РЕЗОНАНСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Область техники
Заявленное техническое решение относится к преобразовательной технике.
Уровень техники
Из существующего уровня техники известен трансформатор, включающий первичную и вторичную обмотки, причем ближайший к первичной обмотке конец вторичной гальванически соединен с землей, а цепь вторичной обмотки является колебательным контуром (Тесла Н. Электрический трансформатор: пат. US 593138 США. 1897). Это техническое решение, далее по тексту - резонансный трансформатор, обеспечивает возможность достижения высокого коэффициента трансформации напряжения. Однако, оно имеет недостатки: негативное влияние его электромагнитного излученияна окружающие приборы и живые организмы, а также необходимость заземления вторичной обмотки.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается:
- в защите живых организмов и технических устройств от электромагнитного излучения, продуцируемого резонансным трансформатором;
- в увеличении напряжения на вторичной обмотке, далее по тексту - выходного напряжения, резонансного трансформатора при неизменной величине напряжения на первичной обмотке, далее по тексту - питающего напряжения;
- в исключении необходимости заземления вторичной обмотки резонансного трансформатора.
Данная задача решается за счет того, что в резонансном трансформаторе, включающем первичную и вторичную обмотки, цепь вторичной обмотки которого является колебательным контуром, вокруг первичной и вторичной обмоток располагается замкнутая токопроводящая поверхность, гальванически соединенная с концом вторичной обмотки, ближайшем к первичной обмотке.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является значительное уменьшение электромагнитного излучения от вторичной обмотки резонансного трансформатора снаружи клетки Фарадея (результат подтвержден измерениями, проведенными с помощью трехкомпонентного измерителя параметров электромагнитного поля Narda NBM-520 и представленными на фиг. 1), за счет компенсирования излучения полем, образованным продуцированным движением зарядов токопроводящей поверхности, а также увеличение выходного напряжения резонансного трансформатора при неизменной величине питающего напряжения(результат подтвержден измерениями, проведенным и с помощью киловольтметра Phenix Technologies KVM100 и представленными на фиг. 2), за счет увеличения емкости контура вторичной обмотки, которое увеличивает добротность колебательного контура вторичной обмотки и количество запасаемой в нем энергии, и, как показали опыты, обеспечивает работу резонансного трансформатора без заземления вторичной обмотки.
Перечень фигур
На фиг. 1 представлен график зависимостей напряженности электрического поля E и индукции магнитного поля B в зависимости от расстояния от вторичной обмотки с применением клетки Фарадея и без. На фиг. 2 представлен график зависимости напряжения на вторичной обмотке от количества витков первичной при различных емкостях вторичного контура. На фиг. 3 представлен резонансный трансформатор.
Осуществление полезной модели
Вокруг первичной обмотки 1 и вторичной обмотки 2 располагается, в данном случае соосно вторичной обмотке на расстоянии до токопроводящих частей цепей первичной и вторичной обмоток, достаточном для исключения электрического пробоя, замкнутая токопроводящая поверхность 3, далее - клетка Фарадея, гальванически соединенная с ближайшем к первичной обмотке концом вторичной обмотки4 и имеющая, в данном случае, форму цилиндра. Клетка Фарадея может также иметь форму, например, призмы, сферы, конуса, усеченной пирамиды, усеченной сферы или усеченного конуса. С концом вторичной обмотки, отличным от конца, соединенным с клеткой Фарадея, может быть гальванически соединена токопроводящая поверхность 5, например, сферическая или тороидальная. Материалом, из которого изготовлена клетка Фарадея, может служить стальная проволока, покрытая медью или другим металлом с низким удельным сопротивлением. Напряжение на первичную обмотку подается в данном случае блоком питания (БП) 6 с возможностью генерирования переменного тока, имеющего частоту, равную или близкую резонансной частоте контура вторичной обмотки.
Прибор работает следующим образом. При протекании тока в первичной обмотке, имеющего частоту, равную или близкую резонансной частоте контура вторичной обмотки, в клетке Фарадея 3 под действием электромагнитного излучения вторичной обмотки 2 движутся заряды, создающие поле, компенсирующее данное излучение. При гальваническом соединении клетки Фарадея 3 с ближайшем к первичной обмотке концом вторичной обмотки 2 создается повышенная емкость контура вторичной обмотки: это увеличивает добротность колебательного контура вторичной обмотки и количество запасаемой в нем энергии.
Преимущества данного технического решения состоят в значительном уменьшении электромагнитного излучения, увеличении коэффициента трансформации резонансного трансформатора, обеспечении его работы без заземления вторичной обмотки. Это может быть применено в учебных заведениях для обеспечения электромагнитной безопасности при демонстрации опытов по физике с помощью резонансного трансформатора; в тех устройствах, где в качестве одной из частей используется резонансный трансформатор - для уменьшения воздействия электромагнитного излучения на другие части этих устройств, чувствительных к электромагнитному излучению; а также в тех случаях, когда нет возможности или неудобно обеспечить заземление вторичной обмотки резонансного трансформатора.