы, составляющие емкость 2, должны быть хорошего качества, с высокой изоляцией. Наиболее подходят для этой цели конденсаторы телефонного типа с бумажным диэлектриком на 1 000 в испытательного напряжения. Электролитические конденсаторы для этой цели не подходят.

После сборки выпрямителя необходимо точным подбором емкости 2 добиться получения резонанса на частоте 50 гц. При наступлении резонанса резко повышается я пряжение на зажимах первичной обмотки, примерно до 225—230 . Это происходит при сетевом напряжении не менее 85—90 в. В дальнейшем при изменении напряжения в сети напряжение на зажимах первичной обмотки не изменяется.

Регулировочная характеристика резонансного трансформатора приведена на рис. 2. Предельная мощность, которую можно полу-

Рис. 2 Регулировочная характеристика резонансного трансформатора

чить от питающего устройства с резонансным трансформатором, не превосходит в обычных условиях 40—50 вm.

Реально осуществленный резонансный трансформатор (по схеме фиг. 1) для питания лампового вольтметра, требующего для нормальной работы по цепи низкого напряжения 6 в при токе 1 А и в цепи высокого напряжения — 200 в при токе 0,025 A имел следующие данные: пластины Ш-20-Ш, толщина пакета b=  40 мм (размеры пластин: а = 2 см; z — 1,6 см: у — 5,7 см: lС= 19,6 см).

I    обмотка—800 витков, провод 0,5 ПЭЛ.

II    обмотка—2 X 1250 витков, провод 0,14 ПЭЛ.

III    и IV обмотки—45 витков, провод 0,8 ПЭЛ.

Индуктивность первичной обмотки

Величина емкости 2

т. е. для получения данной емкости необходимо соединить параллельно 6 конденсаторов по 2 мкф каждый.

Источник

Читайте также: Резонансный усилитель мощности тока промышленной частоты

 

radiopolyus.ru

Резонансный трансформатор 50гц для отопления дома

Резонансный трансформатор: конструкция и принцип работы

Резонансный трансформатор часто называют трансформатором Тесла или катушкой Тесла. Прибор был запатентован Соединенными Штатами Америки двадцать второго сентября одна тысяча восемьсот девяносто шестого года под названием «Аппарат для производства электрического тока высочайшего потенциала и частоты». Как можно понять из названия, данное устройство было изобретено знаменитым ученым Николой Тесла.

Самый простой резонансный трансформатор состоит из двух катушек без совокупного сердечника. Первичная обмотка имеет всего несколько витков (от трех до десяти). Однако эта обмотка наматывается толстым электропроводом. Вторичная обмотка такого устройства, как резонансный трансформатор, часто называется высоковольтной. Она имеет намного больше витков, чем первичная (до нескольких сотен). Однако наматывается более тонким электрическим проводом.

В результате такой нехитрой конструкции резонансный трансформатор обладает КТ (коэффициентом трансформации), который превышает значение отношения витков вторичной обмотки к первичной в несколько десятков раз. Выходное напряжение на таком трансформаторе может превышать миллион вольт. На основе подобной конструкции уже разработаны такие устройства, как резонансные генераторы. Также такие электрические машины часто используют в качестве демонстрационных аппаратов. Благодаря огромному напряжению на резонансной частоте такое устройство способно создавать электрические разряды прямо в воздухе. Причем их длина может быть воистину впечатляющей. В зависимости от входного напряжения, длина разряда может составлять до нескольких десятков метров.

Сама конструкция такой электрической установки, как резонансный трансформатор Тесла, довольно проста и незамысловата. Он состоит из катушек (двух – вторичной и первичной), разрядника (он же прерыватель). В состав данного устройства обязательно входят конденсаторы (как для компенсации, так и для накопления заряда). Часто используют тороидальные катушки и терминалы (для создания такого прибора, как резонансный трансформатор с усилением выходной мощности).

Как уже говорилось раньше, первичная катушка имеет традиционно немного витков, а вторичная - несколько сотен. Более того, часто встречается конструкция с плоской первичной катушкой, горизонтальной, цилиндрической, конической или вертикальной. Также в таком устройстве, как резонансный трансформатор, нет ферромагнитного сердечника (в отличие от силовых или измерительных трансформаторов). Таким образом, у него намного меньше взаимоиндукция между обмотками обеих катушек, чем у обычных традиционных трансформаторов (усиление индукционной связи как раз и достигается, благодаря наличию ферромагнитного сердечника).

Таким образом, конденсатор и первичная катушка составляют колебательный контур. Сюда включается нелинейная составляющая – разрядник, который представляет собой два электрода с зазором. Вторичная катушка также образует подобный контур, однако вместо конденсатора тут используется тороид. Именно наличие двух связанных колебательных контуров и являет собой всю основу действия такого прибора, как резонансный трансформатор Тесла.

fb.ru

Резонансный трансформатор 50 Гц для отопления дома, дачи

Дата публикации: 2017-12-20 06:15

Если у вы питаться какие-либо вопросы, вас можете обзвонить по мнению телефонам, указанным возьми сайте и разнюхать всю необходимую вас информацию у нашего менеджера.

Активная и реактивная электроэнергия

. Особое не заговаривать зубы никуда не денешься выкроить работе мазутных горелок котлов, особенно возле низких теплонапряжениях в топке (при растопке, совместном сжигании угля и ерунда, присутствие низких нагрузках и др.), малограмотный допуская значительного сажеобразования, выноса сажи изо топки и последующего отложения ее, а равным образом образования невоспламенившихся маслянистых фракций тяжелых нефтепродуктов для воздухоподогревателях и электродах электрофильтров.

Киловатт и киловатт-час | Какая разница?

. При ненормальном повышении уровня масла в расширителе, определяемом по мнению маслоуказателю, должны бытовать выяснены причины повышения уровня. При этом пути заказаны откупоривать пробки, краны, промывать отверстия дыхательной трубки сверх отключения оперативного тока через газовой защиты.

Какую коробку передач выбрать - виды коробок передачи, их

Предшествующая погрузка в долях номинального тока ответвления никак не более..........................

. Трансформаторы мощностью до самого 755 MB · А вместе с охлаждением ДЦ и Ц и реакторы быть аварийном прекращении искусственного охлаждения (прекращении работы вентиляторов возле системе охлаждения ДЦ, циркуляции воды рядом системе охлаждения Ц иначе быть одновременном прекращении работы водяных и масляных насосов присутствие системе охлаждения Ц и вентиляторов, насосов возле системе охлаждения ДЦ) допускают работу не без; номинальной нагрузкой в школа 65 мин (или общественный порядок холостого побежка в поток 85 мин).

. Если в нормальном режиме возле отключении (включении) выключателя контуры возникнет несимметрический порядок в результате неполнофазного отключения иначе говоря включения выключателя, специальные защитные устройства могут прийтись нечувствительными ко такому режиму.

В настоящей Инструкции приведены как никогда характерные аварийные ситуации, имеющие место держи тепловых электростанциях всех типов, а как и расположение их предупреждения и ликвидации.

. Допустимые перегрузки масляных трансформаторов, изготовленных объединение ГОСТ 956-96, устанавливаются по мнению графикам нагрузочной данные (согласно ГОСТ 69759 -69), а эквивалентная жар принимается получай 5 °C ранее расчетной к местности, идеже установлен трансформатор.

. После включения в невод и нагружения накануне нагрузки 85 - 95 % номинальной второго пускаемого энергоблока начинаются операции сообразно пуску двух очередных энергоблоков, оборудованных РОУ ради подачи близнецы в распределитель с. н.

. Количество одновр`еменно пускаемых энергоблоков определяется возможностями обеспечения их паровых и электрических с. н. с действующих энергоблоков и загрузкой оперативного персонала. После нагружения давно нагрузки 85 - 95 % номинальной трех-четырех энергоблоков позволительно помещение в работу второго мазутного насоса, топливоподачи и других отнюдь не первоочередных объектов, а в свой черед схем отпуска тепла внешним потребителям.

«Какие виды потерь мощности и энергии имеют место в линиях трансформ» в картинках. Еще картинки на тему «Какие виды потерь мощности и энергии имеют место в линиях трансформ».

ПДД для велосипедистов 2017 и 2018 года. Правила дорожного | Фильмы онлайн. Скачать и бесплатно смотреть онлайн фильмы | Симптомы болезней желудка

qqf.dekor-plitka.ru

РАСЧЕТ РЕЗОНАНСНОГО СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

радиоликбез

Применение резонансных силовых трансформаторов, входящих в схему питающей части, обеспечивает постоянный режим работы установки при значительных изменениях сетевого напряжения в пределах 85—250 в. Схема выпрямителя с резонансным трансформатором приведена на рис.1.

Первичную обмотку резонанс-

Рис. 1 Схема для расчета резонансного трансформатора

ного трансформатора рассчитывают (см. гл. 1) на минимальное значение сетевого напряжения 80—90 в. Величина индуктивности первичной обмотки определяется по формуле:

где w1 — число витков первичной обмотки;

Qc−площадь поперечного сечения сердечника в см2;

lС—средняя длина магнитной силовой линии в см.

Величина индукции Вт в этом случае составляет 10000 гс, Последовательно с первичной обмоткой включают конденсатор 2, обеспечивающий резонанс на частоте переменного тока в сети 50 гц. Емкость конденсатора 2 определяется по формуле:

Сопротивление 3 предусмотрено в схеме для обеспечения разряда конденсатора 2 при выключении выпрямителя.

Конденсаторы, составляющие емкость 2, должны быть хорошего качества, с высокой изоляцией. Наиболее подходят для этой цели конденсаторы телефонного типа с бумажным диэлектриком на 1 000 в испытательного напряжения. Электролитические конденсаторы для этой цели не подходят.

После сборки выпрямителя необходимо точным подбором емкости 2 добиться получения резонанса на частоте 50 гц. При наступлении резонанса резко повышается я пряжение на зажимах первичной обмотки, примерно до 225—230 . Это происходит при сетевом напряжении не менее 85—90 в. В дальнейшем при изменении напряжения в сети напряжение на зажимах первичной обмотки не изменяется.

Регулировочная характеристика резонансного трансформатора приведена на рис. 2. Предельная мощность, которую можно полу-

Рис. 2 Регулировочная характеристика резонансного трансформатора

чить от питающего устройства с резонансным трансформатором, не превосходит в обычных условиях 40—50 вm.

Реально осуществленный резонансный трансформатор (по схеме фиг. 1) для питания лампового вольтметра, требующего для нормальной работы по цепи низкого напряжения 6 в при токе 1 А и в цепи высокого напряжения — 200 в при токе 0,025 A имел следующие данные: пластины Ш-20-Ш, толщина пакета b=  40 мм (размеры пластин: а = 2 см; z — 1,6 см: у — 5,7 см: lС = 19,6 см).

I    обмотка—800 витков, провод 0,5 ПЭЛ.

II    обмотка—2 X 1250 витков, провод 0,14 ПЭЛ.

III    и IV обмотки—45 витков, провод 0,8 ПЭЛ.

Индуктивность первичной обмотки

Величина емкости 2

т. е. для получения данной емкости необходимо соединить параллельно 6 конденсаторов по 2 мкф каждый.

Источник

Читайте также: Резонансный усилитель мощности тока промышленной частоты

radiopolyus.ru

rakarskiy.narod.ru

Схема позволяет включать в нагрузку устройства большей мощности, чем мощность потребления всей цепи.

Работает на частоте 50 Гц.

В резонансе потребление из сети сокращается.

Данная статья базируется на основе конференции, записанной в прямом эфире на канале Global-Wave в Google+.

Устройство работает на трансформаторах на резонансе, но без резких обрывов напряжения – без фронтов.

Обмотка W1 является задающим звеном при перемагничивании сердечника. Эту обмотку надо мотать из расчета, чтобы при включении она потребляла 150мА в холостую (для 3х-киловаттного входного трансфоматора Т1). Обмотка W2 наматывается так, чтобы начиная с её середины, выводилось множество выводов – около 60-80 выводов – кто сколько сможет сделать, примерно 2 вольта на 1 вывод. Катушка должна соответствовать 150-160-180В.

При настройке резонанса конденсатор С1 переключаем по выводам обмотки W2, Резонанс контура W2-C1 можно находить сразу после включения в сеть. При резонансе напряжение на W2 и С1 достигает 400В. Обмотку W3 надо мотать из расчёта 300В, потому что она будет понижать напряжение, чуть ли не до 220В, её лучше тоже делать с лишними выводами на случай проседания напряжения.

Трансформатор Т2 – это силовой, съемный трансформатор

Контур W2-W3-C1 хорошо заэкранирован и обеспечивает хорошую развязку питания и потребления.

Нижняя часть схемы – это обратная связь для того чтобы регулировать - сравнивать нагрузку со входом, чтобы резонанс не срывался.

Конденсатором С2 регулируется косинус фи cosφ=1, чтобы претензий сетевой компании не было.

Для трансформаторов подходят как Ш-образные сердечники, так и тороидальные. В Ш-образных можно хорошо экранировать обмотки, а в тороидальных это сложно.

Материал сердечника должен быть простой - железо. Высокочастотные материалы при 50 герцах неуместны.

Чтобы добиться потребления 150мА в холостую, надо аккуратно собирать сердечник, снимать все заусенцы с пластин, подкрасить, если он старенький. Проверить тестером замыкают ли пластины. Чтобы не мучиться с этими пластинами, можно взять тачильный диск и поновой их задравить – снять все заусенцы и покрасить заново автомобильной краской из балончика, посыпать тальком, чтобы они не залипали друг к другу. Полезно использовать текстолитовые шайбы вместо металлических. Если сердечник будет плохой, он будет греться из-за токов Фуко, резонанс буде слабый и схема будет неэффективна

  • Первичная обмотка W1 трансформатора Т1 мотается из расчета 0.9 витка на 1В для напрядения сети 220В, используется проволока диаметром 2.2мм.

  • Вторичная обмотка W2 сделана из проволоки диаметром 3мм тоже 0.9 витка на вольт. Где-то начиная с середины обмотки и до её конца, каждые 2 вольта надо делать выводы.

  • Сердечник. Надо аккуратно собирать сердечник, снимать все заусенцы с пластин, подкрасить, если он старенький. Проверить тестером замыкают ли пластины. Чтобы не мучиться с этими пластинами, можно взять тачильный диск и поновой их задравить – снять все заусенцы и покрасить заново автомобильной краской из балончика, посыпать тальком, чтобы они не залипали друг к другу.

У трансформатора Т1 надо заэкранировать вторичную обмотку, а у Т2 – первичную.

Обмотка W1 является задающим звеном при перемагничивании сердечника. Эту обмотку надо желательно домотать из расчета, чтобы при включении она потребляла 150мА в холостую (для 3х-киловаттного входного трансфоматора Т1). Чтобы добиться потребления 150мА в холостую, надо аккуратно собирать сердечник. В первом эксперименте автора, ему пришлось домотать 35 витков и коэффициент 0,9 витка/вольт изменился в большую сторону. При первоначальном количестве витков ток на холостом ходу был 400мА, а после домотки 35 витков - 150мА. Соответственно, отнеситесь к остальным обмоткам схемы внимательно и проследите за ними с точки зрения своей логики.

Обмотка W2 наматывается так, чтобы начиная с её середины, выводилось множество выводов – около 60-80 выводов – кто сколько сможет сделать, примерно 2 вольта на 1 вывод. Катушка должна соответствовать 150-160-180В, при желании можно добавлять на всякий случай. При резонансе напряжение на W2 подскочит выше 220В, но это не значит, что W2 должна мотаться не на 180В, т.к. резонанс будет именно на этих витках, т.е. лишние витки не нужны.

Если необходимо снимать на выходе 2 кВт, то трансформатор Т1 и трансформатор Т2 должны быть мощностью по 5 кВт.

  • Первичная обмотка W3. Первичная обмотка W3 сделана из проволоки диаметром 2.2мм тоже 0.9 витка на вольт. Обмотка W3 мотается из расчёта напряжения, которое реально присутсвует в резонансе. При резонансе фактическое напряжение на W2 превышает обычное и выходит не только за пределы 170В, но и за 220В. Если при настройке резонанса в замкнутом контуре W2-С1 будет 400В, то W3 надо мотать из расчёта 300В, потому что она будет понижать напряжение, чуть ли не до 220В, её лучше тоже делать с лишнеими выводами на случай проседания напряжения.

Напоминание: W2 должна мотаться не на 180В, т.к. резонанс будет именно на этих витках, зато первичка W3 трансформатора Т2 должна мотаться для фактического напряжения при резонансе, т.е. в ней будет значительно больше витков, чем во вторичке W2.

  • Вторичную обмотку W4 трансформатора Т2 можно мотать когда схема из W1, W2 и W3 будет настроена. Тогда, намотав 10 витков, можно замерить напряжение и узнать сколько нужно витков, чтобы получить 220В. Для нагрузки 2кВт можно использовать провод диаметром 2.2мм.

Сердечник трансформатора Т2 надо обрабатывать также как трансформатора Т1, чтобы токи Фуко были минимальны. У трансформатора Т1 надо заэкранировать вторичную обмотку, а у Т2 – первичную.

Демонстрация трансформатора Т1/Т2 на 14м40с видео, размещенного в начале статьи.

Трансформатор Т2 имеет больше витков, чем трансформатор Т1.

Если необходимо снимать на выходе 2 кВт, то трансформатор Т1 и трансформатор Т2 должны быть мощностью по 5 кВт.

Трансформатор Т3 – это токовый трансформатор.

  • В первичной обмотке W5 примерно 20 витков

  • Во вторичной W6 примерно 60 витков и есть несколько отводов, чтобы не перегрузилась цепь с резистором и диодами.

С каждой катушки трансформаторов Т3 и Т4 лучше сделать по 20 выводов для настройки.

С каждой катушки трансформаторов Т3 и Т4 лучше сделать по 20 выводов для настройки.

Конденсаторы должны быть не полярным электролитом, а неполярными полимерными, а лучше их набором – это могут быть стартерные конденсаторы для переменного тока.

 

Конденсаторы надо проверить что они не полярные – это можно сделать на осциллографе, это делается так: один провод от ноги конденсатора втыкают в осциллограф, а другой провод от другой ноги берут за руку и на осциллографе смотрят наводку переменного тока – какая амплитуды, затем концы конденсатора меняют местами и опять смотрят амплитуду. По разнице амплитуд оценивают полярность конденсатора. Должна получаться симметричность с отклонением не более 5%. Надо брать конденсаторы поменьше и покороче.

Ёмкость С1 – 285мкФ.

Можно взять конденсаторы по 1мкФ и соединить их в блоки в геометрической прогрессии (удвоение), например, 1мкФ, 2мкФ, 4мкФ, 8мкф, 16мкФ, 32мкФ, 64мкФ, 128мкФ. Тогда можно будет сделать систему из них и выключателей (хороших кнопочных выключателей), которая будет включать и отключать эти блоки и за счёт этого можно будет получить любое значение ёмкости с точностью до 1мкФ. Например, 185мкФ будет состоять из блоков 128+32+16+8+1. Имея такой магазин конденсаторов можно сэкономить на количестве выводов с обмотки W2, т.к. резонанс всё-таки можно будет подобрать. Причём резонанс будет лучше, если индуктивное сопротивление будет равно емкостному сопротивлению. Их можно вычислить по формуле или измерить и если они не равны, то надо их равнять.

Конденсатор С1 для трансформатора на 3кВт составляет 285мкФ. Можно использовать конденсатор меньшей емкости, например 185 мкФ, но тогда напряжение на вторичке W2 придется увеличивать и мотать больше витков, а тогда примется мотать больше витков на первичке W3 трансформатора Т2. Конденсатор С1 должен быть не полярным электролитом, а неполярным полимерным, а лучше их набором – это могут быть стартерные конденсаторы для переменного тока.

Конденсатор С2 зависит от того сколько реактивной энергии выделяется назад (примерно 40-50мкФ). Он нужен, чтобы сделать косинус напряжения на W1 и С2 и тока I1 равным единице. Косинус замеряется специальными клещами, которые надеваются вокруг провода с током I1 и подсоединяются клеммами к W1.

Конденсаторы С2 и С3 снимают гармоники.

Конденсаторы С2 и С3 снимают гармоники.

Резистор R1 120 Ом, 150Вт – керамический резистор. Можно поставить проволочный нихромовый переменный резистор. Ток до 4А, нагревается до 60-80 градусов.

В качестве нагрузки используется индукционный отопительный котёл Вин на 1.5кВт.

Используются обычные медные лакированные провода (с лакокрасочной изоляцией). В случае тороидального трансформатора Т1Сначала наматывается вторичная обмотка W2, а первичная W1 наматывается поверх неё - НЕПРАВИЛЬНО. Исправление на 46м30с.Сначала мотается первичка, затем фольга, вторичка и опять фольга. Причем, вторичка наматывается не на 360 градусов тора, а оставляется промежуток, чтобы в этом месте фольгу разных слоёв можно было сблизить между собой (контакта не происходит - используется изоляция). Если витки не умещаются в один слой, то надо пропускать этот свободный сектор и продолжать мотать второй слой за ним.

Пример трансформатора с сердечником на 3 кВт приведён на фотографиях:

 

Первоначально настройку резонанса на трансформаторе Т1 выполням по схеме:

конденсатор переключаем по выводам обмотки W2, при этом при токе I12 28-30А при резонансе будет резкое понижение тока I11 и он останется в пределах 120-130мА. Т.е. Подключать нагрузку не нужно, должен оставаться чистый LC-контур.

Когда будет резонанс, трансформатор начнёт нехорошо гудеть. Добавляя емкости по 1 мкФ в С1, напряжение на катушке W3 будет расти, но если после этого оно начнет падать с добавлением кондесаторов в С1, то это значит, что мы перешли резонанс – надо снова убирать ёмкости.

Затем подключаем трансформатор Т2 – это силовой, съемный трансформатор. Возможно у вас ещё не намотана вторичная обмотка W4 транстформатора Т2. Резонанс можно находить сразу после включения в сеть. Пока нет нагрузки резонанс нормально держится продолжительное время. После разогрева трансформатора (через 20-30 минут) можно еще раз произвести настройку, побегав конденсатором C1 по выводам катушки W2. При резонансе напряжение на W2 и С1 достигает 400В. Продолжение по настройке резонанса продолжено ниже в описании конденсатора С1.

Имея магазин конденсаторов, описанный выше (1+2+4+...), можно сэкономить на количестве выводов с обмотки W2, т.к. резонанс всё-таки можно будет подобрать. Причём резонанс будет лучше, если индуктивное сопротивление будет равно емкостному сопротивлению. Их можно вычислить по формуле или измерить и если они не равны, то надо их равнять. Если резонанс будет не хороший, то на выходе W2 будет синусоида хуже, чем на входе W1, а она (на W2) должна быть идеальной. Это можно сделать на слух. Чем лучше гудит трансформатор – тем лучше резонанс. При резонансе трансформатор должен гудеть громче всего и гул должен быть на частоте 50Гц, т.е. самый низкочастотный. Если резонанс будет на частоте 150 Гц, а не 50Гц, то ток I1 – потребления из сети (к катушке W1) будет выше. При самом правильном резонансе ток I1 минимален. После того как найден резонанс на выводах катушки W2, можно подстраивать ёмкость С1.

Катушка W2 отсоединена от магнитной связи с W1 за счет того, что она находится в экране. Также катушка W3 отсоединена от W4, за счёт этого контур W2-W3-C1 начинает хорошо работать – разгружается и таким образом тоже. Тогда этот контур хорошо держит резонанс – не срывается. Резонанс трансформатора Т1 проверятся после включения так: если обмотра W1 греется больше чем сердечник, то всё парвильно - резонанс есть, а если сердечник греется больше обмотки, то трансформатор собрали неправильно. Место в сердечнике, которое начинает разогреваться сильнее легко найти, если есть пирометр – это может быть зона болтов или др там и ошибка в сборке.

В контуре W2-W3-C1 вращается ток 28А. На обмотке W4 измерения показыват напряжение 220В.

При резонансе 3кВт-сердечник трансформатора Т1 нагревается до 80-90 градусов. Трансформатор Т2 тоже греется в пределах 80 градусов Если мощность контура W2-W3-C1 – 5кВт, то на выходе L1 можно снять мощность только 1.5-2кВт, потому что контур начинает срываться из-за нагрева сердечника. Т.е. если необходимо снимать на выходе 2 кВт, то трансформатор Т1 и трансформатор Т2 должны быть мощностью по 5 кВт.

  • W1 – 210-230В – то что поступает из электросети.
  • W2 – в резонансе короткого контура 400В.
  • W4 завышено – 240-250В, чтобы отопитель лучше грел.

На выходе в качестве потребления использован индукционный нагреватель на 1.5кВт – L1. Добавляя ёмкость С3 вводим в резонанс в минимуме тока W4-L1 или косинус фи должен быть 1 (если настраивать по косинусу, то токовые клещи подключаются на выводы L1, а сами надеваются на проводник W4-L1) - тогда мощность потребления уменьшается и контур W2-W3-C1 разгружается.

Конденсатором С2 регулируется косинус фи cosφ=1, чтобы претензий сетевой компании не было. Конденсатор С2 зависит от того сколько реактивной энергии выделяется назад (примерно 40-50мкФ). Он нужен, чтобы сделать косинус напряжения на W1 и С2 и тока I1 равным единице. Косинус замеряется специальными клещами, которые надеваются вокруг провода с током I1 и подсоединяются клеммами к W1.

Нижняя часть схемы (Т3 ⇐=⇒ Т4) – это обратная связь для того, чтобы регулировать - сравнивать нагрузку со входом, чтобы резонанс не срывался.

Авторегулировка поисходит примерно следующим образом: при нагреве, если ток в W5 уменьшается, то в W6 уменьшается, в W7 уменьшается и в W8 напряжение уменьшается, причем, возможно в схеме перепутано подключение трансформатора Т4 и его надо подключать с противоположной полярностью, чтобы напряжение производило обратный эффект. С каждой катушки трансформаторов Т3 и Т4 лучше сделать по 20 выводов для настройки.

Потребление устройства без нагрузки 200мА, а с нагрузкой 350мА. Нагрузка 1.5кВт. Необходимо несколько раз в день подстраивать резонанс. Сердечники трансформаторов Т1 и Т2 и резистор R1 нагреваются до 70-90 градусов.

Агаев Назим Низаметдинович

Конференция. Смотреть, начиная с 2ч 03м.

Устройство работает на трансформаторах на резонансе, но без резких обрывов напряжения – без фронтов.

Обмотка W1 является задающим звеном при перемагничивании сердечника. Эту обмотку надо мотать из расчета, чтобы при включении она потребляла 150мА в холостую (для 3х-киловаттного входного трансфоматора Т1). Чтобы добиться потребления 150мА в холостую, надо аккуратно собирать сердечник, снимать все заусенцы с пластин, подкрасить, если он старенький. Проверить тестером замыкают ли пластины. Чтобы не мучиться с этими пластинами, можно взять тачильный диск и поновой их задравить – снять все заусенцы и покрасить заново автомобильной краской из балончика, посыпать тальком, чтобы они не залипали друг к другу.

Обмотка W2 наматывается так, чтобы начиная с её середины, выводилось множество выводов – около 60-80 выводов – кто сколько сможет сделать, примерно 2 вольта на 1 вывод. Катушка должна соответствовать 150-160-180В, при желании можно добавлять на всякий случай. При резонансе напряжение на W2 подскочит выше 220В, но это не значит, что W2 должна мотаться не на 180В, т.к. резонанс будет именно на этих витках, зато первичка W3 трансформатора Т2 должна мотаться для фактического напряжения при резонансе, т.е. в ней будет значительно больше витков, чем во вторичке W2.

Ёмкость С1 – 285мкФ. Когда будет резонанс, трансформатор начнёт нехорошо гудеть. Добавляя емкости по 1 мкФ в С1, напряжение на катушке W3 будет расти, но если после этого оно начнет падать с добавлением кондесаторов в С1, то это значит, что мы перешли резонанс – надо снова убирать ёмкости. Сердечник трансформатора Т2 надо обрабатывать также как трансформатора Т1, чтобы токи Фуко были минимальны. У трансформатора Т1 надо заэкранировать вторичную обмотку, а у Т2 – первичную.

В контуре W2-W3-C1 вращается ток 28А. На обмотке W4 измерения показыват напряжение 220В. На выходе в качестве потребления использован индукционный нагреватель на 1.5кВт – L1. Добавляя ёмкость С3 вводим в резонанс в минимуме тока W4-L1 или косинус фи должен быть 1 (если настраивать по косинусу, то токовые клещи подключаются на выводы L1, а сами надеваются на проводник W4-L1) - тогда мощность потребления уменьшается и контур W2-W3-C1 разгружается. Катушка W2 отсоединена от магнитной связи с W1 за счет того, что она находится в экране. Также катушка W3 отсоединена от W4, за счёт этого контур W2-W3-C1 начинает хорошо работать – разгружается и таким образом тоже. Тогда этот контур хорошо держит резонанс – не срывается. Резонанс трансформатора Т1 проверятся после включения так: если обмотра W1 греется больше чем сердечник, то всё парвильно - резонанс есть, а если сердечник греется больше обмотки, то трансформатор собрали неправильно. Место в сердечнике, которое начинает разогреваться сильнее легко найти, если есть пирометр – это может быть зона болтов или др там и ошибка в сборке.

В качестве нагрузки используется индукционный отопительный котёл Вин на 1.5кВт.

Первоначально настройку резонанса на трансформаторе Т1 выполням по схеме:

конденсатор переключаем по выводам обмотки W2, при этом при токе I12 28-30А при резонансе будет резкое понижение тока I11 и он останется в пределах 120-130мА. Т.е. Подключать нагрузку не нужно, должен оставаться чистый LC-контур.

Затем подключаем трансформатор Т2 – это силовой, съемный трансформатор. Резонанс можно находить сразу после включения в сеть. Пока нет нагрузки резонанс нормально держится продолжительное время. После разогрева трансформатора (через 20-30 минут) можно еще раз произвести настройку, побегав конденсатором C1 по выводам катушки W2. При резонансе напряжение на W2 и С1 достигает 400В. Продолжение по настройке резонанса продолжено ниже в описании конденсатора С1. Конденсатором С2 регулируется косинус фи cosφ=1, чтобы претензий сетевой компании не было.

  • W1 – 210-230В – то что поступает из электросети.
  • W2 – в резонансе короткого контура 400В.
  • W4 завышено – 240-250В, чтобы отопитель лучше грел.

Нижняя часть схемы – это обратная связь для того чтобы регулировать - сравнивать нагрузку со входом, чтобы резонанс не срывался.

Трансформатор Т3 – это токовый трансформатор. В первичной обмотке W5 примерно 20 витков, во вторичной W6 примерно 60 и есть несколько отводов, чтобы не перегрузилась цепь с резистоором и диодами. В трансформаторе Т4 в первичной обмотке W7 200 витков, а во вторичной W8 примерно 60-70 витков. Авторегулировка поисходит примерно следующим образом: при нагреве, если ток в W5 уменьшается, то в W6 уменьшается, в W7 уменьшается и в W8 напряжение уменьшается, причем, возможно в схеме перепутано подключение трансформатора Т4 и его надо подключать с противоположной полярностью, чтобы напряжение производило обратный эффект. С каждой катушки трансформаторов Т3 и Т4 лучше сделать по 20 выводов для настройки.

Для трансформатора подходят как Ш-образные сердечники, так и тороидальные. В Ш-образных можно хорошо экранировать обмотки, а в тороидальных это сложно.

Используются обычные медные лакированные провода (с лакокрасочной изоляцией). В случае тороидального трансформатора Т1 Сначала наматывается вторичная обмотка W2, а первичная W1 наматывается поверх неё - НЕПРАВИЛЬНО. Исправление на 46м30с. Сначала мотается первичка, затем фольга, вторичка и опять фольга. Причем, вторичка наматывается не на 360 градусов тора, а оставляется промежуток, чтобы в этом месте фольгу разных слоёв можно было сблизить между собой (контакта не происходит, используется изоляция)

Первичная обмотка W1 трансформатора Т1 мотается из расчета 0.9 витка на 1В для напрядения сети 220В, используется проволока диаметром 2.2мм.

Вторичная обмотка W2 сделана из проволоки диаметром 3мм тоже 0.9 витка на вольт. Где-то начиная с середины обмотки и до её конца, каждые 2 вольта надо делать выводы.

Первичная обмотка W3 сделана из проволоки диаметром 2.2мм тоже 0.9 витка на вольт. Обмотка W3 мотается из расчёта напряжения, которое реально присутсвует в резонансе. При резонансе фактическое напряжение на W2 превышает обычное и выходит не только за пределы 170В, но и за 220В. Если при настройке резонанса в замкнутом контуре W2-С1 будет 400В, то W3 надо мотать из расчёта 300В, потому что она будет понижать напряжение, чуть ли не до 220В, её лучше тоже делать с лишнеими выводами на случай проседания напряжения.

Вторичку W4 трансформатора Т2 можно мотать когда схема из W1, W2 и W3 будет настроена. Тогда, намотав 10 витков, можно замерить напряжение и узнать сколько нужно витков, чтобы получить 220В. Для нагрузки 2кВт можно использовать провод диаметром 2.2мм.

Демонстрация трансформатора Т1 на 14м40с.

Трансформатор Т2 имеет больше витков, чем трансформатор Т1.

Конденсатор С1 для трансформатора на 3кВт составляет 285мкФ. Можно использовать конденсатор меньшей емкости, например 185 мкФ, но тогда напряжение на вторичке W2 придется увеличивать и мотать больше витков, а тогда примется мотать больше витков на первичке W3 трансформатора Т2. Конденсатор С1 должен быть не полярным электролитом, а неполярным полимерным, а лучше их набором – это могут быть стартерные конденсаторы для переменного тока. Конденсаторы надо проверить что они не полярные – это можно сделать на осциллографе, это делается так: один провод от ноги конденсатора втыкают в осциллограф, а другой провод от другой ноги берут за руку и на осциллографе смотрят наводку переменного тока – какая амплитуды, затем концы конденсатора меняют местами и опять смотрят амплитуду. По разнице амплитуд оценивают полярность конденсатора. Должна получаться симметричность с отклонением не более 5%. Надо брать конденсаторы поменьше и покороче.

Конденсаторы можно взять по 1мкФ и соединить их в блоки в геометрической прогрессии (степени двойки), например, 1мкФ, 2мкФ, 4мкФ, 8мкф, 16мкФ, 32мкФ, 64мкФ, 128мкФ. Тогда можно будет сделать системы из них и выключателей (хороших кнопочных выключателей), которая будет включать и отключать эти блоки и за счёт этого можно будет получить любое значение ёмкости с точностью до 1мкФ. Например, 185мкФ будет состоять из блоков 128+32+16+8+1. Имея такой магазин конденсаторов можно сэкономить на количестве выводов с обмотки W2, т.к. резонанс всё-таки можно будет подобрать. Причём резонанс будет лучше, если индуктивное сопротивление будет равно емкостному сопротивлению. Их можно вычислить по формуле или измерить и если они не равны, то надо их равнять. Если резонанс будет не хороший, то на выходе W2 будет синусоида хуже, чем на входе W1, а она (на W2) должна быть идеальной. Это можно сделать на слух. Чем лучше гудит трансформатор – тем лучше резонанс. При резонансе трансформатор должен гудеть громче всего и гул должен быть на частоте 50Гц, т.е. самый низкочастотный. Если резонанс будет на частоте 150 Гц, а не 50Гц, то ток I1 – потребления из сети (к катушке W1) будет выше. При самом правильном резонансе ток I1 минимален. После того как найден резонанс на выводах катушки W2, можно подстраивать ёмкость С1. При резонансе 3кВт-сердечник трансформатора Т1 нагревается до 80-90 градусов. Трансформатор Т2 тоже греется в пределах 80 градусов Если мощность контура W2-W3-C1 – 5кВт, то на выходе L1 можно снять мощность только 1.5-2кВт, потому что контур начинает срываться из-за нагрева сердечника. Т.е. если необходимо снимать на выходе 2 кВт, то трансформатор Т1 и трансформатор Т2 должны быть мощностью по 5 кВт.

Конденсатор С2 зависит от того сколько реактивной энергии выделяется назад (примерно 40-50мкФ). Он нужен, чтобы сделать косинус напряжения на W1 и С2 и тока I1 равным единице. Косинус замеряется специальными клещами, которые надеваются вокруг провода с током I1 и подсоединяются клеммами к W1.

Резистор R1 120 Ом, 150Вт – керамический резистор. Можно поставить проволочный нихромовый переменный резистор. Ток до 4А, нагревается до 60-80 градусов.

Конденсаторы С2 и С3 снимают гармоники.

Источник: http://wiki.global-wave.ru/doku.php?id=схема_на_низкочастотном_резонансном_трансформаторе

teplo-ltd.ru

Резонансный генератор-трансформатор и его схема

 

Резонансный трансформатор может быть использован в качестве трансформатора в науке, в связи, в промышленности и в других применениях. Суть изобретения заключается в том, что первичная и вторичные обмотки трансформатора размещаются симметрично относительно друг друга на противоположных частях замкнутого магнитопровода трансформатора так, что расстояние между ними равно 1/8 длины волны рабочей частоты трансформатора, т.е. расстояние между первичными и вторичными обмотками трансформатора равно /8=c/8f, где c - скорость света, а f - рабочая частота трансформатора и цепь первичной обмотки выполняется в виде резонансного контура так, что индуктивность первичной обмотки является частью резонансного контура и резонансная частота контура соответствует рабочей частоте f трансформатора.

Суть полезной модели: Суть полезной модели заключается в том, что первичная и вторичные обмотки трансформатора размещаются симметрично относительно друг друга на противоположных частях замкнутого магнитопровода трансформатора так, что расстояние между ними равно 1/8 длины волны рабочей частоты трансформатора, т.е. расстояние между первичными и вторичными обмотками трансформатора равно /8=c/8f, где c - скорость света, а f - рабочая частота трансформатора и цепь первичной обмотки выполняется в виде резонансного контура так, что индуктивность первичной обмотки является частью резонансного контура и резонансная частота контура соответствует рабочей частоте f трансформатора.

Описание полезной модели: Полезная модель относится к области электрических трансформаторов, преобразователей энергии и может быть использовано в качестве трансформатора в науке, связи, промышленности и других применениях. Прототипом являются электрические трансформаторы и резонансные контуры/цепи.

На фиг.1 варианты конструкции резонансного трансформатора; на фиг.2 варианты электрической схемы резонансного трансформатора; на фиг.3 условные графики сигналов тока I1 и магнитного поля B1 в первичной обмотке L1 выходного напряжения U2 во вторичных обмотках L2, L2.1, L2.2: 1 - замкнутый магнитопровод трансформатора; L1 - первичные обмотки трансформатора; L2, L2.1, L2.2 - вторичные обмотки трансформатора; U1 - внешний источник питания; A1 - схема управления; C - электрический конденсатор резонансного контура; РК - резонансный контур; Rнагрузка - внешняя нагрузка.

На фиг.1 показаны варианты конструкции трансформатора: на замкнутом магнитопроводе (1) трансформатора намотаны первичная обмотка L1, а вторичная обмотка L2 (или несколько вторичных обмоток L2.1, L2.2 и т.д.) размещаются симметрично относительно первичной обмотки L1 на противоположных частях замкнутого магнитопровода (1) трансформатора на расстоянии равном 1/8 длины волны рабочей частоты трансформатора, т.е. расстояние между первичными обмотками и вторичными обмотками равна 1/8 длины волны рабочей частоты трансформатора S=/8=c/8f, где c - скорость света (300000000 м/с), f - рабочая частота трансформатора. Форма магнитопровода (1) трансформатора может быть любой (П-, Ш-образные, кольцевые или броневые сердечники и т.д.), форма сечения магнитопровода так же может быть любой.

На фиг.2 показаны варианты базовых электрических схем резонансного трансформатора. Первичная обмотка L1 включается в резонансный контур так, что индуктивность первичной обмотки L1 является частью резонансного контура, при этом резонансный контур настроен на рабочую частоту f трансформатора. Схема резонансного контура может быть любой: параллельный резонансный контур или любой другой резонансный контур (РК) при обеспечении частоты резонансного контура равной рабочей частоте f трансформатора и максимальной добротностью контура. Внешний источник переменного напряжения U может быть любым с фиксированной или управляемой схемой управления (A1) выходной частотой переменного напряжения равной рабочей частоте f трансформатора. Резонансный контур (РК) может быть переменным с фиксированной или управляемой схемой управления (A1) резонансной частотой контура (РК) равной рабочей частоте f трансформатора. Схема (A1) может быть любой при обеспечении регулирования частоты внешнего источника переменного напряжения U (управляемый генератор и т.п.) и обеспечении регулирования частоты резонанса резонансного контура (РК) (переменный конденсатор и т.п.).

При подключении внешнего источника переменного напряжения U к резонансному контуру (РК) и первичной обмотке L1 резонансного трансформатора в резонансном контуре возникнут колебания на рабочей частоте f трансформатора, так как частота внешнего источника переменного напряжения U и резонансная частота резонансного контура (РК) совпадают и равны рабочей частоте f трансформатора. Амплитуда колебаний напряжения в резонансном контуре будет равна амплитуде переменного напряжения U внешнего источника питания, а ток I1 циркулирующий в резонансном контуре и первичной обмотке L1 будет больше тока потребления от источника питания U и определяется добротностью резонансного контура (РК), что соответствует общеизвестному принципу работы параллельного резонансного контура. Ток потребления (мощность потребления) из источника питания U требуется для компенсации активных потерь в резонансном контуре (электрическое сопротивление и другие потери в элементах контура). Мощность в первичной обмотке L1 будет равна P=UI1, где U - напряжение источника питания, I1 - ток циркулирующий в резонансном контуре.

В момент времени t0 ток I1 в первичной обмотке L1 начинает возрастать (фиг.3) синхронно с током I1 начинает возрастать магнитное поле B1, создаваемое этим током. Магнитное поле B1 начинает распространяться со скоростью света, а так как вторичная обмотка B2 расположена на расстоянии 1/8 длины волны рабочей частоты f трансформатора, то магнитное поле B1 достигает вторичной обмотки L2 в момент времени t1 (наклонный курсив на графиках) и во вторичной обмотки L2 с момента времени t1 появляется ЭДС, которое создает напряжение U2 во вторичной обмотке L2. В момент времени t2 ток I1 в первичной обмотке L1 и магнитное поле B1 имеют максимальное значение, а магнитное поле B1 которое достигло вторичной обмотки L2 соответствует току I1 в первичной обмотке L1 на момент времени t1 (наклонный курсив на графиках), т.е. I1maxSin8(/4) и B1maxSin(/4). С момента времени t2 ток I1 в первичной обмотке L1 и магнитное поле B1 начинают уменьшаться. Магнитное поле B1 начинает «схлопываться» обратно в первичную обмотку L1, т.е. в момент времени t2 магнитное поле начинает уменьшаться одновременно в первичной обмотке L1 и во вторичной обмотке L2. Соответственно напряжение U2 во вторичной обмотке L2 тоже начинает уменьшаться. Ток I2 во вторичной обмотке L2 создает магнитное поле B2, которое направлено встречно магнитному полю B1. С момента времени t1 магнитное поле B2 начинает возрастать и распространяться со скоростью света, а так как первичная обмотка L1 расположена на расстоянии 1/8 длины волны рабочей частоты f трансформатора, то магнитное поле B2 достигает первичной обмотки L1 в момент времени t2, а так как в этот момент времени t2 магнитное поле B1 начинает уменьшаться во вторичной обмотке L2, то соответственно начинает уменьшаться ток I2 во вторичной обмотке L2 и начинает уменьшаться магнитное поле B2. Следовательно магнитное поле B2 достигнув первичной обмотки L1 в момент времени t2 сразу начинает уменьшаться не оказывая влияния на первичную обмотку L1. К моменту времени t3 магнитное поле B1 полностью покидает вторичную обмотку L2 и продолжает уменьшаться до нуля к моменту времени t4/t0.

Максимальная ЭДС (напряжение U2) во вторичной обмотке L2 соответствует току I1 в первичной обмотке L1 в момент времени t1, т.е. I1maxSin(/4), соответственно коэффициент трансформации резонансного трансформатора будет пропорционально меньше и равен k=W1Sin(/4)W2=w1/2w2, где w1 - количество витков в первичной обмотке L1, w2 - количество витков во вторичной обмотке L2.

Наибольшая эффективность резонансного трансформатора достигается при расстоянии между первичными и вторичными обмотками трансформатора равном точно 1/8 длины волны рабочей частоты трансформатора, но расстояние может быть в пределах от 1/8 до 1/4 длины волны рабочей частоты трансформатора с ухудшением эффективности до нуля при 1/4 длины волны или больше, т.к. магнитное поле B1 первичной обмотки L1 просто не будет «успевать» достичь вторичной обмотки L2 и создать в ней ЭДС (напряжение U2). При расстоянии меньшем 1/8 длины волны рабочей частоты трансформатора, магнитное поле вторичной обмотки L2 начнет оказывать влияние на первичную обмотку L1 и соответственно будет изменяться резонансная частота резонансного контура, что так же ухудшает эффективность работы резонансного трансформатора.

Ближайшим аналогом являются стандартные трансформаторы переменного тока (http://ru.wikipedia.org/wiki/Трансформатор).

Преимуществом резонансного трансформатора является то, что в трансформаторе отсутствует влияние вторичных обмоток на первичную обмотку.

Вторым преимуществом является то, что он имеет малые массогабаритные размеры.

Резонансный трансформатор, состоящий из замкнутого магнитопровода с первичными и вторичными обмотками на нем, отличающийся тем, что первичные и вторичные обмотки трансформатора размещаются симметрично относительно друг друга на противоположных частях замкнутого магнитопровода трансформатора так, что расстояние между ними равно 1/8 длины волны рабочей частоты трансформатора, т.е. расстояние между первичными и вторичными обмотками трансформатора равно л/8=c/8f, где с - скорость света, a f - рабочая частота трансформатора, цепь первичной обмотки выполняется в виде резонансного контура так, что индуктивность первичной обмотки является частью резонансного контура и резонансная частота контура соответствует рабочей частоте f трансформатора.

poleznayamodel.ru

Электрический высокочастотный резонансный трансформатор (варианты)

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим трансформаторам для устройств передачи электрической энергии. Технический результат состоит в повышении передаваемой мощности и рабочей частоты за счет исключения магнитопровода, обеспечения возможности подключения к выходу трансформатора низкоомных нагрузок. В качестве магнитопровода используется резонансная обмотка для повышения связи между первичной и вторичной обмотками, обусловленной добротностью образуемого ею четвертьволнового вибратора. Электрический высокочастотный трансформатор дополнительно снабжен резонансной обмоткой (резонатором), выполненной в виде спиральной катушки с длиной намотки, равной четверти длины стоячей волны тока и напряжения и состоящей из последовательно соединенных секций спирально намотанного изолированного провода, сечение которого различно для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала резонансной обмотки. Поверх резонансной обмотки у ее начала в области формирования пучности тока размещены первичная и вторичная обмотки, соединенные с генератором и нагрузкой. Резонансная частота контуров первичной, вторичной и резонансной обмоток равны между собой. Начала первичной, вторичной и резонансной обмоток электрически соединены между собой и заземлены, а второй вывод резонансной обмотки изолирован. Начала первичной и вторичной обмоток могут быть соединены между собой, начало резонансной обмотки заземлено, а ее конец изолирован. Первичная и вторичная обмотки могут быть гальванически не связаны, начало резонансной обмотки заземлено, а ее конец изолирован. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции электрических высокочастотных трансформаторов для устройств передачи электрической энергии.

Известен электрический трансформатор напряжения - электромагнитный статический преобразователь электрической энергии, содержащий первичную и вторичную обмотки и магнитопровод. Энергия из одной обмотки в другую передается изменяющимся во времени магнитным потоком, охватывающим обе обмотки трансформатора. Для снижения магнитного сопротивления переменному магнитному потоку обмотки располагают на ферромагнитном сердечнике-магнитопроводе.

Эффективность передачи энергии в трансформаторе из первичной обмотки во вторичную определяется коэффициентом магнитной связи между обмотками. При этом в силу практического равенства магнитного потока вдоль всего магнитопровода, соотношение напряжений на выводах обмоток соответствует соотношению числа их витков. (Копылов Н.П. Электрические машины. - М.: Логос, 2002 г., стр.131-239).

Недостатком известного трансформатора является ограничение его параметров по частоте и мощности из-за имеющихся у магнитопроводящих материалов свойств нелинейной зависимости их от частоты и интенсивности магнитного потока, что является следствием доменной природы магнитных свойств ферромагнетиков. При большой частоте и большой величине магнитного потока магнитные домены магнитопроводящего сердечника перестают реагировать на изменения магнитного потока.

Известно устройство для преобразования электрической энергии, предложенное в 1897 г. Н.Тесла. Согласно изобретению устройство содержит первичную низковольтную обмотку, соединенную с электрическим генератором повышенной частоты, и вторичную высоковольтную обмотку для передачи электрической энергии по одному проводу. Длина вторичной обмотки приблизительно равна четверти длины волны электромагнитного поля. Высоковольтная обмотка располагается внутри первичной обмотки, а прилегающий к первичной обмотке вывод высоковольтной обмотки заземляется. При этом в высоковольтной обмотке возбуждаются стоячие волны тока и напряжения. В области, прилегающей к первичной обмотке, возбуждается пучность тока и, следовательно, пучность магнитной индукции, а в противоположной области высоковольтной обмотки возбуждается пучность напряжения с созданием высокого потенциала на выводе высоковольтной обмотки трансформатора. (Н.Тесла. Электрический трансформатор. Патент США №593138 от 12.11.1897 г.).

Недостатком данного электрического трансформатора является невозможность прямого подключения низкоомной нагрузки к вторичной обмотке из-за высокого выходного сопротивления трансформатора. Для обеспечения возможности подключения низкоомной нагрузки требуется применение специального согласующего устройства, например второго, понижающего, трансформатора Тесла.

Известен электрический высокочастотный трансформатор, содержащий низковольтную обмотку и высоковольтную обмотку, выполненную в виде спирали проводом разного сечения, причем сечение провода обмотки увеличивается по мере приближения к области пучности тока. Такое исполнение высоковольтной обмотки способствует снижению потерь на сопротивлении обмотки трансформатора при работе на повышенных частотах. При этом повышается добротность четвертьволновой высоковольтной обмотки и усиливается эффект образования пучности тока. (Патент РФ 2337423 от 07.09.2007 г.).

Недостатком известного электрического высокочастотного трансформатора является невозможность подключения к выходу трансформатора низкоомных нагрузок. Прямое подключение обычной низкоомной нагрузки равно аварийному режиму, соответствующему режиму короткого замыкания трансформатора, что не позволяет осуществить необходимую трансформацию и передачу электрической энергии.

Задачей изобретения является повышение эффективности преобразования и передачи электрической энергии.

Технический результат заключается в увеличении передаваемой мощности, повышении рабочей частоты, исключении использования магнитопровода и обеспечении возможности подключения к выходу трансформатора низкоомных нагрузок.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый электрический высокочастотный резонансный трансформатор, содержащий первичную обмотку, соединенную через первый резонансный конденсатор с высокочастотным генератором, вторичную обмотку, соединенную через второй резонансный конденсатор с нагрузкой, дополнительно снабжен резонансной обмоткой, выполненной в виде спиральной катушки с длиной намотки, равной четверти длины стоячей волны тока и напряжения, при этом резонансная обмотка состоит из нескольких последовательно соединенных секций спирально намотанного изолированного провода, сечение которого различно для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала резонансной обмотки, поверх резонансной обмотки, у её начала, в области формирования пучности тока, размещены первичная и вторичная обмотки, соединенные с генератором и нагрузкой, при этом резонансная частота контуров первичной, вторичной и резонансной обмоток равны между собой и соответствуют частоте генератора, а начала первичной, вторичной и резонансной обмоток электрически соединены между собой и заземлены, а конец резонансной обмотки изолирован, при этом резонансную обмотку используют в качестве магнитопровода для увеличения коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками и расширения диапазона рабочей частоты.

В другом варианте электрический высокочастотный резонансный трансформатор, содержащий первичную обмотку, соединенную через первый резонансный конденсатор с высокочастотным генератором, вторичную обмотку, соединенную через второй резонансный конденсатор с нагрузкой, дополнительно снабжен резонансной обмоткой, выполненной в виде спиральной катушки с длиной намотки, равной четверти длины стоячей волны тока и напряжения, при этом резонансная обмотка состоит из нескольких последовательно соединенных секций спирально намотанного изолированного провода, сечение которого различно для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала резонансной обмотки, поверх резонансной обмотки, у ее начала, в области формирования пучности тока, размещены первичная и вторичная обмотки, соединенные с генератором и нагрузкой, при этом резонансная частота контуров первичной, вторичной и резонансной обмоток равны между собой и соответствуют частоте генератора, а начала первичной и вторичной обмоток соединены между собой, начало резонансной обмотки заземлено, а конец резонансной обмотки изолирован, при этом резонансную обмотку используют в качестве магнитопровода для увеличения коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками и расширения диапазона рабочей частоты.

В другом варианте электрический высокочастотный резонансный трансформатор, содержащий первичную обмотку, соединенную через первый резонансный конденсатор с высокочастотным генератором, вторичную обмотку, соединенную через второй резонансный конденсатор с нагрузкой, дополнительно снабжен резонансной обмоткой, выполненной в виде спиральной катушки с длиной намотки, равной четверти длины стоячей волны тока и напряжения, при этом резонансная обмотка состоит из нескольких последовательно соединенных секций спирально намотанного изолированного провода, сечение которого различно для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала резонансной обмотки, поверх резонансной обмотки, у ее начала, в области формирования пучности тока, размещены первичная и вторичная обмотки, соединенные с генератором и нагрузкой, при этом резонансная частота контуров первичной, вторичной и резонансной обмоток равны между собой и соответствуют частоте генератора, первичная и вторичная обмотки гальванически не связаны, начало резонансной обмотки заземлено, а конец резонансной обмотки изолирован, при этом резонансную обмотку используют в качестве магнитопровода для увеличения коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками и расширения диапазона рабочей частоты.

Исключение из конструкции трансформатора магнитопроводящего ферромагнитного сердечника снимает ограничение на увеличение магнитной индукции и рабочей частоты при работе электрического высокочастотного резонансного трансформатора. Увеличение передаваемой мощности и повышение рабочей частоты достигается в результате замены магнитопроводящего сердечника трансформатора на резонансную обмотку (резонатор), выполненную в виде спирали с электрической длиной, равной четверти длины стоячей волны тока и напряжения в ней.

На фиг.1-3 представлен электрический высокочастотный резонансный трансформатор и схема его соединения с питающим генератором и нагрузкой.

Устройство содержит электрический высокочастотный резонансный трансформатор 1, имеющий первичную обмотку 2 с индуктивностью L1, соединенную через первый резонансный конденсатор 3 емкостью C1 с генератором 4, и вторичную обмотку 5 с индуктивностью L2, соединенную через второй резонансный конденсатор 6 емкостью C2 с нагрузкой 7, а также резонансную обмотку 8, обладающую индуктивностью Lp и собственной емкостью Ср. Начала первичной обмотки 3, вторичной обмотки 6 и резонансной обмотки 8 объединены и соединены с землей 9, а конец 10 резонансной обмотки 8 изолирован.

Электрический высокочастотный трансформатор работает следующим образом. Электрическая энергия повышенной частоты от генератора 4 подается на входной контур, образуемый индуктивностью L1 первичной обмотки 2 и емкостью C1 первого резонансного конденсатора 3. Магнитный поток, создаваемый током в первичной обмотке 2, переносит энергию из входного резонансного контора в выходной резонансный контур, образуемый индуктивностью L2 вторичной обмотки 5 и емкостью С2 второго резонансного конденсатора 6, и отдает ее нагрузке 7. Магнитный поток первичной обмотки 2 возбуждает также резонансную обмотку 8, вдоль которой в условиях резонанса устанавливаются стоячие волны напряжения и тока. При этом создаваемые резонансной обмоткой 8 пучности тока находятся в области расположения первичной обмотки 2, что приводит к увеличению интенсивности магнитного потока в обмотке 2, уменьшению магнитного потока рассеяния трансформатора 1 и увеличению коэффициента связи и величины магнитной индукции при передаче энергии к нагрузке практически без ограничения по частоте.

Работа электрического высокочастотного резонансного трансформатора 1 с резонансной обмоткой 8 в качестве дополнительного намагничивающего четвертьволнового вибратора осуществляется при равенстве частот питающего генератора 4, входного контура (L1, C1), образуемого первичной обмоткой 2 и первым конденсатором 3, выходного контура (L2, C2), образуемого вторичной обмоткой 5 и емкостью второго конденсатора 6, а также частотой резонансной обмотки 8, обладающей индуктивностью Lp, собственной емкостью Ср.

Рабочие резонансные частоты входного и выходного контуров и резонансной обмотки электрического высокочастотного резонансного трансформатора определяются их электрическими параметрами и соответствуют следующим выражениям.

Рабочая частота входного резонансного контура:

Рабочая частота выходного резонансного контура:

Рабочая частота резонансной обмотки (резонатора) 8:

где L1, L2, C1, C2 - индуктивности обмоток в Гн, и емкости конденсаторов в Ф первичного и вторичного контуров;

L0, С0 - распределенная погонная индуктивность в Гн/м, и емкость, Ф/м резонансной обмотки 8; lэ - длина катушки резонансной обмотки 8.

Резонансные частоты f1, f2, f3 и частота тока fг питающего генератора 4 равны между собой и являются рабочей частотой электрического высокочастотного резонансного трансформатора.

В варианте исполнения трансформатора по фиг.2 начала первичной обмотки 2 и вторичной обмотки 5 соединены между собой, начало 9 резонансной обмотки 8 заземлено, а ее конец 10 изолирован.

В другом варианте, в соответствии с фиг.3, начала первичной обмотки 2 и вторичной обмотки 5 между собой и с началом резонансной спиральной обмотки 8 гальванически не связаны, начало 9 резонансной обмотки 8 заземлено, а её конец 10 изолирован.

В электрическом высокочастотном резонансном трансформаторе резонансная обмотка 8, выполненная в виде спирали с четвертьволновой электрической длиной, выполняет функцию ферромагнитного сердечника. Первичная 2 и вторичная 5 обмотки намотаны поверх четвертьволновой резонансной обмотки 8 и расположены в области формирования пучности тока по длине резонансной обмотки 8, которая в условиях резонанса работает в качестве четвертьволнового вибратора. Энергетический обмен между первичной и вторичной обмотками происходит через магнитное поле, возбуждаемое в области пучности тока резонансной катушки. За счет увеличения добротности четвертьволнового вибратора, образуемого резонансной обмоткой 8, значительно увеличивается коэффициент связи и энергетический обмен между первичной и вторичной обмотками.

Используемая в электрическом высокочастотном резонансном трансформаторе резонансная обмотка (резонатор) не требует применения ферритов или трансформаторного железа, выполняет функции магнитопровода, практически не имеющего предела магнитного насыщения, расширяя рабочий частотный диапазон в 10-100 раз, повышает коэффициент связи между первичной и вторичной обмотками, что значительно повышает величину передаваемой мощности.

1. Электрический высокочастотный резонансный трансформатор, содержащий первичную обмотку, соединенную через первый резонансный конденсатор с высокочастотным генератором, вторичную обмотку, соединенную через второй резонансный конденсатор с нагрузкой, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен резонансной обмоткой, выполненной в виде спиральной катушки с длиной намотки, равной четверти длины стоячей волны тока и напряжения, при этом резонансная обмотка состоит из нескольких последовательно соединенных секций спирально намотанного изолированного провода, сечение которого различно для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала резонансной обмотки, поверх резонансной обмотки, у ее начала, в области формирования пучности тока, размещены первичная и вторичная обмотки, соединенные с генератором и нагрузкой, при этом резонансные частоты контуров первичной, вторичной и резонансной обмоток равны между собой и соответствуют частоте генератора, а начала первичной, вторичной и резонансной обмоток электрически соединены между собой и заземлены, а конец резонансной обмотки изолирован, при этом резонансную обмотку используют в качестве магнитопровода для увеличения коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками с расширением диапазона рабочей частоты.

2. Электрический высокочастотный резонансный трансформатор, содержащий первичную обмотку, соединенную через первый резонансный конденсатор с высокочастотным генератором, вторичную обмотку, соединенную через второй резонансный конденсатор с нагрузкой, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен резонансной обмоткой, выполненной в виде спиральной катушки с длиной намотки, равной четверти длины стоячей волны тока и напряжения, при этом резонансная обмотка состоит из нескольких последовательно соединенных секций спирально намотанного изолированного провода, сечение которого различно для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала резонансной обмотки, поверх резонансной обмотки, у ее начала, в области формирования пучности тока, размещены первичная и вторичная обмотки, соединенные с генератором и нагрузкой, при этом резонансные частоты контуров первичной, вторичной и резонансной обмоток равны между собой и соответствуют частоте генератора, начала первичной и вторичной обмоток соединены между собой, начало резонансной обмотки заземлено, а конец резонансной обмотки изолирован, при этом резонансную обмотку используют в качестве магнитопровода для увеличения коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками с расширением диапазона рабочей частоты.

3. Электрический высокочастотный резонансный трансформатор, содержащий первичную обмотку, соединенную через первый резонансный конденсатор с высокочастотным генератором, вторичную обмотку, соединенную через второй резонансный конденсатор с нагрузкой, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен резонансной обмоткой, выполненной в виде спиральной катушки с длиной намотки, равной четверти длины стоячей волны тока и напряжения, при этом резонансная обмотка состоит из нескольких последовательно соединенных секций спирально намотанного изолированного провода, сечение которого различно для каждой секции и уменьшается по мере удаления секции от начала резонансной обмотки, поверх резонансной обмотки, у ее начала, в области формирования пучности тока, размещены первичная и вторичная обмотки, соединенные с генератором и нагрузкой, при этом резонансные частоты контуров первичной, вторичной и резонансной обмоток равны между собой и соответствуют частоте генератора, первичная и вторичная обмотки гальванически не связаны, начало резонансной обмотки заземлено, а конец резонансной обмотки изолирован, при этом резонансную обмотку используют в качестве магнитопровода для увеличения коэффициента связи между первичной и вторичной обмотками с расширением диапазона рабочей частоты.

www.findpatent.ru

Резонансный трансформатор - Gpedia, Your Encyclopedia

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 июля 2017; проверки требуют 4 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 июля 2017; проверки требуют 4 правки.

Резона́нсный трансформа́тор — трансформатор, в котором минимум две обмотки, каждая из которых включена в колебательный контур с близкими или равными резонансными частотами. Классическим высокочастотным резонансным трансформатором является трансформатор Теслы. Резонансные трансформаторы применяются в радиоэлектронике (обычно как части антенных устройств) и в силовой электротехнике.

Особенности сердечников резонансных трансформаторов

Если в резонансном трансформаторе применяется сердечник, то к нему предъявляются определенные требования. Сердечник не должен быть цельный, а разделён на части и на каждой части находится своя обмотка. Если например сердечник железный и изготовлен из цельных пластин и при этом ещё отсутствует экран между обмотками, то резонанс на таком трансформаторе получить не удастся. Поэтому при изготовлении трансформаторов на тороидальных сердечниках их следует разделять на две части, и на каждой части мотать свою обмотку отдельно от другой. При цельных пластинах в сердечнике следует делать очень качественный и заземленный экран между обмотками иначе резонанс работать не будет. Идеально работает резонанс на трансформаторах, у которых каждая обмотка находится на отдельном керне, а керны изолированы друг от друга.

См. также

www.gpedia.com