УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННЫЙ ТОК ДРУГОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1939 года по МПК H02M3/20 

Известно устройство для преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого, более высокого или более низкого напряжения путем переноса заряда на ряд последовательно соединенных контактов.

Согласно изобретению, с целью непрерывного сообщения зарядов указанным контактам, применен приводимый в движение слой диэлектрика (в виде ленты, диска, цилиндра и т.п.), с обеих сторон которого расположены соединенные с источником постоянного тока заряжающие контакты и ряд последовательно соединенных контактов, предназначенных получать заряды от предварительно заряженного диэлектрика.

Таким образом, процесс подачи энергии происходит не отдельными порциями, как, например, при переключении конденсаторов, а непрерывно, что обеспечивает стабильность потенциала и не требует дорогостоящих конденсаторов.

Умножение напряжения осуществляется путем разряда заряженного диэлектрика через ряд контактов, на которых некоторые соединены последовательно.

Этот процесс происходит непрерывно при относительном движении контактов и непрерывно заряжаемых слоев диэлектрика.

Tax как процесс этот обратим, то в случае нужды, имеющееся напряжение может быть уменьшено в необходимое число раз, для чего имеющаяся большая разность потенциалов подается на всю батарею последовательно соединенных контактов, а необходимая часть напряжения снимается с соответствующей части батареи контактов.

На фиг. 1-9 изображены различные формы выполнения предлагаемого устройства.

Слой диэлектрика А (в вице ленты, диска, цилиндра, отдельных пластин и др.) движется относительно заряжающих контактов В, В′ и ряда последовательно соединенных контактов , С₁; , C₃ … (фиг. 1) с относительной скоростью. Если установка работает для повышения напряжения, то между заряжающими контактами В, В′ создается от питающей установки сравнительно малая разность потенциалов . Слой диэлектрика А, проходя между контактами В, В′, заряжается до той же разности потенциалов.

При проходе диэлектрика между контактами С между каждой парой контактов Ci и создается разность потенциалов, несколько меньшая или равная зарядной. Так как эти пары контактов соединены между собой последовательно, то между первым и последним контактом существует разность потенциалов, равная сумме всех разностей потенциалов, т.е. . Эта разность потенциалов пропорциональна числу пар контактов, зарядному напряжению и тем больше, чем больше нагрузочное сопротивление R.

При очень больших R , где n - число пар контактов, соединенных последовательно. Батарея последовательно соединенных контактов С может соединяться последовательно с источником питающего напряжения, как показано на фиг. 2. В некоторых случаях необходимо подавать низкое напряжение не на два, как на фиг. 1 и 2, а на несколько последовательно соединенных контактов, как показано на фиг. 3 и 4.

Для преобразования напряжения источника в более низкое напряжение от источника подается к концам батареи последовательно соединенных контактов, а нужное более низкое напряжение снимается с соответствующей части этих контактов (см. фиг. 4). В частности, это могут быть первые два контакта С₁, , на которые в устройство на фиг. 2 подавалось подлежащее повышению низкое напряжение источника.

В некоторых случаях для съема более низкого напряжения может быть использована отдельная батарея контактов, аналогично устройству на фиг. 3, в частности, могут быть использованы всего два отдельных контакта, аналогично устройству по фиг. 1.

В вариантах устройства, изображенных на фиг. 5 и 6, применено несколько слоев диэлектрика (любой формы), движущихся между контактами В и С. У контактов В слои диэлектрика заряжаются в параллель от источника напряжения , а в контактах С они соединяются последовательно, благодаря чему происходит умножение напряжения.

При большом полезном сопротивлении R, потенциал установки где n - число слоев диэлектрика, переключающихся с параллельного соединения на последовательное, - начальное напряжение - разность потенциалов на одном слое.

Зарядка диэлектрика в контактах В может производиться так, что несколько групп последовательно соединенных слоев заряжаются в параллель (см. фиг. 6).

Если нужно трансформировать имеющееся напряжение в более низкое, то первое подается к контактам С, а низкое снимается с контактов В (см. фиг. 5 и 6).

Соединение контактов и источника напряжения может осуществляться комбинированно, т.е. частично по первому и частично по второму варианту. Примеры таких группировок показаны на фиг. 7-9.

Во всех случаях слои диэлектрика, как уже указывалось, могут быть разнообразной формы, например, в виде цилиндров, ленты, отдельных пластин, дисков и др.

Контакт может осуществляться по разному, например в виде контактирующих или коронирующих щеток, электронного разряда, роликов. Контакты могут быть заменены простым соприкосновением слоев диэлектрика друг с другом.

Слои диэлектрика могут выполняться из разного материала, желательно только, чтобы диэлектрик обладал возможно большими диэлектрической, постоянной и электрической прочностью, как окись титана, прорезиненная ткань, текстолит и изолит, пропитанная бумага и пр.

Предлагаемое устройство может работать в различной среди, например в воздухе, в газах с различным давлением, в вакууме, в трансформаторном масле, в бензоле и в ряде других изолирующих материалов.

Количество последовательно соединенных пар контактов n и количество слоев диэлектрика могут быть любыми.

Основным преимуществом предлагаемого устройства является компактность, удобство в эксплуатации, простота конструкции, сравнительно большие мощность при малых потерях и сила тока.

В практике могут применяться установки, в которых происходит перенос зарядов каждого знака отдельным слоем диэлектрика, а не одним общим слоем диэлектрика. Соединение контактов с источником напряжения осуществляется в этом случае так же, как в описанных выше группировках.

Это означает, что относительно контактов движутся только заряженные поверхности (на чертеже видны в виде линий с зарядами), а вся толщина диэлектрика (на чертеже заштрихована и белая часть) неподвижна.

Установки, основанные на описываемом принципе, могут применяться в качестве источником питания высоковольтных установок для рентгеновских аппаратов и в других технических, медицинских и научных целей, в качестве измерителей высокого напряжения, в качестве потенциометров.

В частности, предлагаемое устройство может применяться в качестве потенциометров в электростатических машинах.

В частности, было бы достаточно на одной стороне ленты собрать батарею конденсаторов, схематически изображенную на фиг. 4, и от соответствующих контактов снимать нужное напряжение.

Такой потенциометр имеет перед известными омическими и коронирующими потенциометрами ряд преимуществ, он не снижает допустимых потенциалов установки и дает более точное их распределение. Так как электрические потери в таком потенциометре практически равны нулю, а для омического и коронирующего потенциометров потери составляют значительную долю мощности всей установки, то максимальная полезная мощность потенциометра значительно больше максимальной полезной мощности омического потенциометра, которым пользуется Транш.

1. Устройство для преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения путем переноса заряда на ряд последовательно соединенных контактов, отличающееся тем, что, с целью непрерывного сообщения зарядов указанным контактам, применен приводимый в движение слой диэлектрика (в виде ленты, диска, цилиндра и т.п.), с обеих сторон которого расположены соединенные с источником постоянного тока заряжающие контакты и ряд последовательно соединенных контактов, предназначенных получать заряды от предварительно заряженного диэлектрика.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся применением ряда последовательно соединенных контактов, часть из которых присоединена к источнику постоянного тока.

3. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся применением ряда слоев диэлектрика, каждый из которых снабжен заряжающими контактами, соединенными параллельно или последовательно-параллельно, и разрядными контактами, соединенными последовательно.