СПОСОБ ТРАНСФОРМАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВА
METHOD FOR POWER TRANSFORMATION, DEVICE FOR ITS FUNCTIONING AND METHOD OF DEVICE MANUFACTURING

Изобретение относится к способам и устройствам преобразования электроэнергии (трансформаторам), а также переключателям с прямолинейным движением органа управления.
Известные трансформаторы преобразуют электроэнергию магнитного поля в энергию магнитного поля. При низких частотах для преобразовании энергии требуется стальной магнитопровод, что значительно повышает вес и габариты трансформаторов на единицу передаваемой мощности. Целью изобретения является исключение магнитопровода при преобразовании как низкочастотных, так и высокочастотных напряжений с одновременном уменьшении трудозатрат при изготовлении продукции.
Указанная цель достигается тем, что для трансформации электроэнергии используются электрическое и магнитное поля, за счет того, что энергия электрического поля конденсатора, с помощью токов смещения, трансформируется в энергию магнитного поля катушки индуктивности и, наоборот, энергия магнитного поля катушки индуктивности трансформируется в энергию поля конденсатора, т.е. используется принцип обратимости энергии.
На фиг.1 представлено устройство, содержащее, например, 4 входных конденсатора С1-С4, между обкладками которых находятся плоскостные индуктивности Л. Все индуктивности Л залиты диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью, например сополимером, и представляет собой подвижной якорь 6. Якорь 6 перемещается в неподвижном основании 5, также залитом сополимером.
Работает устройство следующим образом. При подключении контактов 1,2 к линейному или фазному высоковольтному напряжению, например 500 кВ в конденсаторах протекают токи смещения, которые при включенной нагрузке, своими полями индуктируют токи в индуктивностях, от которых образуется магнитное поле. Расчет показывает, что при входном напряжении 500 кВ, толщины изоляционной катушки 8 мм, при расстояниях между обкладками конденсаторов 10 мм (в качестве диэлектрика принят сополимер, диэлектрическая проницаемость которого составляет 100000) и площади пластин (металлической фольги) порядка 100 квадратных метров, мощность на выходе устройства составит 8,5 кВт. Для увеличения мощности очевидно следует увеличивать площадь пластин, или частоту, или то и другое.
На фиг.2 показан способ изготовления устройства, который заключается в том, что вокруг оси О параллельно наматываются изолента 11, фольга 12, гибкая оболочка 13, представляющая собой индуктивность, залитую диэлектриком с большой диэлектрической проницаемостью, повторно фольга и изолента в виде лент заданной длины, причем фольга и гибкая оболочка могут иметь прерывистую длину, площади которых радиально совместимы, а электрические соединения от фольги начала и концы индуктивностей выводятся на клеммник 14. С целью устранения пробоя ширина изоленты должна превышать ширину фольги.
Устройство может выполнять функции как умножения частоты, так и суммирования различных колебаний с целью получения наперед заданных кривых временных напряжений. На фиг.3 показаны три входные исходные кривые а), б), в), которые получаются, например, в метровом диапазоне волн за счет увеличения длины двух параллельных длин линий на 0.33 метра. Смещенные по фазе кривые подаются на вход трех конденсаторов, выходом которых является одна индуктивность, где генерируется трехкратная частота с).
Для регулировки напряжения используется коэффициент перекрытия площадей, содержащих индуктивности Л с площадями конденсаторных пластин за счет перемещения якоря 6 и основания 5, см. фиг1. При нулевом перекрытии происходит отключение нагрузки.
Устройство из-за низкой себестоимости может найти самое широкое применение как в силовой электротехнике, так и в устройствах автоматики, особенно в сфере сверхвысоких частот.