Введення додаткового джерела гармонічного сигналу в схему резонансного підсилювача електричної потужності
DOI:
https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2022.51.0.07Ключові слова:
резонансний підсилювач, індуктивні зв’язки, додаткове джерело гармонічного сигналу, резонанс струмів та напруг, активно-реактивний контурАнотація
Проблема. Проблеми електроенергетики, зумовлені виснаженням природних ресурсів планети, і їх заміщення ініціюють розробки нових фізико-технічних рішень із практичним використанням відомих природних явищ. Мета. Метою даної роботи є пропозиція ввести додаткове джерело гармонічного сигналу (напруги або струму) в схему резонансного підсилювача електричної потужності, отримання розрахункових аналітичних залежностей для чисельних оцінок характеристик протікаючих електромагнітних процесів, які дозволяють дати принципове обґрунтування реальної працездатності запропонованої схемі в цілому з урахуванням взаємодії всіх її функціональних складових. Методологія. Прийняті в роботі підходи до вирішення поставленої мети базуються на використання резонансних явищ у контурах з активно-реактивними елементами та їх теоретичний аналіз із залученням математичного апарату теорії електричних ланцюгів. Результати. Схему резонансного підсилювача пропонується реалізувати у вигляді чотирьох активно-реактивних замкнутих контурів, що індуктивно пов'язані між собою. Причому в практичному варіанті виконання індуктивні зв'язки можуть здійснюватися за допомогою високочастотних феритів. Перший контур є вхідним контуром із джерелом гармонічної потужності, яку необхідно підсилити. Другий контур генерує посилену реактивну потужність режимі «резонансу напруг». Третій контур з додатковим джерелом гармонічної напруги здійснює виведення реактивної потужності другого контуру в режимі «резонансу струмів». Четвертий контур, індуктивно пов'язаний з третім контуром, містить вихідне навантаження всього резонансного підсилювача. Це резистор, моделює вивільнення активної потужності. Оригінальність. Фізично, введення додаткового джерела в третьому контурі еквівалентно створенню «негативного активного опору», що дозволяє створити умови для збудження резонансу струмів з мінімально можливим спотворенням і, в кінцевому підсумку, знизити зворотний вплив на підсилювальні процеси в другому контурі (підсилювач реактивної потужності). Проведений аналіз та чисельні оцінки характеристик запропонованої схеми резонансного підсилювача активної електричної потужності показали її принципову дієздатність. Практичне значення. Як приклад виконані розрахунки струмів і напруг у схемі експериментальної моделі, що дозволило сформулювати рекомендації щодо вибору елементів реального діючого підсилювача активної електричної потужності, що має високі показники ефективності для низькоомних вихідних навантажень.
Посилання
Whittaker, E.T. (1951). A History of the theories of ether and electricity 1 (2nd ed.).: The classical theories. London: Nelson.
Etkin, V.A. (2013). The Theoretical Basis’s of the Non-Fuel Power Engineering. Canada: Altaspera Publishing & Literary Agency Inc.
Tesla, N. (2016). My Inventions, and Other Writing. New York: Dover Publication.
Tesla, N. & Shedleski Ty. (2014) Inventions of Nikola Tesla: A Complete Set of Patents. Leeds: Book Shed.
Boström, C., Ekergård B. & Leijon M. (2012). Electric resonance-rectifier circuit for renewable energy conversion. Applied Physics Letters. 100(4). 043511–043511-3. http://doi.org/10.1063/1.3680097.
Tokio Ohta (2012) Energy Technology: Systems, Sources and Frontier Conversion. Yokohama.
Батыгин, Ю.В., Шиндерук, С.А. & Сериков, Г.С. (2018). Основные расчётные соотношения в двухконтурном резонансном усилителе электрической мощности. Вісник Національного технічного університету “ХПІ.” Серія: Проблеми удосконалення електричних машин і апаратів. Теорія і практика. 32. 59–63. Batyigin, Yu.V., Shinderuk, S.A. & Serikov, G.S. (2018). Osnovnyie raschYotnyie sootnosheniya v dvuhkonturnom rezonansnom usilitele elektricheskoy moschnosti. [Main calculation relationships in double-circuit of the resonant amplifier of electrical power]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu “KhPI.” Seriia: Problemy udoskonalennia elektrychnykh mashyn i aparativ. Teoriia i praktyka 32(1308). 59–63. [in Russian]. http://doi.org/10.20998/2079-3944.2018.32.11
Batygin, Yu.V., Shinderuk, S.A. & Serikov G.S. (2018). The quantitative indices of the induction effects and the resonance phenomena in the Tesla transformer. Danish Scientific Journal, 11 (1), 72–79.
Likhovid, Yu.M. (2015). The resonant power amplifier. Patent UA №103215.
Батыгин, Ю.В., Шиндерук, С.А, Сериков, Г.С. & Еремина Е.Ф. (2018). Резонансный усилитель электрической мощности. Экспериментальные исследования. Перспективні технології та прилади: зб. наук. пр. 13. 18–25. Batyigin, Yu.V., Shinderuk, S.A, Serikov, G.S. & Eremina E.F. (2018). Rezonansnyiy usilitel elektricheskoy moschnosti. Eksperimentalnyie issledovaniya. [Resonant amplifier electrical power. Experimental investigations]. Perspektyvni tekhnolohii ta prylady: zb. nauk. pr. 13. 18–25. [in Russian].
Tamm, I.E. (1979). Fundamentals of the Theory of Electricity. M.: Mir Publishers.
Korn G.A. & Korn T.M. (2000). Mathematical Handbook for Scientists and Engineers: definitions, theorems, and formulas, for reference and review. New York.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Автомобільний транспорт
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
