Преобразователь рода тока Советский патент 1986 года по МПК H03B15/00 

«

Изобретение относится к технике преобразования электрической энергии и может быть использовано для преобразования постоянного тока в переменный и наоборот,

Цель изобретения - повышение КПД путем возбуждения многофазных колебаний.

На фиг,1 приведена электрическая принципиальная схема преобразователя I на фиг,2 - аксонометрическая проекция элемента Холла с магнитной системой; на фиг.З - секционное выполнение электродов и их соединений; на фиг.4 - пример кольцевой замкнутой камеры и расположения обмоток возбуждения.

Преобразователь рода тока содержит элементы Холла 1 и 2, каждый из которых снабжен первой 3 и второй 4 парой электродов и магнитной системой 5. Электроды первых пар 3 элементов Холла и 2 соединены между собой последовательно и включены между положительной 6 и отрицательной 7 шинами. Преобразователь содержит также пары 8 и 9 фазных шин и трансформаторы обратной связи 10 и И, число которых равно числу элементов Холла 1 и 2. Магнитная система 5 каждого элемента Холла 1 и 2 снабжена двумч обмотками возбуждения 12 и 13. Электроды вторых пар 4 элементов Холла 1 и 2 соединены через первичную обмотку 14 рдного из трансформаторов 10 и П. Первый вьгеод вторичной об-- мотки 15 каждого трансформатора 10 и И соединен с первой шиной одной из пар фазных шин 8 и 9, а второй вывод

10

«5

друг от друга но образующим секций внешней и внутренней цилиндрических поверхностей камеры, причем выводы пар электродов подключены к двум противоположным секциям, ,а остальные противолежащие секции попарно электрически соединены между собой. Кольцевые камеры .могут быть вакуумными или газонаполненными, при этом электрод-катод может быть выполнен с подогревом или из материала с возбуж даемым катодным пятном. В общем случае число элементов Холла произвольно. При преобразовании постоянного тока в переменный пары фазных шин образ.уют многофазную систему пере«4ен ного тока, в которой число фаз равно числу элементов Холла. Д/тя простоты удобно рассмотреть устройство и работу двухфазного преобразователя (Фиг.1).

Преобразователь рода тока работае следующим образом.

Если на положительную 6 и отрицательную 7 шину подать постоянное напряжение, то между электродами первых пар 3 элементов Холла 1 и 2 протекает постоянный ток. Флуктуация заряженных частиц в направлении, пер пендикулярном направлению действия электрического поля между электродами первых пар 3, вызывает флуктуации тока в первичных 14 и соответственно во вторичных 15 обмотках трансформаторов обратной связи 10 и II. Эти токи протекают через последовательно соединенные обмотки возбутвдения I2 и 13, которые формируют, магнитные поля, воздействующие на элементы Хол20

25

30

35

через две последовательно соединенные ла 1 и 2, причем за счет индуктивной

обмотки возбуждения 12 и 13,.одна из которых расположена в магнитной системе 5 элемента Холла I, к которой подключена первичная обмотка 14 данного трансформатора 10, а другая - в магнитной системе 5 соседнего элемента Холла 2, подключена к второй фазной шине той же пары.

Элементы Холла I и 2 могут быть выполнены в виде кольцевой замкнутой амеры. В элементах Хо.пла первая, пара электродов 3 может быть выполнена в виде электрически изолированных

45

50

связи между обмотками возбуждения 12 и 13 в каждой магнитной си стеме магнитное поле одного элемента Холла усиливается, а другого ослабляется. В элементе Холла, в котором магнитное поле усиливается, увеличивается и ток Холла между электродами второй пары 4 и, следовательно, ток в соответст- вующих обмотках возбуждения, Двухфазный преобразователь рода тока (фиг.1) можно описать с учетом нелинейности элементоь Холла I и 2 следующей системой уравнений

(а + Ц) -i + {R + R, - A)i + A,i; + (N,i, - i, ) - 0 la + ц ) - (R H- R - A)i, - A,i + (N, i + N,i, )(i + i ) - 0,

йю з

10

«5

2578051

друг от друга но образующим секций внешней и внутренней цилиндрических поверхностей камеры, причем выводы пар электродов подключены к двум противоположным секциям, ,а остальные противолежащие секции попарно электрически соединены между собой. Кольцевые камеры .могут быть вакуумными или газонаполненными, при этом электрод-катод может быть выполнен с подогревом или из материала с возбуждаемым катодным пятном. В общем случае число элементов Холла произвольно. При преобразовании постоянного тока в переменный пары фазных шин образ.уют многофазную систему пере«4ен- ного тока, в которой число фаз равно числу элементов Холла. Д/тя простоты удобно рассмотреть устройство и работу двухфазного преобразователя (Фиг.1).

Преобразователь рода тока работает следующим образом.

Если на положительную 6 и отрицательную 7 шину подать постоянное напряжение, то между электродами первых пар 3 элементов Холла 1 и 2 протекает постоянный ток. Флуктуация заряженных частиц в направлении, перпендикулярном направлению действия электрического поля между электродами первых пар 3, вызывает флуктуации тока в первичных 14 и соответственно во вторичных 15 обмотках трансформаторов обратной связи 10 и II. Эти токи протекают через последовательно соединенные обмотки возбутвдения I2 и 13, которые формируют, магнитные поля, воздействующие на элементы Хол20

25

30

35

ла 1 и 2, причем за счет индуктивной

связи между обмотками возбуждения 12 и 13 в каждой магнитной си стеме магнитное поле одного элемента Холла усиливается, а другого ослабляется. В элементе Холла, в котором магнитное поле усиливается, увеличивается и ток Холла между электродами второй пары 4 и, следовательно, ток в соответст- вующих обмотках возбуждения, Двухфазный преобразователь рода тока (фиг.1) можно описать с учетом нелинейности элементоь Холла I и 2 следующей системой уравнений

где А г,

LV W

А.

kV

ЧГ

V - N,N. ,.4

. L,

, W, -f,

/UE

2

kA

,

1 RT

1

R R.n-ed

мгновенные значение токов возбуждения; индуктивности первой 13 И второй 14 -обмоток воз- буясдения;

числа витков обмоток возбуждения ;

длины намотки обмоток возбуждения ;

сопротивление в цепях обратной связи; выходное сопротивление элемента Холла;

- {.« - i ij )П, - b -6(iJ

-

+ 1

:л

fb-«(C-i:)3 i, Ma-E(i:. ij)i i.0.

Система уравнений (2) имеет единственное решение

Г1,. « I cos(u)t +4 )

11где 1

I 8in(u)t +VP )

и

(3)

- амплитуда тока;

а

uJ b -5 - - частота колебаний,

возникающих в преоб-40

разователе.

RPoV (Hi) R - RU

w

Где /Ыд - магнитная проницаемость

магнитопроводов магнитных систем.

Из (3) следует, что в преобразова теле возникают гармонические колеба- ння, т.е. энергия Постоянного тока преобразуется в энергию переменного тока. Отличия преобразователя позволяют осуществить автоматическую регулировку происходящих в нем много- фаэиых процессов и, таким образом повысить КПД. Дополнительно КПД повышается за счет отличий в конструк

:р ПОДВИЖНОСТЬ заряженных

частиц;

Е - напряженность электрического поля в элементах - . Холла; V - скорость дрейфа заряженных

частиц; п - концентрация заряженных

частиц;

Л - расстояние между злектро- дами первой пары 3 электродов элементов Холла; е - заряд электрона; -i, R входное сопротивление элс. ментов Холла.

Для упрощения можно ввести следующие обозначения.

А - (R - ЕЧ)

L + L, с N.

f е ..Д.- «

L L

,-Ь.,.

L -« ц

8.

NI L + L,

., , Тогда система уравнений (I) принимает .

+ 1

:л

. ij)i i.0.

(2)

35

-40

45

50 55тивном выполнении элементов Холла, так как они позволяют использовать сами элементы в качестве первичной обмотки трансформаторов обратной связи. Выполнение электродов из секций позволяет уменьшить потери от вихревых токов. Выполнение электрода- катода первой пары электродов с подогревом катодным пятном позволяет повысить эффективность преобразователя за счет увеличения электронной эмиссии. Преобразователь рода тока при подаче на фазные шины переменных напряжений с соответствующим сдвигом фаз (для двухфазного преобразователя, как видно из (3), он равен ТГ/2) может преобразовать переменное напряжение в постоянное.

Формула изобретення

1. Преобразователь рода тока, со- держащий элементы Холла, каждый из которых снабжен первой и второй парой противолежащих электродов и магнитной системой, электроды первых пар элементов Холла соединены между

собой последовательно и включены между положительной и отрицательной шинами, отличающийся тем что, с целью повьшения КПД в него дополнительно введены пары фазных ИНН и трансформаторы обратной связи, число которых равно числу элементов Холла, а магнитная система каждого элемента Холла снабжена двумя обмотками возбуждения, при этом электроды вторых пар каждого элемента Холла соединены через первичную обмотку одного из трансформаторов обратной связи, первый вьтод вторичной обмотки которого соединен с первой шиной одной из пар фазных гаин, а второй вывод через две последовательно соединенные обмотки возбуждения, одна из которых расположена в магнитной системе элемента Холла, к которому подключена первичная обмотка данного трансформатора, а другая - в магнитной системе соседнего элемента Холла, подключен к второй фазной шине той же самой пары.

2. Преобразователь по п.1, о т - личаюцийся тем, что каждый элемент Холла вьтолнен в виде замкнутой кольцевой камеры, первая -пара электродов выполнена в виде электрически изолированных друг, от друга по образующим секции внешней и внутренней цилиндрических поверхностей камеры, причем вьгаоды пар электродов подключены к двум противолежащим секциям, а остальные противолежащие секции попарно электрически соединены между собой,

3. Преобразователь по п.2,о т- личающийся тем, что одии из электродов первой пары, яёлякхций- са катодом , выполнен подогреваемым.

А, Преобразователь по п.2, о т - личающийся тем, что один из электродов первой Пары, являющийся катодом, выГ|ОЛнен из материала с возбуждаемым катодным пятИом,

Изобретение относится к технике преобразования электрической энергии. Цель изобретения - повьшение КПД преобразователя. Устройство содержит элементы Хол.па 1 н 2, две пары элект- родов 3 и 4, магнитную систему 5. Введение пар фазньпс шин 8 и 9 и трансформаторов 10 и II, число которых равно числу элементов Холла 1 и 2, а также вьтолнение каждого элемента Холла в виде замкнутой кольцевой камеры позволяет возбуждать многофазные колебания. 3 з.п. ф-лы. 4 ил. СЛ го СП 00 о Кл ./V jtf - ст

Г2

фиа.Э

дзиеЛ

Составитель А.Пучковский Редактор И.Сегляник Техред И, Верес Корректор Е.Рошко

Заказ 5039/56

Тираж 816Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытки 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4